航天员呼吸产生的CO2用下列反应处理，可实现空间站中O2的循环利用。Sabatior反应：...

碳的化合物的转换在生产、生活中具有重要的应用，如航天员呼吸产生的CO2用Sabatier反应处理，实现空间站中O2的循环利用。

Sabatier反应：CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)；

水电解反应：2H2O(1) 2H2(g) +O2(g)。

(1)将原料气按n(CO2):n(H2)=1：4置于密闭容器中发生Sabatier反应，测得H2O(g)的物质的量分数与温度的关系如图所示（虚线表示平衡曲线）。

①该反应的平衡常数K随温度降低而________（填“增大”或“减小”）。

②在密闭恒温（高于100℃）恒容装置中进行该反应，下列能说明达到平衡状态的是_____。

A．混合气体密度不再改变　　　　　　　　 B．混合气体压强不再改变

C．混合气体平均摩尔质量不再改变　　　 D. n(CO2):n(H2)=1:2

③200℃达到平衡时体系的总压强为p，该反应平衡常数Kp的计算表达式为_______。（不必化简，用平衡分，压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数）

(2)Sabatier反应在空间站运行时，下列措施能提高CO2转化率的是____（填标号）。

A．适当减压　　　　　　　　　　　　 B．合理控制反应器中气体的流速

C.反应器前段加热，后段冷却　　 D.提高原料气中CO2所占比例

(3)一种新的循环利用方案是用Bosch反应CO2(g)+4H2(g)C(s)+2H2O(g)代替Sabatier反应。

①已知CO2(g)、H2O(g)的生成焓分别为-394kJ/mol、-242kJ/mol，Bosch反应的△H=_____kJ/mol。（生成焓指一定条件下由对应单质生成lmol化合物时的反应热）

②一定条件下Bosch反应必须在高温下才能启动，原因是______________。若使用催化剂，则在较低温度下就能启动。

③Bosch反应的优点是_______________。

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航天员呼吸产生的CO2用下列反应处理，可实现空间站中O2的循环利用。

Sabatier反应：CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)

水电解反应：2H2O(l) 2H2(g) + O2(g)

（1）将原料气按∶=1∶4置于密闭容器中发生Sabatier反应，测得H2O(g)的物质的量分数与温度的关系如图所示（虚线表示平衡曲线）。

① 该反应的平衡常数K随温度升高而__________（填“增大”或“减小”）。

② 温度过高或过低均不利于该反应的进行，原因是________。

③ 200℃达到平衡时体系的总压强为p，该反应平衡常数Kp的计算式为________。（不必化简。用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数）

（2）Sabatier反应在空间站运行时，下列措施能提高CO2转化效率的是______（填标号）。

A．适当减压

B．增大催化剂的比表面积

C．反应器前段加热，后段冷却

D．提高原料气中CO2所占比例

E．合理控制反应器中气体的流速

（3）一种新的循环利用方案是用Bosch反应CO2(g)+2H2(g)C(s)+2H2O(g)代替Sabatier反应。

① 已知CO2(g)、H2O(g)的生成焓分别为–394 kJ∙mol－1、–242 kJ∙mol－1，Bosch反应的ΔH ＝________kJ∙mol－1。（生成焓指一定条件下由对应单质生成1mol化合物时的反应热）

② 一定条件下Bosch反应必须在高温下才能启动，原因是________。

③ 新方案的优点是________。

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航天员呼吸产生的CO2用下列反应处理，可实现空间站中O2的循环利用。

Sabatier反应：CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)

水电解反应：2H2O(l) 2H2(g) + O2(g)

（1）将原料气按∶=1∶4置于密闭容器中发生Sabatier反应，测得H2O(g)的物质的量分数与温度的关系如图所示（虚线表示平衡曲线）。

① 该反应的平衡常数K随温度升高而__________（填“增大”或“减小”）。

② 温度过高或过低均不利于该反应的进行，原因是__________________________。

③ 200℃达到平衡时体系的总压强为p，该反应平衡常数Kp的计算式为________。（不必化简。用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数）

（2）Sabatier反应在空间站运行时，下列措施能提高CO2转化率的是______（填标号）。

A．适当减压　　　　　　　　　　　　　　　　 B．增大催化剂的比表面积

C．反应器前段加热，后段冷却　　　　　　 D．提高原料气中H2所占比例

（3）一种新的循环利用方案是用Bosch反应CO2(g)+2H2(g)C(s)+2H2O(g)代替Sabatier反应。

① 已知CO2(g)、H2O(g)的生成焓分别为–394 kJ∙mol－1、–242 kJ∙mol－1，Bosch反应的ΔH ＝________kJ∙mol－1。（生成焓指一定条件下由对应单质生成1mol化合物时的反应热）

