我國力爭于2030年前做到碳達(dá)峰,2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。CH4與CO2重整是CO2利用的研究熱點(diǎn)之一。該重整反應(yīng)體系主要涉及以下反應(yīng):
a.CH4(g)+CO2(g)?2CO(g)+2H2(g)△H1
b.CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)△H2
c.CH4(g)?C(s)+2H2(g)△H3
d.2CO(g)?CO2(g)+C(s)△H4
e.CO(g)+H2(g)?H2O(g)+C(s)△H5
(1)根據(jù)蓋斯定律,反應(yīng)a的△H1=
△H2+△H3-△H5(或△H3-△H4)
△H2+△H3-△H5(或△H3-△H4)
(寫出一個(gè)合理的代數(shù)式即可)。
(2)一定條件下,c反應(yīng)CH4分解形成碳的反應(yīng)歷程如圖所示。該歷程分 4
4
步進(jìn)行,其中第 4
4
步的正反應(yīng)活化能最大。
(3)某溫度下,在體積為2 L的容器中加入2 mol CH4、1 mol CO2以及催化劑進(jìn)行a反應(yīng),達(dá)到平衡時(shí)CO2的轉(zhuǎn)化率是50%,則其平衡常數(shù)為 。
(4)在一固定容積的密閉容器中進(jìn)行b反應(yīng):CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)。
其平衡常數(shù)K和溫度T的關(guān)系如下:
T/℃ |
700 |
800 |
850 |
1000 |
1200 |
K |
2.6 |
1.7 |
1.0 |
0.9 |
0.6 |
①該反應(yīng)的正反應(yīng)為
放熱
放熱
反應(yīng)(填“吸熱”或“放熱”)。
②當(dāng)溫度為850℃,某時(shí)刻測得容器中各物質(zhì)的物質(zhì)的量如下:
CO |
H2O |
CO2 |
H2 |
0.5mol |
8.5mol |
2.0mol |
2.0mol |
此時(shí)上述反應(yīng)正、逆反應(yīng)速率的關(guān)系為:v
正 小于
小于
v
逆(填“大于”、“小于”或“等于”)。
③在一定溫度下,壓縮容器體積增大壓強(qiáng),則該反應(yīng)中H
2(g)的平衡轉(zhuǎn)化率
不變
不變
(填“增大”、“減小”或“不變”)。工業(yè)生產(chǎn)中,通過此方法使容器壓強(qiáng)增大以加快反應(yīng)速率,卻意外發(fā)現(xiàn)H
2(g)的轉(zhuǎn)化率也顯著提高,請(qǐng)你從平衡原理解釋其原因可能是
壓強(qiáng)增大使水蒸氣液化,平衡正向移動(dòng)
壓強(qiáng)增大使水蒸氣液化,平衡正向移動(dòng)
。