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CH4-CO2催化重整合成CO、H2可有效減少碳排放。其主要反應(yīng)如下:
反應(yīng)ⅠCH4(g)+CO2(g)═2CO(g)+2H2(g)△H=247.3kJ?mol-1
反應(yīng)ⅡCO2(g)+H2(g)═CO(g)+H2O(g)△H=41.0kJ?mol-1
(1)將一定最CH4與CO2充入密閉容器中,若僅發(fā)生上述兩個(gè)反應(yīng),則反應(yīng)達(dá)到平衡的標(biāo)志是
BD
BD
(填序號(hào))。
A.恒溫恒容條件下,氣體的密度不變
B.恒溫恒容條件下,氣體的壓強(qiáng)不變
C.恒溫恒容條件下,CO和H2的濃度相等
D.絕熱恒容條件下,反應(yīng)體系的溫度不變
(2)反應(yīng)III為CH4(g)+3CO2(g)═4CO(g)+2H2O(g),該反應(yīng)的△H=
329.3
329.3
kJ?mol-1,平衡常數(shù)表達(dá)式為K=
c
4
CO
×
c
2
H
2
O
c
CH
4
×
c
3
CO
c
4
CO
×
c
2
H
2
O
c
CH
4
×
c
3
CO
。
(3)圖1為反應(yīng)溫度、進(jìn)料
n
CO
2
n
CH
4
對(duì)反應(yīng)出口合成氣中
n
H
2
n
CO
的影響。
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①850℃時(shí),圖1中曲線a、b、c所示
n
CO
2
n
CH
4
由大到小的關(guān)系是
c>b>a
c>b>a
,理由是
一定溫度下,
n
CO
2
n
CH
4
越大,反應(yīng)II消耗的H2越多,生成的CO越多,
n
H
2
n
CO
值越小
一定溫度下,
n
CO
2
n
CH
4
越大,反應(yīng)II消耗的H2越多,生成的CO越多,
n
H
2
n
CO
值越小

②當(dāng)溫度大于850℃時(shí),曲線c出現(xiàn)如圖變化的原因可能是
反應(yīng)I、II均為吸熱反應(yīng),溫度升高,反應(yīng)I、II均向正反應(yīng)方向移動(dòng);升溫對(duì)反應(yīng)II的促進(jìn)作用大于反應(yīng)I
反應(yīng)I、II均為吸熱反應(yīng),溫度升高,反應(yīng)I、II均向正反應(yīng)方向移動(dòng);升溫對(duì)反應(yīng)II的促進(jìn)作用大于反應(yīng)I
。
(4)固體氧化物燃料電池利用CH4為原料,直接在電極上氧化合成CO、H2。其反應(yīng)原理如圖2所示,寫(xiě)出電極m上發(fā)生反應(yīng)的電極方程式
CH4-2e-+O2-=CO+2H2
CH4-2e-+O2-=CO+2H2
;若電極m上通入CH4的速率過(guò)快或過(guò)慢均會(huì)使CO、H2產(chǎn)率降低。其原因是
流速過(guò)快,CH4在電極表面停留時(shí)間短,反應(yīng)不完全;流速過(guò)慢,CH4可能轉(zhuǎn)化為H2O與CO2
流速過(guò)快,CH4在電極表面停留時(shí)間短,反應(yīng)不完全;流速過(guò)慢,CH4可能轉(zhuǎn)化為H2O與CO2
。

【答案】BD;329.3;
c
4
CO
×
c
2
H
2
O
c
CH
4
×
c
3
CO
;c>b>a;一定溫度下,
n
CO
2
n
CH
4
越大,反應(yīng)II消耗的H2越多,生成的CO越多,
n
H
2
n
CO
值越小;反應(yīng)I、II均為吸熱反應(yīng),溫度升高,反應(yīng)I、II均向正反應(yīng)方向移動(dòng);升溫對(duì)反應(yīng)II的促進(jìn)作用大于反應(yīng)I;CH4-2e-+O2-=CO+2H2;流速過(guò)快,CH4在電極表面停留時(shí)間短,反應(yīng)不完全;流速過(guò)慢,CH4可能轉(zhuǎn)化為H2O與CO2
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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