② 一定条件下Bosch反应必须在高温下才能启动，原因是______________________。

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航天员呼吸产生的CO2用下列反应处理，可实现空间站中O2的循环利用。

Sabatier反应：CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)

水电解反应：2H2O(l)2H2(g)+O2(g)

（1）将原料气按∶=1∶4置于密闭容器中发生Sabatier反应，测得H2O(g)的物质的量分数与温度的关系如图所示（虚线表示平衡曲线）。

① 该反应的平衡常数K随温度升高而__________（填“增大”或“减小”）。

② 温度过高或过低均不利于该反应的进行，原因是________。

③ 200℃达到平衡时体系的总压强为p，该反应平衡常数Kp的计算式为________。（不必化简。用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数）

（2）Sabatier反应在空间站运行时，下列措施能提高CO2转化效率的是______（填标号）。

A．适当减压

B．增大催化剂的比表面积

C．反应器前段加热，后段冷却

D．提高原料气中CO2所占比例

E．合理控制反应器中气体的流速

（3）一种新的循环利用方案是用Bosch反应CO2(g)+2H2(g)C(s)+2H2O(g)代替Sabatier反应。

① 已知CO2(g)、H2O(g)的生成焓分别为–394 kJ∙mol－1、–242 kJ∙mol－1，Bosch反应的ΔH ＝________kJ∙mol－1。（生成焓指一定条件下由对应单质生成1mol化合物时的反应热）

② 一定条件下Bosch反应必须在高温下才能启动，原因是________。

③ 新方案的优点是________。

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航天员呼吸产生的CO2用下列反应处理，可实现空间站中O2的循环利用。

sabatior反应：CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g)

水电解反应：2H2O(l)2H2(g) + O2(g)

(1)将原料气按nCO2∶nH2=1:4置于密闭容器中发生Sabatier反应，测得H2O(g)的物质的量分数与温度的关系如图所示(虚线表示平衡曲线)。

①己知H2(g)、CH4(g)的燃烧热分别为A kJ/mol、BkJ/mol， H2O(l)=H2O(g)　 △H =C kJ／mol。计算Sabatier反应的△H=___kJ/mol。

②温度过高或过低均不利于该反应的进行，原因是________。

③200℃达到平衡时体系的总压强为p，该反应平衡常数Kp的计算式为________。(不必化简。用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数)

(2)Sabatier反应在空间站运行时，下列措施能提高CO2转化效率的是______(填标号)。

A.适当减压　　　　　　　　　　　　　　　　 B.增大催化剂的比表面积

C.反应器前段加热，后段冷却　　　　　　 D.提高原料气中CO2所占比例

E.合理控制反应器中气体的流速

(3) 一种新的循环利用方案是用Bosch反应CO2(g)+2H2(g)C(s)+2H2O(g)代替Sabatier反应。

在250℃，向体积为2L且带气压计的恒容密闭容器中通入0.08molH2和0.04molCO2发生Bosch 反应CO2(g)+2H2(g)C(s)+2H2O(g)　 △ H

①若反应起始和平衡时温度相同(均为250℃)，测得反应过程中压强(P)随时间(t)的变化如图I 曲线a所示，则△H___ 0(填“>”“<”或“不确定”) ；若其它条件相同，仅改变某一条件时，测得其压强(P)随时间(t)的变化如图I 曲线b所示，则改变的条件是______________。

②图II是甲、乙两同学描绘上述反应平衡常数的对数值(lgK)与温度的变化关系，其中正确的曲线是____________(填“甲”或“乙”)：m值为____________。

③Bosch反应必须在高温下才能启动，原因是__________________。

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航天员呼吸产生的CO2用下列反应处理，可实现空间站中O2的循环利用。

Sabatior反应：CO2（g）+4H2（g）CH4（g）+2H2O（g）

水电解反应：2H2O（g）2H2（g）+O2（g）

（1）将原料气按n（CO2）：n（H2）=1：4置于恒容密闭容器中发生Sabatier反应，测得H2O（g）的物质的量分数与温度的关系如图所示（虚线表示平衡曲线）。

