CO2的回收利用对减少温室气体排放、改善人类生存环境具有重要意义。利用CO2和CH4重整可...

CO2的回收利用对减少温室气体排放、改善人类生存环境具有重要意义。利用CO2和CH4重整可制合成气(主要成分CO、H2)，重整过程中部分反应的热化学方程式为：　 ①CH4(g) = C(s) + 2H2(g)　 △H = +75.0 kJ·mol-1

②CO2(g) + H2(g) = CO(g) + H2O(g)　 △H = +41.0 kJ·mol-1

③CO(g) + H2(g) = C(s) + H2O(g)　　 △H = -131.0 kJ·mol-1

（1）反应CO2(g) + CH4(g) = 2CO(g) + 2H2(g)的△H= ___________。

（2）固定n(CO2)= n(CH4)，改变反应温度，CO2和CH4的平衡转化率见下图。

①同温度下CO2的平衡转化率 ____________(填“大于”或“小于”)于CH4的平衡转化率，其原因是 __________________________。

②高温下进行该反应时常会因反应①生成“积碳”(碳单质)，造成催化剂中毒，高温下反应①能自发进行的原因是_________________。

（3）一定条件下Pd-Mg/SiO2催化剂可使CO2“甲烷化”从而变废为宝，其反应机理如图所示，该反应的化学方程式为_____________________，反应过程中碳元素的化合价为-2价的中间体是__________。

（4）卤水可在吸收烟道气中CO2的同时被净化，实现以废治废，其中涉及的一个反应是CaSO4 + Na2CO3 == CaCO3 + Na2SO4，则达到平衡后，溶液中c(CO32-)/c(SO42-) = __________。【用Ksp(CaSO4)和Ksp(CaCO3)表示】

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CO2的回收利用对减少温室气体排放、改善人类生存环境具有重要意义。利用CO2和CH4重整可制合成气（主要成分CO、H2）.重整过程中部分反应的热化学方程式为：

①CH4（g）=C（s）+2H2（g）　 △H=+75.0 kJ/mol

②CO2（g）+H2（g）=CO（g）+H2O（g）　 △H=+41.0 kJ/mol

③CO（g）+H2（g）=C（s）+H2O（g）　　　　 △H=-131.0kJ/mol

（1）反应CO2（g）+CH4（g）=2CO（g） + 2H2（g）的△H=____________；

（2）固定n（CO2）= n（CH4），改变反应温度，CO2和CH4的平衡转化率见下左图。

①同温度下CO2的平衡转化率____________（填“大于”或“小于”）CH4的平衡转化率，其原因是____________；

②高温下进行该反应时常会因反应①生成“积碳”（碳单质），造成催化剂中毒，高温下反应①能自发进行的原因是____________。

（3）一定条件下Pd-Mg/SiO2催化剂可使CO2“甲烷化”从而变废为宝，其反应机理如上右图所示，该反应的化学方程式为____________，反应过程中碳元素的化合价为-2价的中间体是____________。

（4）卤水可在吸收烟道气中CO2的同时被净化，实现以废治废，其中涉及的一个反应是CaSO4 + Na2CO3=CaCO3 + Na2SO4，则达到平衡后，溶液中c（CO32-）/c（SO42-）=____________[用Ksp（CaSO4）和Ksp（CaCO3）表示]

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（1）利用CO2和CH4重整不仅可以获得合成气（主要成分为CO、H2），还可减少温室气体的排放（1）已知重整过程中部分反应的热化方程式为：

①CH4（g）=C（s）+2H2（g）　　　　　　 ΔH>0

②CO2（g）+H2（g）=CO（g）+H2O（g）　　　　 ΔH>0

③CO（g）+H2（g）=C（s）+H2O（g）　　　　　　　　 ΔH<0

固定n（CO2）=n（CH4），改变反应温度，CO2和CH4的平衡转化率见图甲。

同温度下CO2的平衡转化率________（填“大于”“小于”或“等于”）CH4的平衡转化率。

（2）在密闭容器中通入物质的量均为0.1mol的CH4和CO2，在一定条件下发生反应CO2（g） + CH4（g） 2CO（g） + 2H2（g），CH4的平衡转化率与温度及压强（单位Pa）的关系如图乙所示。y点：v（正）_____v（逆）（填“大于”“小于”或“等于”）。已知气体分压（p分）=气体总压（p总）×气体的物质的量分数。用平衡分压代替平衡浓度可以得到平衡常数Kp，求x点对应温度下反应的平衡常数Kp=__________________。

