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實(shí)現(xiàn)碳中和方法之一是二氧化碳捕捉再利用,某科研院所研究二氧化碳、甲烷重整技術(shù)如下:
反應(yīng)Ⅰ:CH4(g)+CO2(g)?2CO(g)+2H2(g)ΔH1=+246.5kJ?mol-1
反應(yīng)Ⅱ:H2(g)+CO2(g)?CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41.2kJ?mol-1
反應(yīng)Ⅲ:2CO(g)?CO2(g)+C(s) ΔH3=-172.5kJ?mol-1
請(qǐng)回答下列問(wèn)題:
(1)二氧化碳是
非極性
非極性
分子(填“極性”或“非極性”),其電子式是
。
(2)在CH4與CO2重整體系中通入適量H2O(g),可減少C(s)的生成,反應(yīng)3CH4(g)+CO2(g)+2H2O(g)?4CO(g)+8H2(g)的ΔH=
+657.1kJ?mol-1
+657.1kJ?mol-1

(3)若恒容密閉容器中發(fā)生反應(yīng)Ⅰ,進(jìn)料濃度比c(CH4):c(CO2)分別等于1:2、1:5、1:7時(shí),CH4 的平衡轉(zhuǎn)化率隨條件X的變化關(guān)系如圖所示:

①曲線a的進(jìn)料濃度比c(CH4):c(CO2)為
1:2
1:2

②條件X是
溫度
溫度
(填“溫度”或“壓強(qiáng)”),依據(jù)是
因?yàn)樵摲磻?yīng)是吸熱反應(yīng),溫度升高,甲烷的轉(zhuǎn)化率越大
因?yàn)樵摲磻?yīng)是吸熱反應(yīng),溫度升高,甲烷的轉(zhuǎn)化率越大
。
(4)某溫度下,等物質(zhì)的量的CH4和CO2在恒容密閉容器內(nèi)發(fā)生反應(yīng)Ⅰ,該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為Kc=
c
2
CO
?
c
2
H
2
c
C
H
4
?
c
C
O
2
c
2
CO
?
c
2
H
2
c
C
H
4
?
c
C
O
2
,平衡時(shí)CH4的體積分?jǐn)?shù)為
1
6
,則CO2的轉(zhuǎn)化率為
50%
50%

(5)利用銅-鈰氧化物(xCuO?yCeO2,Ce是活潑金屬)催化氧化可除去H2中的CO,催化氧化過(guò)程中Cu、Ce的化合價(jià)均發(fā)生變化,可能機(jī)理如圖所示。將一定量 CO、O2、H2、N2的混合氣體以一定流速通過(guò)裝有xCuO?yCeO2催化劑的反應(yīng)器,CO的轉(zhuǎn)化率隨溫度變化的曲線如圖所示:

①Ce基態(tài)原子核外電子排布式為[Xe]4f15d16s2,圖2所示機(jī)理的步驟(i)中,元素Cu、Ce化合價(jià)發(fā)生的變化為
銅的化合價(jià)由+2價(jià)變?yōu)?1價(jià),鈰的化合價(jià)由+4價(jià)變?yōu)?3價(jià)
銅的化合價(jià)由+2價(jià)變?yōu)?1價(jià),鈰的化合價(jià)由+4價(jià)變?yōu)?3價(jià)

②當(dāng)催化氧化溫度超過(guò)150℃時(shí),催化劑的催化活性下降,其可能原因是
高溫下,Cu(Ⅱ)或Cu(Ⅰ)被H2還原為金屬單質(zhì)Cu
高溫下,Cu(Ⅱ)或Cu(Ⅰ)被H2還原為金屬單質(zhì)Cu
。

【答案】非極性;;+657.1kJ?mol-1;1:2;溫度;因?yàn)樵摲磻?yīng)是吸熱反應(yīng),溫度升高,甲烷的轉(zhuǎn)化率越大;
c
2
CO
?
c
2
H
2
c
C
H
4
?
c
C
O
2
;50%;銅的化合價(jià)由+2價(jià)變?yōu)?1價(jià),鈰的化合價(jià)由+4價(jià)變?yōu)?3價(jià);高溫下,Cu(Ⅱ)或Cu(Ⅰ)被H2還原為金屬單質(zhì)Cu
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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發(fā)布:2024/6/27 10:35:59組卷:14引用:1難度:0.6
相似題
  • 1.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
  • 2.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(  )

    發(fā)布:2024/12/30 19:30:2組卷:61引用:6難度:0.6
  • 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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