①请将a、b、c三点的逆反应速率va、vb、vc由大到小排序：___。

②Sabatier反应在空间站运行时，下列措施能提高CO2转化效率的是___（填标号）。

A.适当减压

B.增大催化剂的比表面积

C.反应器前段加热，后段冷却

D.提高原科气中CO2所占比例

E.合理控制反应器中气体的流速

③高于380℃，H2O的物质的量分数随温度升高而降低的原因是：___。

（2）一种新的循环利用方案是用Bosch反应CO2（g）+2H2（g）C（s）+2H2O（g）　 △H代替Sabatier反应，再电解水实现O2的循环利用。

Ⅰ.①已知：CO2（g）和H2O（g）的生成焓为：-394kJ/mol，-242kJ/mol。则△H=____kJ/mol。（生成焓是一定条件下，由其对应最稳定单质生成1mol化合物时的反应热。）

②若要此反应自发进行___（填“高温”或“低温”）更有利。

③Bosch反应必须在高温下才能启动，原因是___。

Ⅱ.350℃时，向体积为2L的恒容密闭容器中通入8molH2和4molCO2发生以上反应，若反应起始和平衡时温度相同（均为350℃），测得反应过程中压强随时间的变化如表所示：

①350℃时Bosch反应的Kp=___（Kp为用气体的分压表示的平衡常数，分压=气体的体积分数×体系总压）

②Bosch反应的速率方程：v正=k正•c（CO2）•c2（H2），v逆=k逆•c2（H2O）（k是速率常数，只与温度有关）。30min时，___（填“＞”“＜”或“=”）；升高温度，k正增大的倍数___k逆增大的倍数。（填“＞”“＜”或“=”）

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氧气、二氧化碳是最常见的气体。回答下列问题：

（1）宇航员呼吸产生的CO2用下列反应处理，实现空间站中的O2循环利用。镍催化剂反应：CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)

①已知H2(g)+O2(g)H2O(g)ΔH=－akJ·mol-1，

CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g)ΔH=－bkJ·mol-1。则镍催化剂反应的ΔH=____kJ·mol-1

②空间站中所涉及的反应有：

a.镍催化剂反应：CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)

b.电解水反应：2H2O(l)=2H2(g)+O2(g)

c.模拟呼吸反应：C(s)+O2(g)=CO2(g)

则实现空间站O2循环总反应为____

（2）可用O2将HCl转化为Cl2，实现循环利用：O2(g)+4HCl(g)2Cl2(g)+2H2O(g)。将1molO2和4molHCl充入某恒容密闭容器中，分别在T1和T2的温度下进行实验，测得容器内总压强（p）与反应时间（t）的变化关系如图所示。

③该反应的速率v=kca(O2)·cb(HCl)，k为速率常数），下列说法正确的是____（填标号）。

A．温度升高，k增大

B．使用催化剂，k不变

C．在容器中充入不反应的He，总压增大，k增大

D．平衡后再充入1molO2和4molHCl，k增大

④T1____T2（填“＞”或“＜”）；T1时的转化率____T2时的转化率（填“＞”“=”或“＜”）。

⑤T1时，HCl的平衡转化率＝____；T2反应的Kx＝____（Kx为以物质的量分数表示的平衡常数）。

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“低碳经济”备受关注，CO2的捕捉、排集、利用成为科学家研究的重要课题。太空舱产生的 CO2用下列反应捕捉，以实现 O2的循环利用。

Sabatier 反应：CO2(g)+4H2(g)⇌CH4(g)+2H2O(g)

水电解反应：2H2O(l)2H2(g)+O2(g)

(1)将原料气按 n(CO2)∶ n(H2)=1∶4 置于密闭容器中发生 Sabatier 反应，测得H2O(g)的物质的量分数与温度的关系如图所示(虚线表示平衡曲线)。

①该反应的平衡常数 K 随温度升高而________(填“增大”或“减小”)。

②温度过高或过低均不利于该反应的进行，原因是________。

③下列措施能提高 CO2 转化效率的是________(填标号)。

A. 适当减压

B. 增大催化剂的比表面积

C. 反应器前段加热，后段冷却

D. 提高原料气中 CO2 所占比例

E. 合理控制反应器中气体的流速

(2)将一定量的 CO2(g)和 CH4(g)通入一恒容密闭容器中发生反应：CO2(g)＋CH4(g)⇌2CO(g)＋2H2(g) Δ H ＝＋248 kJ·mol－1。

为了探究该反应的反应速率与浓度的关系，起始时向恒容密闭容器中通入CO2 与CH4 ，使其物质的量浓度均为1.0mol·L－1，平衡时，根据相关数据绘制出两条反应速率与浓度关系曲线如图， v正～ c(CH4)和 v逆 ～ c(CO)。则与 v正～ c (CH4)相对应曲线是图中________(填“甲”或“乙”)；该反应达到平衡后，某一时刻降低温度反应重新达到平衡，则此时曲线甲对应的平衡点可能为________(填“D”“E”或“F”)。

