CO2催化重整CH4的反应：(Ⅰ) △H1，主要副反应：(Ⅱ) △H2＞0，(Ⅲ) △H3...

CO2和CH4重整可制备合成气，催化重整反应历程示意图如下：

下列说法不正确的是

A.Ni在该反应中做催化剂，参与化学反应 B.合成气的主要成分为CO和H2

C.①→②既有碳氧键的断裂，又有碳氧键的形成 D.①→②吸收能量

高三化学单选题简单题查看答案及解析

CO2的转化和重整受到越来越多的关注，它是有效应对全球气候变化、促进低碳社会构建的重要方法。

(1)热化学转化法。

CO2催化加氢合成CH4，其过程中主要发生下列反应：

反应Ⅰ：CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(g)；ΔH＝－890.3 kJ·mol－1

反应Ⅱ：CO(g)＋H2O (g)=CO2(g)＋H2(g)；ΔH＝＋2.8 kJ·mol－1

反应Ⅲ：2CO(g)＋O2(g)=2CO2(g)；ΔH＝－566.0 kJ·mol－1

则反应CO2(g)＋4H2(g)=CH4(g)＋2H2O(g) 的ΔH＝________kJ·mol－1。

(2)CO2催化还原法。

图1表示的是利用CO2的“直接电子传递机理”。在催化剂铜的表面进行转化。当有1 mol CO2反应时，直接传递的电子物质的量为________mol。

(3)CO2电化学催化重整法。

①图2表示以KOH溶液作电解质溶液进行电解的示意图，CO2在Cu电极上可以转化为CH4，该电极反应的方程式为______________________，电解一段时间后，阳极区溶液pH减小，其原因是__________________。

②CO2与CH4在催化剂作用下合成乙酸，反应的化学方程式为________。

(4)CO2与丙烯通过金属杂多酸盐[CoxH(3－2x)PW12O40] 催化合成甲基丙烯酸。

①研究发现金属杂多酸盐中x对CO2转化率的影响如图3所示，由图3得出催化效果最好的金属杂多酸盐化学式是________。

②催化剂在温度不同时对CO2转化率的影响如图4所示，300 ℃催化效果远不如200 ℃　 和250 ℃的原因为__________________________________。

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CO2的转化和重整受到越来越多的关注，它是有效应对全球气候变化、促进低碳社会构建的重要方法。

(1)热化学转化法。

CO2催化加氢合成CH4，其过程中主要发生下列反应：

反应Ⅰ：CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(g)；ΔH＝－890.3 kJ·mol－1

反应Ⅱ：CO(g)＋H2O (g)=CO2(g)＋H2(g)；ΔH＝＋2.8 kJ·mol－1

反应Ⅲ：2CO(g)＋O2(g)=2CO2(g)；ΔH＝－566.0 kJ·mol－1

则反应CO2(g)＋4H2(g)=CH4(g)＋2H2O(g) 的ΔH＝________kJ·mol－1。

(2)CO2催化还原法。

图1表示的是利用CO2的“直接电子传递机理”。在催化剂铜的表面进行转化。当有1 mol CO2反应时，直接传递的电子物质的量为________mol。

(3)CO2电化学催化重整法。

①图2表示以KOH溶液作电解质溶液进行电解的示意图，CO2在Cu电极上可以转化为CH4，该电极反应的方程式为______________________，电解一段时间后，阳极区溶液pH减小，其原因是__________________。

②CO2与CH4在催化剂作用下合成乙酸，反应的化学方程式为________。

(4)CO2与丙烯通过金属杂多酸盐[CoxH(3－2x)PW12O40] 催化合成甲基丙烯酸。

①研究发现金属杂多酸盐中x对CO2转化率的影响如图3所示，由图3得出催化效果最好的金属杂多酸盐化学式是________。

②催化剂在温度不同时对CO2转化率的影响如图4所示，300 ℃催化效果远不如200 ℃　 和250 ℃的原因为__________________________________。

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CO2催化重整CH4的反应：(Ⅰ) △H1，主要副反应：(Ⅱ) △H2＞0，(Ⅲ) △H3＜0。在恒容反应器中CH4和CO2按物质的量之比1:1充入气体，加入催化剂，测得反应器中平衡时各物质的体积分数与温度的关系如图所示。下列说法错误的是

A.△H1＞0

B.若反应Ⅰ、Ⅲ消耗等量的CO2时，转移电子数之比为3:4

C.300~580℃时，H2O的体积分数不断增大，是由于反应(Ⅲ)生成H2O的量大于反应(Ⅱ)消耗的量

D.T℃时，在2.0L容器中加入1molCH4、1molCO2以及催化剂进行重整反应，测得CO2的平衡转化率为50％，则反应(I)的平衡常数小于1

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CO2催化重整CH4的反应：(Ⅰ)CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)；ΔH1，

主要副反应：(Ⅱ)H2(g)+CO2(g)CO(g)+H2O(g)；ΔH2>0，

(Ⅲ)4H2(g)+CO2(g)CH4(g)+2H2O(g)；ΔH3<0。

在恒容反应器中按体积分数V(CH4)∶V(CO2)=50%∶50%充入气体，加入催化剂，测得反应器中平衡时各物质的体积分数与温度的关系如图所示。下列说法正确的是（　　 ）

