CH4-CO2重整能獲得氫能，同時能高效轉化溫室氣體。
（1）CH4-CO2重整反應的熱化學方程式為
反應Ⅰ：CH4（g）+CO2（g）═2CO（g）+2H2（g）ΔH1
反應Ⅱ：H2（g）+CO2（g）═CO（g）+H2O（g）ΔH2=41kJ?mol-1
反應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的量分數如圖1所示。
①CH4-CO2重整的主反應為 反應Ⅰ反應Ⅰ（填“反應Ⅰ”、“反應Ⅱ”或“反應Ⅲ”），判斷的理由是 H2O的物質的量分數非常小H2O的物質的量分數非常小。
②450～750℃時，平衡體系中CH4物質的量分數比CO2略大的原因是 CO和H2的物質的量分數比較大，且比較接近②反應Ⅱ消耗CO2的量大于反應Ⅲ消耗CH4的量CO和H2的物質的量分數比較大，且比較接近②反應Ⅱ消耗CO2的量大于反應Ⅲ消耗CH4的量。
（2）CH4-CO2重整過程中的積碳是反應催化劑失活的主要原因。積碳反應除反應Ⅲ外，還發生反應Ⅳ：2CO（g）═C（s）+CO2（g）ΔH4=-172kJ?mol-1積碳反應能迅速到達平衡狀態。CH4-CO2重整反應中1g催化劑上產生的積碳的質量與溫度的關系如圖2所示。
①ΔH=+247+247kJ?mol-1。
②溫度低于700℃時，積碳的質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Ⅲ進行，不利于反應Ⅳ，且溫度對反應Ⅲ的影響大于對反應Ⅳ的影響溫度低于700℃時，溫度升高有利于反應Ⅲ進行，不利于反應Ⅳ，且溫度對反應Ⅲ的影響大于對反應Ⅳ的影響。
（3）在催化劑a和催化劑b分別作用下，CH4-CO2重整反應相同時間，控制其他條件相同，催化劑表面均產生積碳。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（該過程催化劑不發生反應），固體的質量變化如圖3所示。則重整反應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 剩余固體的質量與原始固體質量的比值越大，說明催化劑表面的積碳質量越小，催化活性保持時間就越長，催化劑b的剩余固體的質量與原始固體質量的比值大于催化劑a剩余固體的質量與原始固體質量的比值越大，說明催化劑表面的積碳質量越小，催化活性保持時間就越長，催化劑b的剩余固體的質量與原始固體質量的比值大于催化劑a。
【答案】反應Ⅰ；H2O的物質的量分數非常小；CO和H2的物質的量分數比較大，且比較接近②反應Ⅱ消耗CO2的量大于反應Ⅲ消耗CH4的量；+247；溫度低于700℃時，溫度升高有利于反應Ⅲ進行，不利于反應Ⅳ，且溫度對反應Ⅲ的影響大于對反應Ⅳ的影響；催化劑b；剩余固體的質量與原始固體質量的比值越大，說明催化劑表面的積碳質量越小，催化活性保持時間就越長，催化劑b的剩余固體的質量與原始固體質量的比值大于催化劑a
【解答】
【點評】
聲明：本試題解析著作權屬菁優網所有，未經書面同意，不得復制發布。
發布：2024/6/27 10:35:59組卷：36引用：1難度：0.6
相似題
-
1．升高溫度，下列數據不一定增大的是（ ）
發布：2025/1/6 6:0:5組卷：31引用：4難度：0.7 -
2．催化還原CO2是解決溫室效應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可發生以下兩個平衡反應。下列有關說法不正確的是（ ）
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發布：2025/1/6 6:0:5組卷：90引用：3難度：0.5 -
3．現代工業將煤汽化，既可以提高燃料的利用率、減少CO、SO2等的排放，又可以擴大水煤氣的用途．甲醇是一種可再生能源，具有開發和應用的廣闊前景，工業上一般可采用水煤氣來合成甲醇CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）．
（1）如圖1是該反應在不同溫度下CO的轉化率隨時間變化的曲線．
①T1和T2溫度下的平衡常數大小關系是K1K2（填“＞”、“＜”或“=”）．
②以下有關說法正確的是
a.恒溫、恒容條件下，容器內的壓強不發生變化則可逆反應達到平衡
b.一定條件下，H2的消耗速率是CO的消耗速率的2倍時可逆反應達到平衡
c.使用合適的催化劑能縮短達到平衡的時間并提高CH3OH的產率
d.某溫度下，將2molCO和6molH2充入2L的密閉容器中，充分反應，達到平衡后，測得c（CO）=0.2mol/L，則CO的轉化率為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，中國科學院長春應用化學研究所在甲醇燃料電池技術方面獲得新突破，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式為．
②工作一段時間后，當6.4g甲醇完全反應生成CO2時，有個電子發生轉移．
（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，發現溶液逐漸變渾濁，原因是、（用相關的電極反應式和離子方程式表示）發布：2024/12/30 14:0:1組卷：26引用：3難度：0.5