碳中和是我國的重要戰(zhàn)略目標(biāo)，以H2和CO2為原料合成CH4受到廣泛關(guān)注。
該過程主要涉及以下反應(yīng)：
反應(yīng)Ⅰ.4H2（g）+CO2（g）?CH4（g）+2H2O（g）ΔH1＜0
反應(yīng)Ⅱ.H2（g）+CO2（g）?CO（g）+H2O（g）ΔH2＞0
回答下列問題：
（1）已知：ΔG=ΔH-T×ΔS，反應(yīng)I的ΔS ＜＜0（填“＞”、“＜”或“=”），反應(yīng)I和II的吉布斯自由能（ΔG）與熱力學(xué)溫度（T）之間的關(guān)系如圖所示，ΔH1=-165-165kJ?mol-1。
（2）向密閉容器中充入3molH2、1molCO2反應(yīng)合成CH4，平衡時(shí)各組分的體積分?jǐn)?shù)隨溫度變化如圖所示。
①在工業(yè)上，常選用350℃作為合成溫度，原因是 350℃下CH4的體積分?jǐn)?shù)很大，而CO的體積分?jǐn)?shù)幾乎為0，即此溫度下CH4的選擇性較大，制得的CH4純度較高350℃下CH4的體積分?jǐn)?shù)很大，而CO的體積分?jǐn)?shù)幾乎為0，即此溫度下CH4的選擇性較大，制得的CH4純度較高。
②450℃時(shí)CO2對甲烷的選擇性=93.75%93.75%（保留2位有效數(shù)字，已知：選擇性=生成CH4的物質(zhì)的量參與反應(yīng)的CO2的物質(zhì)的量），該溫度下反應(yīng)Ⅱ的Kp=0.220.22。（保留2位有效數(shù)字，已知：分壓=組分物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)×總壓）
（3）光催化劑在光能作用下，電子發(fā)生躍遷，形成類似于電解池的陰陽極，將CO2轉(zhuǎn)變?yōu)镃H4。酸性環(huán)境下該過程的電極反應(yīng)式為 CO2+8H++8e-=CH4+2H2OCO2+8H++8e-=CH4+2H2O。
生成
C
H
4
的物質(zhì)的量
參與反應(yīng)的
C
O
2
的物質(zhì)的量
【考點(diǎn)】化學(xué)平衡的計(jì)算．
【答案】＜；-165；350℃下CH4的體積分?jǐn)?shù)很大，而CO的體積分?jǐn)?shù)幾乎為0，即此溫度下CH4的選擇性較大，制得的CH4純度較高；93.75%；0.22；CO2+8H++8e-=CH4+2H2O
【解答】
【點(diǎn)評】
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發(fā)布：2024/6/27 10:35:59組卷：27引用：2難度：0.4
相似題
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1．甲硅烷廣泛用于電子工業(yè)、汽車領(lǐng)域，三氯氫硅（SiHCl3）是制備甲硅烷的重要原料?；卮鹣铝袉栴}：
（1）工業(yè)上以硅粉和氯化氫氣體為原料生產(chǎn)SiHCl3時(shí)伴隨發(fā)生的反應(yīng)有：
Si（s）+4HCl（g）═SiCl4（g）+2H2（g）△H=-241kJ/mol
SiHCl3（g）+HCl（g）═SiCl4（g）+H2（g）△H=-31kJ/mol
以硅粉和氯化氫氣體生產(chǎn)SiHCl3的熱化學(xué)方程式是。
（2）鋁鋰形成化合物L(fēng)iAlH4既是金屬儲氫材料又是有機(jī)合成中的常用試劑，遇水能得到無色溶液并劇烈分解釋放出H2，請寫出其水解反應(yīng)化學(xué)方程式。LiAlH4在化學(xué)反應(yīng)中通常作（填“氧化”或“還原”）劑。工業(yè)上可用四氯化硅和氫化鋁鋰（LiAlH4）制甲硅烷，反應(yīng)后得甲硅烷及兩種鹽。該反應(yīng)的化學(xué)方程式為。
（3）三氯氫硅歧化也可制得甲硅烷。反應(yīng)2SiHCl3（g）?SiH2Cl2（g）+SiCl4（g）為歧化制甲硅烷過程的關(guān)鍵步驟，此反應(yīng)采用一定量的PA100催化劑，在不同反應(yīng)溫度下測得SiHCl3的轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖所示。