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CO2是一种温室气体，对人类的生存环境产生巨大的影响，维持大气中CO2的平衡对生态环境保护有着重要意义。

I．可利用CH4与CO2制备合成气(CO、H2)，在某一钢性密闭容器中CH4、CO2的分压分别为15kPa、20kPa，加入Ni/α-A12O3催化剂并加热至1123K使其发生反应：CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)

（1）研究表明CO的生成速率，某时刻测得p(H2)=10kPa，则该时刻v(CH4)=___________k·Pas-1。

（2）达到平衡后，测得CO的产率为50％，则该反应的平衡常数Kp=_________。

（3）科学家提出制备“合成气反应历程分两步：

反应①：CH4(g)=C(ads)+2H2(g)(慢反应)

反应②：C(ads)+CO2(g)=2CO(g)(快反应)

上述反应中C(ads)为吸附性活性炭，反应历程的能量变化如图所示：

CH4与CO2制备合成气的热化学方程式为__________________。能量变化图中：E5+E1_________E4+E2（填“＞”、“＜”或“＝”）。

II．CO2催化加氢制甲醇5MPa时，往某密闭容器中按投料比n(H2):n(CO2)=3:1充入H2和CO2，发生以下反应：

i. ，

ii..

iii.

反应达到平衡时，测得各组分的物质的量分数随温度变化的曲线如右图所示。

（4）①体系中CO2的物质的量分数受温度的影响不大，原因是_______________________。

②下列措施中，无法提高甲醇平衡产率的是________(填标号)。

A.加入适量CO B.增大压强C.循环利用原料气D.升高温度

③如上图X、Y分别代表_________、________(填化学式)。

III．利用铜基配合物1,10-phenanthroline-Cu催化剂电催化CO2还原制备碳基燃料(包括CO、烷烃和酸等)是减少CO2在大气中累积和实现可再生能源有效利用的关键手段之，其装置原理如图所示。

（5）①电池工作过程中，图中Pt电极附近溶液的pH_______(填“变大”或“变小”)，阴极的电极反应式为________________。

②每转移2mol电子，阴极室溶液质量增加______g。

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CH4-CO2催化重整不仅可以得到合成气（CO和H2），还对温室气体的减排具有重要意义。回答下列问题：

（1）CH4-CO2催化重整反应为：CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)。

已知：C(s)+2H2(g)=CH4(g)　　 ΔH=-75 kJ·mol−1

C(s)+O2(g)=CO2(g)　　 ΔH=-394 kJ·mol−1

C(s)+1/2O2(g)=CO(g)　　 ΔH=-111 kJ·mol−1

该催化重整反应的ΔH==______ kJ·mol−1。有利于提高CH4平衡转化率的条件是____（填标号）。

A．高温低压　　 B．低温高压　　 C．高温高压　　 D．低温低压

某温度下，在体积为2 L的容器中加入2 mol CH4、1 mol CO2以及催化剂进行重整反应，达到平衡时CO2的转化率是50%，其平衡常数为_______mol2·L−2。

（2）反应中催化剂活性会因积碳反应而降低，同时存在的消碳反应则使积碳量减少。

相关数据如下表：

①由上表判断，催化剂X____Y（填“优于”或“劣于”），理由是_________________。在反应进料气组成、压强及反应时间相同的情况下，某催化剂表面的积碳量随温度的变化关系如图所示。升高温度时，下列关于积碳反应、消碳反应的平衡常数（K）和速率（v）的叙述正确的是________填标号）。

A．K积、K消均增加　　　　　　　　　　 B．v积减小，v消增加

C．K积减小，K消增加　　　　　　　　　 D．v消增加的倍数比v积增加的倍数大

②在一定温度下，测得某催化剂上沉积碳的生成速率方程为v=k·p(CH4)·[p(CO2)]-0.5（k为速率常数）。在p(CH4)一定时，不同p(CO2)下积碳量随时间的变化趋势如图所示，则pa(CO2)、pb(CO2)、pc(CO2)从大到小的顺序为________________。

