全球大氣CO2濃度升高對人類生產、生活產生了影響,碳及其化合物的資源化利用成為研究熱點。回答下列問題:
(1)已知25°C時,大氣中的CO2溶于水存在以下過程:
①CO2(g)?CO2(aq)
②CO2 (aq)+H2O(l)?H+ (aq)+HCO-3 (aq) K
過程①的ΔH <<0(填“>”“<”或“=”)。溶液中CO2的濃度與其在大氣中的分壓(分壓=總壓×物質的量分數)成正比,比例系數為y mol?L-1?kPa-1。當大氣壓強為p kPa,大氣中CO2 (g)的物質的量分數為x時,溶液中H+的濃度為 KpxyKpxymol?L-1(忽略HCO-3和水的電離)。

(2)二氧化碳甲烷化技術可有效實現二氧化碳的循環再利用,制取CH4的裝置如圖。溫度控制在10°C左右,持續通入二氧化碳,電解時電解質溶液中KHCO3物質的量基本不變。陰極反應為 9CO2+8e-+6H2O=CH4+8HCO-39CO2+8e-+6H2O=CH4+8HCO-3。
(3)焦炭與水蒸氣可在高溫下反應制H2。
反應I:C(s)+H2O(g)?CO(g)+H2(g)ΔH1=+131.3kJ?mol-1 K1
反應II:C(s)+2H2O(g)?CO2(g)+2H2(g)ΔH2=+90.3kJ?mol-1K2
反應III:CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)ΔH3=-41.0kJ?mol-1K3
①上述反應的化學平衡常數隨溫度變化的關系如圖所示,表示K1、K2、K3的曲線分別是c、bb、dd。

②研究表明,反應III的速率方程為:v=k[x(CO)?x(H2O)一x(CO2)?x(H2)Kp,x表示相應氣體的物質的量分數,Kp為平衡常數(用平衡分壓代替平衡濃度計算),k為反應的速率常數。在氣體物質的量分數和催化劑一定的情況下,反應速率隨溫度的變化如圖所示。根據速率方程分析T>Tm時,v逐漸下降的原因是 升高溫度,k增大使v提高,Kp減小使v降低。T>Tm時,Kp減小對v的降低大于k增大對v的提高升高溫度,k增大使v提高,Kp減小使v降低。T>Tm時,Kp減小對v的降低大于k增大對v的提高。

(4)甲烷干法重整制H2同時存在如下反應:
主反應:CH4(g)+CO2(g)?2CO(g)+2H2(g).ΔH1
副反應:CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)ΔH2
溫度為T°C,壓強為P0的恒壓密閉容器中,通入2mol CH4和1mol CO2發生上述反應。平衡時H2O(g)的分壓為P,甲烷的轉化率為40%。
①下列說法正確的是 BB (填序號)
A.ΔH1和ΔH2不變,說明反應達到平衡狀態
B.相同條件下,主反應的速率大于副反應,說明主反應的活化能小
C.選用合適的催化劑可以提高主反應的選擇性,增大甲烷的平衡轉化率
D.平衡后,若增大壓強,主反應平衡逆向移動,副反應平衡不移動
②主反應的平衡常數Kp=(823p0-p)2×(823p0+p)2(623p0)×(623p0-p)(823p0-p)2×(823p0+p)2(623p0)×(623p0-p)(用含 P和P0的計算式表示)。
HCO
-
3
K
pxy
K
pxy
HCO
-
3
HCO
-
3
HCO
-
3
x
(
C
O
2
)
?
x
(
H
2
)
K
p
(
8
23
p
0
-
p
)
2
×
(
8
23
p
0
+
p
)
2
(
6
23
p
0
)
×
(
6
23
p
0
-
p
)
(
8
23
p
0
-
p
)
2
×
(
8
23
p
0
+
p
)
2
(
6
23
p
0
)
×
(
6
23
p
0
-
p
)
【答案】<;;9CO2+8e-+6H2O=CH4+8;b;d;升高溫度,k增大使v提高,Kp減小使v降低。T>Tm時,Kp減小對v的降低大于k增大對v的提高;B;
K
pxy
HCO
-
3
(
8
23
p
0
-
p
)
2
×
(
8
23
p
0
+
p
)
2
(
6
23
p
0
)
×
(
6
23
p
0
-
p
)
【解答】
【點評】
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發布:2024/4/20 14:35:0組卷:51引用:1難度:0.6
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A.減小C2H2的濃度
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