CH4-CO2重整能獲得氫能，同時能高效轉(zhuǎn)化溫室氣體。
（1）CH4-CO2重整反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為
反應(yīng)Ⅰ：CH4（g）+CO2（g）═2CO（g）+2H2（g）ΔH1
反應(yīng)Ⅱ：H2（g）+CO2（g）═CO（g）+H2O（g）ΔH2=41kJ?mol-1
反應(yīng)Ⅲ：CH4（g）═C（s）+2H2（g）ΔH2=75kJ?mol-1
1.01×105Pa下，將n起始（CO2）：n起始（CH4）=1：1的混合氣體置于密閉容器中，不同溫度下重整體系中，平衡時各組分的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)如圖1所示。
①CH4-CO2重整的主反應(yīng)為 反應(yīng)Ⅰ反應(yīng)Ⅰ（填“反應(yīng)Ⅰ”、“反應(yīng)Ⅱ”或“反應(yīng)Ⅲ”），判斷的理由是 H2O的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)非常小H2O的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)非常小。
②450～750℃時，平衡體系中CH4物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)比CO2略大的原因是 CO和H2的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)比較大，且比較接近②反應(yīng)Ⅱ消耗CO2的量大于反應(yīng)Ⅲ消耗CH4的量CO和H2的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)比較大，且比較接近②反應(yīng)Ⅱ消耗CO2的量大于反應(yīng)Ⅲ消耗CH4的量。
（2）CH4-CO2重整過程中的積碳是反應(yīng)催化劑失活的主要原因。積碳反應(yīng)除反應(yīng)Ⅲ外，還發(fā)生反應(yīng)Ⅳ：2CO（g）═C（s）+CO2（g）ΔH4=-172kJ?mol-1積碳反應(yīng)能迅速到達(dá)平衡狀態(tài)。CH4-CO2重整反應(yīng)中1g催化劑上產(chǎn)生的積碳的質(zhì)量與溫度的關(guān)系如圖2所示。
①ΔH=+247+247kJ?mol-1。
②溫度低于700℃時，積碳的質(zhì)量隨溫度的升高而增多的原因是 溫度低于700℃時，溫度升高有利于反應(yīng)Ⅲ進(jìn)行，不利于反應(yīng)Ⅳ，且溫度對反應(yīng)Ⅲ的影響大于對反應(yīng)Ⅳ的影響溫度低于700℃時，溫度升高有利于反應(yīng)Ⅲ進(jìn)行，不利于反應(yīng)Ⅳ，且溫度對反應(yīng)Ⅲ的影響大于對反應(yīng)Ⅳ的影響。
（3）在催化劑a和催化劑b分別作用下，CH4-CO2重整反應(yīng)相同時間，控制其他條件相同，催化劑表面均產(chǎn)生積碳。對附著積碳的催化劑a和催化劑b在空氣中加熱以除去積碳（該過程催化劑不發(fā)生反應(yīng)），固體的質(zhì)量變化如圖3所示。則重整反應(yīng)中能保持較長時間催化活性的是 催化劑b催化劑b（填“催化劑a”或“催化劑b”），判斷的理由是 剩余固體的質(zhì)量與原始固體質(zhì)量的比值越大，說明催化劑表面的積碳質(zhì)量越小，催化活性保持時間就越長，催化劑b的剩余固體的質(zhì)量與原始固體質(zhì)量的比值大于催化劑a剩余固體的質(zhì)量與原始固體質(zhì)量的比值越大，說明催化劑表面的積碳質(zhì)量越小，催化活性保持時間就越長，催化劑b的剩余固體的質(zhì)量與原始固體質(zhì)量的比值大于催化劑a。
【答案】反應(yīng)Ⅰ；H2O的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)非常??；CO和H2的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)比較大，且比較接近②反應(yīng)Ⅱ消耗CO2的量大于反應(yīng)Ⅲ消耗CH4的量；+247；溫度低于700℃時，溫度升高有利于反應(yīng)Ⅲ進(jìn)行，不利于反應(yīng)Ⅳ，且溫度對反應(yīng)Ⅲ的影響大于對反應(yīng)Ⅳ的影響；催化劑b；剩余固體的質(zhì)量與原始固體質(zhì)量的比值越大，說明催化劑表面的積碳質(zhì)量越小，催化活性保持時間就越長，催化劑b的剩余固體的質(zhì)量與原始固體質(zhì)量的比值大于催化劑a
【解答】
【點評】
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發(fā)布：2024/6/27 10:35:59組卷：35引用：1難度：0.6
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1．升高溫度，下列數(shù)據(jù)不一定增大的是（ ）
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2．催化還原CO2是解決溫室效應(yīng)及能源問題的重要手段之一。研究表明，在Cu/ZnO催化劑存在下，CO2和H2可發(fā)生以下兩個平衡反應(yīng)。下列有關(guān)說法不正確的是（ ?。?br />①CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）△H1=-53.7kJ?mol-1
②CO2（g）+H2（g）?CO（g）+H2O（g）△H2=+41.2kJ?mol-1發(fā)布：2025/1/6 6:0:5組卷：90引用：3難度：0.5 -
3．現(xiàn)代工業(yè)將煤汽化，既可以提高燃料的利用率、減少CO、SO2等的排放，又可以擴(kuò)大水煤氣的用途．甲醇是一種可再生能源，具有開發(fā)和應(yīng)用的廣闊前景，工業(yè)上一般可采用水煤氣來合成甲醇CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）．
（1）如圖1是該反應(yīng)在不同溫度下CO的轉(zhuǎn)化率隨時間變化的曲線．
①T1和T2溫度下的平衡常數(shù)大小關(guān)系是K1K2（填“＞”、“＜”或“=”）．
②以下有關(guān)說法正確的是
a.恒溫、恒容條件下，容器內(nèi)的壓強(qiáng)不發(fā)生變化則可逆反應(yīng)達(dá)到平衡
b.一定條件下，H2的消耗速率是CO的消耗速率的2倍時可逆反應(yīng)達(dá)到平衡
c.使用合適的催化劑能縮短達(dá)到平衡的時間并提高CH3OH的產(chǎn)率
d.某溫度下，將2molCO和6molH2充入2L的密閉容器中，充分反應(yīng)，達(dá)到平衡后，測得c（CO）=0.2mol/L，則CO的轉(zhuǎn)化率為80%
（2）已知在常溫常壓下①2CH3OH（1）+3O2（g）=2CO2（g）+4H2O（g）△H=-akJ?mol-1
②2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）△H=-bkJ?mol-1③H2O（g）=H2O（1）△H=-ckJ?mol-1
則：CH3OH（1）+O2（g）=CO（g）+2H2O（1）△H=kJ?mol-1
（3）2009年10月，中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所在甲醇燃料電池技術(shù)方面獲得新突破，組裝出了自呼吸電池及主動式電堆．甲醇燃料電池的工作原理如圖2所示．
①該電池正極的電極反應(yīng)式為．
②工作一段時間后，當(dāng)6.4g甲醇完全反應(yīng)生成CO2時，有個電子發(fā)生轉(zhuǎn)移．
（4）以上述電池做電源，用圖3所示裝置，在實驗室中模擬鋁制品面“鈍化”處理的過程中，發(fā)現(xiàn)溶液逐漸變渾濁，原因是、（用相關(guān)的電極反應(yīng)式和離子方程式表示）發(fā)布：2024/12/30 14:0:1組卷：25引用：3難度：0.5
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