CH4超干重整CO2技術(shù)可得到富含CO的氣體,用于生產(chǎn)多種化工產(chǎn)品。該技術(shù)中的化學(xué)反應(yīng)為:CH4(g)+3CO2(g)?2H2O(g)+4CO(g) ΔH=+330kJ/mol。
(1)圖1表示初始投料比n(CH4):n(CO2)為1:3或1:4時(shí),CH4的轉(zhuǎn)化率在不同溫度(T1、T2)下與壓強(qiáng)的關(guān)系。
[注:投料比用a1、a2表示]
①a2=
1:4
1:4
。
②判斷T1與T2的大小關(guān)系,并說明理由:T2>T1,正反應(yīng)為吸熱反應(yīng),相同壓強(qiáng)下,溫度升高時(shí)平衡右移,甲烷的轉(zhuǎn)化率增大
T2>T1,正反應(yīng)為吸熱反應(yīng),相同壓強(qiáng)下,溫度升高時(shí)平衡右移,甲烷的轉(zhuǎn)化率增大
。
(2)CH4超干重整CO2的催化轉(zhuǎn)化原理示意圖如圖2:
①過程Ⅰ,生成1molH2時(shí)吸收123.5kJ熱量,其熱化學(xué)方程式是 CH4(g)+CO2(g)═2CO(g)+2H2(g)ΔH=+247.0kJ/mol
CH4(g)+CO2(g)═2CO(g)+2H2(g)ΔH=+247.0kJ/mol
。
②過程Ⅱ,實(shí)現(xiàn)了含氫物種與含碳物種的分離。生成H2O(g)的化學(xué)方程式是 4H2+Fe3O4=3Fe+4H2O
4H2+Fe3O4=3Fe+4H2O
。
③假設(shè)過程Ⅰ和過程Ⅱ中的各步均轉(zhuǎn)化完全,下列說法正確的是 a c
a c
。(填序號(hào))
a.過程Ⅰ和過程Ⅱ中均發(fā)生了氧化還原反應(yīng)
b.過程Ⅱ中使用的催化劑為Fe3O4和CaCO3
c.若過程Ⅰ投料=1,可導(dǎo)致過程Ⅱ中催化劑失效
(3)CH4超干重整CO2過程中的物質(zhì)可以發(fā)生如下反應(yīng):CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g) ΔH>0,在某溫度下,反應(yīng)物的起始濃度分別為c(CO2)=1mol/L,c(H2)=2.4mol/L;達(dá)到平衡后,CO2的轉(zhuǎn)化率為60%,若溫度不變,投料變?yōu)閏(CO2)=1mol/L,c(H2)=1mol/L,c(CO)=0.5mol/L,c(H2O)=2mol/L,反應(yīng)向 逆
逆
(填寫“正”或“逆”)反應(yīng)方向進(jìn)行。