(3)用稀氨水喷雾捕集 CO2最终可得产品NH4HCO3。在捕集时，气相中有中间体 NH2COONH4(氨基甲酸铵)生成。现将一定量纯净的氨基甲酸铵置于恒容密闭容器中，分别在不同温度下进行反应：NH2COONH4(s) ⇌2NH3(g)＋CO2 (g)。实验测得的有关数据见下表( t1 < t2 < t3 )

氨基甲酸铵分解反应是________(填“放热”或“吸热”)反应。15℃时此反应的化学平衡常数 K ＝________。

(4)一种新的循环利用方案是用 Bosch 反应 CO2(g)+2H2(g) ⇌C(s)+2H2O(g)代替 Sabatier 反应。

① 已知 CO2(g)、H2O(g)的生成焓分别为–394 kJ∙mol－1 、–242 kJ∙mol－1 ，Bosch 反应的Δ H ＝________kJ∙mol－1(生成焓指一定条件下由对应单质生成 1mol 化合物时的反应热)。

②一定条件下 Bosch 反应必须在高温下才能启动，原因是________。

③该新方案的优点是________。

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航天员呼吸产生的CO2用下列反应处理，可实现其合理利用。反应Ⅰ：CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)

(1)己知H2(g)、CH4(g)的燃烧热分别为A kJ/mol、B kJ/mol， H2O(l)=H2O(g)　 △H =+C kJ/mol。计算反应Ⅰ的△H=_______kJ/mol。

(2)将原料气按n(CO2)∶n(H2)=1：4置于密闭容器中发生反应Ⅰ，测得H2O(g)的物质的量分数与温度的关系如图所示(虚线表示平衡曲线)。

①温度过高或过低均不利于该反应的进行，原因是________。

②200℃达到平衡时体系的总压强为p，该反应平衡常数Kp的计算式为____。(不必化简。用平衡分压代替平衡浓度计算)

(3)一种新的利用方案是Ⅱ：反应：CO2(g)+2H2(g)C(s)+2H2O(g)　 △H

①向体积为2 L且带气压计的恒容密闭容器中通入0.08 mol H2和0.04 mol CO2发生反应Ⅱ。若反应起始和平衡时温度相同(均为250℃)，测得反应过程中压强(P)随时间(t)的变化如图1曲线a所示，则△H___ 0(填“>”“<”或“不确定”)

②若其它条件相同，仅改变某一条件时，测得其压强(P)随时间(t)的变化如图1曲线b所示，则改变的条件是_______。

③图2是甲、乙两同学描绘上述反应平衡常数的对数值(lgK)与温度的变化关系，其中正确的曲线是_______（填“甲”或“乙”），m值为______。

④反应Ⅱ必须在高温下才能启动，原因是______________。

(4)科学家还研究了处理CO2(g)另外的方法，利用下图所示装置可以将CO2转化为气体燃料CO。该装置工作时，N电极的电极反应式为______________。

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某空间站中宇航员的呼吸保障系统原理如图所示。

Sabatier系统中发生反应为：

反应I：CO2(g)＋4H2(g)CH4(g)＋2H2O(g)△H1

反应II：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)△H2＝＋41.2kJ/mol

(1)常温常压下，已知：

①H2和CH4的燃烧热(△H)分别为－285.5kJ·mol－1和－890.0kJ·mol－1；

②H2O(l)＝H2O(g)△H3＝＋44.0kJ·mol－1。则△H1＝__________kJ·mol－1。

(2)按＝4的混合气体充入Sabatier系统，当气体总压强为0.1MPa，平衡时各物质的物质的量分数如图所示；不同压强时，CO2的平衡转化率如图所示：

①Sabatier系统中应选择适宜的温度是__________。

②200～550℃时，CO2的物质的量分数随温度升高而增大的原因是__________。

③当温度一定时，随压强升高，CO2的平衡转化率增大，其原因是__________。

(3)一种新的循环利用方案是用Bosch反应[CO2(g)＋2H2(g)C(s)＋2H2O(g)]代替Sabatier系统。

①分析Bosch反应的熵值变化为：△S__________0(选填“>”或“<”)。

②温度一定时，在2L密闭容器中按＝2投料进行Bosch反应，达到平衡时体系的压强为原来压强p0的0.7倍，该温度下反应平衡常数Kp为__________(用含p0的表达式表示，用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数)。

③下列措施能提高Bosch反应中CO2转化率的是_________(填标号)。

A.加快反应器中气体的流速B.提高原料气中CO2所占比例

C.增大催化剂的表面积D.反应器前段加热，后段冷却

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