A.ΔH1=2ΔH2-ΔH3<0

B.其他条件不变，适当增大起始时V(CH4)∶V(CO2)，可抑制副反应(Ⅱ)、(Ⅲ)的进行

C.300～580℃时，H2O的体积分数不断增大，是由于反应(Ⅲ)生成H2O的量大于反应(Ⅱ)消耗的量

D.T℃时，在2.0L容器中加入2mol CH4、2mol CO2以及催化剂进行重整反应，测得CO2的平衡转化率为75%，则反应(Ⅰ)的平衡常数小于81

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CH4—CO2催化重整可以得到合成气（CO和H2），有利于减小温室效应，其主要反应为CH4(g)+CO2(g)⇌ 2CO(g)+2H2(g)　　 ΔH＝+247 kJ·mol−1，同时存在以下反应：积碳反应：CH4(g) ⇌C(s) +2H2(g)　　 ΔH＝+75 kJ·mol−1；消碳反应：CO2(g) +C(s) ⇌2CO(g)　　 ΔH＝+172 kJ·mol−1，积碳会影响催化剂的活性，一定时间内积碳量和反应温度的关系如下图。　

下列说法正确的是

A.高压利于提高CH4的平衡转化率并减少积碳

B.增大CO2与CH4的物质的量之比有助于减少积碳

C.温度高于600℃，积碳反应的化学反应速率减慢，消碳反应的化学反应速率加快，积碳量减少

D.升高温度，积碳反应的化学平衡常数K减小，消碳反应的K增大

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以CH4、CO2为原料合成乙酸，是综合开发温室气体资源的新方向。

I．CH4.CO2催化重整间接制乙酸

CH4、CO2催化重整制合成气，再利用合成气制乙酸，涉及的反应如下：

反应l：CH4(g)＋CO2(g) ⇌2H2(g)＋2CO(g)△H

反应2：2H2(g)＋CO(g) ⇌CH3OH(g)△H=－90.9kJ·mol－1

反应3：CH3OH(g)＋CO(g) ⇌CH3COOH(g)△H=－118.2kJ·mol－1

(1)已知：CH4(g)＋CO2(g) ⇌ CH3COOH(g)△H=＋37.9kJ·mol－1则“反应l”的△H=_________

(2)“反应1”的化学反应速率v=k[]m·[]n,k为速率常数。1123K和1173K时，分别保持或不变，测得速率v与、的关系如图所示：

①由图可知，下列叙述正确的是_________(填标号)。

A．当10kPa≤≤25kPa时，m=l

B．其他条件不变，增大，速率v不一定增大

C．a、b、c三点速率常数的大小关系为：ka＞kb＞kc

②若初始时按n(CH4)：n(CO2)=1：1进气，且Kb=1.3×10－2mol·g－1·s－1·Kpa－2，则b点的化学反应速率v=_________mol·g－1·s－1。

(3)向盛有催化剂的刚性容器中通入等物质的量的CH4(g)和CO2(g)，发生“反应1”。在923K和1173K时，CH4(g)的转化率(α)与时间(t)的关系如图所示。

923K时，CH4(g)的平衡转化率α=_________，若平衡时体系的总压强为p0，平衡常数K923K=____(用含有p0的代数式表示)。

II．CH4、CO2两步法制乙酸

(4)反应CH4(g)+CO2(g)⇌CH3COOH(g)不能自发进行。将该反应拆分成两个连续的步骤进行，可在较温和的条件下实现上述转化，具体过程：

①第二步反应的化学方程式为_________

②为增大CH3COOH的平衡产率，从温度角度考虑，第一步反应在高温下进行，第二步反应在_________进行；从H2浓度的角度考虑，应采取的措施是_________。

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将CH4、CO2催化重整为可用的化学品，对缓解能源危机、改善环境意义重大。

(l)以Fe(OH)3为脱硫剂，通过复分解反应吸收H2S，产物是H2O和___________。

(2)过程A主要涉及以下反应：

i. CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)　　 △H=+247kJ/mol

ii. CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)　　 　　 △H=-41kJ/mol

①反应i的化学平衡常数K随温度的变化关系是____。

②分析反应iixt反应i中CO2转化率可能的影响并说明理由：____（写出一种即可）。

(3)某科研团队利用Ni、CaO、Fe3O4三种催化剂在850℃下“超干重整”CH4和CO2；

过程I．通入CO2和CH4，所得CO被吸收，H2O被分离出体系，如下面左图所示。

过程Ⅱ．H2O被分离后，向该装置中再通入He气，使催化剂再生并获得CO，如下面右图所示。

①CH4和CO2重整为CO、H2O的热化学方程式是____________。

②结合反应方程式简述Fe3O4的催化作用：___________。

③CaO对Fe3O4是否起到催化作用至关重要，实验研究结果如下表：

运用有关化学原理解释实验结果：____。

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CO2和CH4催化重整可制备合成气，对减缓燃料危机具有重要的意义，其反应历程示意图如下：

下列说法不正确的是

A. 合成气的主要成分为CO和H2

B. ①→②既有碳氧键的断裂，又有碳氧键的形成

C. ①→②吸收能量

D. Ni在该反应中做催化剂

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CO2和CH4催化重整可制备合成气，对减缓燃料危机具有重要的意义，其反应历程示意图如下：

下列说法不正确的是

A. 合成气的主要成分为CO和H2

B. ①→②既有碳氧键的断裂，又有碳氧键的形成

C. ①→②吸收能量

D. Ni在该反应中做催化剂

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