2022年11月30日，神舟十五號(hào)與神舟十四號(hào)乘組在“太空會(huì)師”。太空生命保障系統(tǒng)利用電解水供氧，生成的氫氣與宇航員呼出的二氧化碳在催化劑作用下生成水和甲烷，水可循環(huán)使用。
（1）已知CH4（g）+2O2（g）═CO2（g）+2H2O（l）ΔH1=-890kJ?mol-1
2H2（g）+O2（g）═2H2O（l）ΔH2=-572kJ?mol-1
H2O（l）═H2O（g）ΔH=44kJ?mol-1
寫出H2（g）與CO2（g）反應(yīng)生成CH4（g）和H2O（g）的熱化學(xué)方程式 4H2（g）+CO2（g）=CH4（g）+2H2O（g）△H=-166kJ/mol4H2（g）+CO2（g）=CH4（g）+2H2O（g）△H=-166kJ/mol。
（2）一定條件下，反應(yīng)CO2（g）+4H2（g）?CH4（g）+2H2O（g）達(dá)到平衡狀態(tài)。
①下列操作中，能提高H2平衡轉(zhuǎn)化率的是 bcbc。
a.加入催化劑
b.降低反應(yīng)溫度
c.移除H2O（g）
d.恒溫恒壓下通入惰性氣體
②某科研小組在一定溫度下模擬該反應(yīng)，向容積為5L的抽空的密閉容器中通入0.2molCO2和0.6molH2，反應(yīng)平衡后測(cè)得CO2的轉(zhuǎn)化率為50%，則該反應(yīng)的平衡常數(shù)為 625625。
（3）在相同條件下，CO2（g）與H2（g）還會(huì)發(fā)生以下副反應(yīng)：CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g），該副反應(yīng)的發(fā)生不利于氧循環(huán)，原因是 副反應(yīng)中，氫氣轉(zhuǎn)化為水的量少副反應(yīng)中，氫氣轉(zhuǎn)化為水的量少。
（4）已知反應(yīng)CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g），CO2（g）+H2（g）?CO（g）+H2O（g）。為了提高甲醇的選擇性，某科研團(tuán)隊(duì)研制了一種具有反應(yīng)和分離雙功能的分子篩膜催化反應(yīng)器，原理如圖所示。
保持壓強(qiáng)為3MPa,溫度為260℃，向密閉容器中按投料比n（H2）n（CO2）=3投入一定量CO2和H2，不同反應(yīng)模式下CO2的平衡轉(zhuǎn)化率和甲醇的選擇性的相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表所示。
n
（
H
2
）
n
（
C
O
2
）
| 實(shí)驗(yàn)組 | 反應(yīng)模式 | n （ H 2 ） n （ C O 2 ） |
溫度/℃ | CO2的平衡轉(zhuǎn)化率/% | CH3OH的選擇性/% |
| Ⅰ | 普通催化反應(yīng)器 | 3 | 260 | 21.9 | 67.3 |
| Ⅱ | 分子篩膜催化反應(yīng)器 | 3 | 260 | 36.1 | 100 |
cd
cd
。a.c（H2O）的濃度不變
b.混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不變
c.混合氣密度不變
d.斷裂3molH-H鍵的同時(shí)斷裂2molO-H鍵
②由表中數(shù)據(jù)可知，雙功能的分子篩膜催化反應(yīng)器模式下，CO2的轉(zhuǎn)化率明顯提高，可能的原因是：
雙功能的分子篩膜催化反應(yīng)器模式下，只發(fā)生生成甲醇的反應(yīng)，雙功能的分子篩膜能及時(shí)分離出水蒸氣使平衡正向移動(dòng)，CO2的轉(zhuǎn)化率增大
雙功能的分子篩膜催化反應(yīng)器模式下，只發(fā)生生成甲醇的反應(yīng)，雙功能的分子篩膜能及時(shí)分離出水蒸氣使平衡正向移動(dòng)，CO2的轉(zhuǎn)化率增大
。【答案】4H2（g）+CO2（g）=CH4（g）+2H2O（g）△H=-166kJ/mol；bc；625；副反應(yīng)中，氫氣轉(zhuǎn)化為水的量少；cd；雙功能的分子篩膜催化反應(yīng)器模式下，只發(fā)生生成甲醇的反應(yīng)，雙功能的分子篩膜能及時(shí)分離出水蒸氣使平衡正向移動(dòng)，CO2的轉(zhuǎn)化率增大
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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發(fā)布：2024/4/20 14:35:0組卷：32引用：3難度：0.7
相似題
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1．反應(yīng) 4A（g）+5B（g）?4C（g）+6D（g）在 5L 的密閉容器中進(jìn)行，半分鐘后，C 的物質(zhì)的量增 加了 0.30mol。下列敘述正確的是（ ?。?/h2>
發(fā)布：2024/12/30 19:30:2組卷：62引用：6難度：0.6 -
2．氫氣最早于16世紀(jì)被人工制取出來(lái)，氫氣是一種清潔能源。
（1）利用光伏電池電解水制H2是氫能的重要來(lái)源。已知：H-H鍵、O=O鍵、H-O鍵的鍵能依次為436kJ?mol-1、495kJ?mol-1、463kJ?mol-1。則2H2O（g）═2H2（g）+O2（g）△H=kJ?mol-1。
（2）T1℃時(shí)，向5L恒容密閉容器中充入0.5molCH4，只發(fā)生反應(yīng)2CH4（g）?C2H4（g）+2H2（g），達(dá)到平衡時(shí)，測(cè)得c（C2H4）=2c（CH4），CH4的轉(zhuǎn)化率為；保持其他條件不變，溫度改為T2℃，經(jīng)25s后達(dá)到平衡，測(cè)得c（CH4）=2c（C2H4），則0～25s內(nèi)v（C2H4）=mol?L-1?s-1。
（3）CH4分解時(shí)幾種氣體的平衡分壓（pPa）的對(duì)數(shù)值lgp與溫度的關(guān)系如圖所示。
①T℃時(shí)，向一恒容密閉容器中通入一定量的CH4（g）、C2H4（g）和H2（g），只發(fā)生反應(yīng)2CH4（g）?C2H2（g）+3H2（g）ΔH，ΔH（填“＞”或“＜”）0，此時(shí)的平衡常數(shù)Kp=（用平衡分壓代替濃度進(jìn)行計(jì)算）Pa2。
②若只改變一個(gè)反應(yīng)條件使Kp變大，則該條件是（填標(biāo)號(hào)）。
A.減小C2H2的濃度
B.升高溫度
C.增大壓強(qiáng)
D.加入合適的催化劑
（4）工業(yè)上，以KNH2和液氨為電解質(zhì)，以石墨為電極，電解液氨制備H2。陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為，一段時(shí)間后陰、陽(yáng)兩極收集到的氣體質(zhì)量之比為。發(fā)布：2025/1/4 8:0:1組卷：9引用：3難度：0.5 -
3．將等物質(zhì)的量的A、B混合于2L的密閉容器中，發(fā)生如下反應(yīng)：3A（g）+B（g）?xC（g）+2D（g），經(jīng)5min后，測(cè)得D的濃度為0.5mol/L，c（A）：c（B）=3：5，C的平均反應(yīng)速率為0.1mol/（L?min）．求：
（1）此時(shí)A的濃度c（A）=mol/L，反應(yīng)開(kāi)始前容器中的A、B的物質(zhì)的量：n（A）=n（B）=mol；
（2）B的平均反應(yīng)速率v（B）=mol/（L?min）；
（3）x的值為．發(fā)布：2024/12/30 19:0:1組卷：163引用：26難度：0.3
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