航天員呼吸產(chǎn)生的CO
2用下列反應(yīng)處理,可實現(xiàn)空間站中O
2的循環(huán)利用。
Sabatier反應(yīng):CO
2(g)+4H
2(g)?CH
4(g)+2H
2O(g);
水電解反應(yīng):2H
2O(1)
2H
2(g)+O
2(g)。
(1)將原料氣按n
CO2:n
H2=1:4置于密閉容器中發(fā)生 Sabatier反應(yīng),測得H
2O(g)的物質(zhì)的量分數(shù)與溫度的關(guān)系如圖所示(虛線表示平衡曲線)。
①該反應(yīng)的平衡常數(shù)K隨溫度升高而
減小
減小
(填“增大”或“減小”)。
②溫度過高或過低均不利于該反應(yīng)的進行,原因是
溫度過低,反應(yīng)速率??;溫度過高,反應(yīng)向右進行的程度小
溫度過低,反應(yīng)速率??;溫度過高,反應(yīng)向右進行的程度小
。
(2)Sabatier反應(yīng)在空間站運行時,下列措施能提高CO
2轉(zhuǎn)化效率的是
CE
CE
(填字母代號)。
A.適當(dāng)減壓 B.增大催化劑的比表面積 C.反應(yīng)器前段加熱,后段冷卻
D.提高原料氣中CO
2所占比例 E.合理控制反應(yīng)器中氣體的流速
(3)一種新的循環(huán)利用方案是用Bosch反應(yīng)CO
2(g)+2H
2(g)?C(s)+2H
2O(g)代替Sabatier反應(yīng)。
①已知CO
2(g)、H
2O(g)的生成焓分別為-394 kJ?mol
-1、-242 kJ?mol
-1,Bosch反應(yīng)的△H=
-90
-90
kJ?mol
-1.(生成焓指一定條件下由對應(yīng)單質(zhì)生成1mol化合物時的反應(yīng)熱)
②一定條件下Bosch反應(yīng)必須在高溫下才能啟動,原因是
反應(yīng)的活化能高
反應(yīng)的活化能高
。
③新方案的優(yōu)點是
氫原子利用率為100%
氫原子利用率為100%
。