①353.15K時(shí)，平衡轉(zhuǎn)化率為，該反應(yīng)是反應(yīng)（填“放熱”“吸熱”）。
②323.15K時(shí)，要縮短反應(yīng)達(dá)到平衡的時(shí)間，可采取的最佳措施是。
（4）比較a、b處反應(yīng)速率的大?。簐avb （填“＞”“＜”或“=”）。已知反應(yīng)速率v正=k1x2_SiHCl3，
v逆=k2x2_SiH2Cl2xSiCl4，k1、k2分別是正、逆反應(yīng)的速率常數(shù)，與反應(yīng)溫度有關(guān)，x為物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)，則在353.15K時(shí)=k1k2（保留3位小數(shù)）。
（5）硅元素最高價(jià)氧化物對應(yīng)的水化物是H2SiO3，室溫下，0.1mol/L的硅酸鈉溶液和0.1mol/L的碳酸鈉溶液，堿性更強(qiáng)的是，其原因是。
已知：H2SiO3：Ka1=2.0×10-10、Ka2=1.0×10-12，H2CO3：Ka1=4.3×10-7、Ka2=5.6×10-11發(fā)布：2024/12/26 8:0:1組卷：61引用：2難度：0.2 -
2．在催化劑作用下，可逆反應(yīng)2SiHCl3（g）?SiH2Cl2（g）+SiCl4（g）在溫度為323K和343K時(shí)SiHCl3的轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間變化的結(jié)果如圖所示（已知：反應(yīng)速率v=v正-v逆=k正x2SiHCl3-k逆xSiH2Cl2xSiCl4，k正、k逆分別為正、逆向反應(yīng)速率常數(shù)，x為物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)）。下列說法錯(cuò)誤的是（ ?。?/h2>發(fā)布：2024/12/26 8:0:1組卷：40引用：1難度：0.5 -
3．甲硅烷廣泛用于電子工業(yè)、汽車領(lǐng)域，三氯氫硅（SiHCl3）是制備甲硅烷的重要原料?；卮鹣铝袉栴}：
（1）工業(yè)上以硅粉和氯化氫氣體為原料生產(chǎn)SiHCl3時(shí)伴隨發(fā)生的反應(yīng)有：
①Si（s）+4HCl（g）═SiCl4（ g）+2H2（g）△H=-24lkJ/mol
②SiHCl3 （g）+HCl（g）═SiCl4 （g）+H2（g）△H=-3lkJ/mol
以硅粉和氯化氫氣體生產(chǎn)SiHCl3的熱化學(xué)方程式是。
（2）工業(yè)上可用四氯化硅和氫化鋁鋰（LiAlH4）制甲硅烷，反應(yīng)后得甲硅烷及兩種鹽。該反應(yīng)的化學(xué)方程式為。
（3）三氯氫硅歧化也可制得甲硅烷。反應(yīng)2SiHCl3（g）?SiH2Cl2（g）+SiCl4（g）為歧化制甲硅烷過程的關(guān)鍵步驟，此反應(yīng)采用一定量的PA100催化劑，在不同反應(yīng)溫度下測得SiHCl3的轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖所示。
①353.15K時(shí)，平衡轉(zhuǎn)化率為。該反應(yīng)是反應(yīng)（填“放熱”或“吸熱”）。②323.15K時(shí)，要縮短反應(yīng)達(dá)到平衡的時(shí)間，可采取的措施有。（答一種即可）
③比較a、b處反應(yīng)速率的大?。簐avb（填“＞”“＜”或“=”）。已知反應(yīng)速率v正=k1x2SiHCl3 v逆=k2xSiH2Cl2 xSiCl4，k1、k2分別是正、逆反應(yīng)的速率常數(shù)，與反應(yīng)溫度有關(guān)，x為物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)，則在353.15K時(shí)=k1k2（保留3位小數(shù)）。發(fā)布：2024/12/26 8:0:1組卷：19引用：1難度：0.5
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