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CH4-CO2催化重整不仅可以得到合成气（CO和H2），还对温室气体的减排具有重要意义。回答下列问题：

（1）CH4-CO2催化重整反应为：CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g)。

已知：C(s)+2H2(g) = CH4(g)　　 ΔH= -76 kJ·mol−1

C(s)+O2(g) = CO2(g)　　　 ΔH= -394 kJ·mol−1

2C(s)+ O2(g) =2 CO(g)　　 ΔH= -222 kJ·mol−1

该催化重整反应的ΔH=______kJ·mol−1，有利于提高CH4平衡转化率的条件是（填标号）。______________

A．高温低压　　 B．低温高压　　 C．高温高压　　 D．低温低压

某温度下，在体积为2 L的容器中加入2 mol CH4、1 mol CO2以及催化剂进行重整反应，达到平衡时CO2的转化率是50%，其平衡常数为___mol2·L−2。

（2）反应中催化剂活性会因积碳反应而降低，同时存在的消碳反应则使积碳量减少。相关数据如下表：

①上表判断，催化剂X_______Y（填“优于”或“劣于”），理由是：____________。

在反应进料气组成、压强及反应时间相同的情况下，某催化剂表面的积碳量随温度的 变化关系如图所示。升高温度时，下列关于积碳反应、消碳反应的平衡常数(K)和速率(υ)的叙述正确的是________填标号）。

A．K积、K消均增加

B．υ积减小，υ消增加

C．K积减小，K消增加

D．υ消增加的倍数比υ积增加的倍数大

②在一定温度下，测得某催化剂上沉积碳的生成速率方程为υ=k·p(CH4)·[p(CO2)]-0.5(k为速率常数)。在p(CH4)一定时，不同p(CO2)下积碳量随时间的变化趋势如图所示，则pa(CO2)、pb(CO2)、pc(CO2)从大到小的顺序为____。

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CH4—CO2催化重整不仅可以得到合成气(CO和H2)，还对温室气体的减排具有重要意义。回答下列问题：

（1）CH4—CO2催化重整反应为CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)。

已知：C(s)+2H2(g)=CH4(g)ΔH=－75kJ·mol-1

C(s)+O2(g)=CO2(g)ΔH=－394kJ·mol-1

C(s)+O2(g)=CO(g)ΔH=－111kJ·mol-1

该催化重整反应的ΔH=__kJ·mol-1。有利于提高CH4平衡转化率的条件是___(填标号)。

A．高温低压　　　　　　　 B．低温高压　　　　　　 C．高温高压　　　　　　　 D．低温低压

某温度下，在体积为2L的容器中加入2molCH4、1molCO2以及催化剂进行重整反应，达到平衡时CO2的转化率是50%，其平衡常数为___mol2·L-2。

（2）反应中催化剂活性会因积碳反应而降低，同时存在的消碳反应则使积碳量减少。相关数据如下表：

①由上表判断，催化剂X__Y(填“优于”或“劣于”)，理由是___。

在反应进料气组成、压强及反应时间相同的情况下，某催化剂表面的积碳量随温度的变化关系如图所示。升高温度时，下列关于积碳反应、消碳反应的平衡常数(K)和速率(v)的叙述正确的是__(填标号)。

A．K积、K消均增加

B．v积减小、v消增加

C．K积减小、K消增加

D．v消增加的倍数比v积增加的倍数大

②在一定温度下，测得某催化剂上沉积碳的生成速率方程为v＝k·p(CH4)·[p(CO2)]－0.5(k为速率常数)。在p(CH4)一定时，不同p(CO2)下积碳量随时间的变化趋势如图所示，则pa(CO2)、pb(CO2)、pc(CO2)从大到小的顺序为___。

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CH4-CO2催化重整不仅可以得到合成气CO和H2，还对温室气体的减排具有重要意义。

已知：C(s)+2H2(g)=CH4(g)　　 △H1　 K1　 C(s)+O2(g) =CO2(g)　 △H2　 K2 ；C(s)+O2(g) =CO(g) △H3　　 K3；CH4-CO2催化重整反应为：CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)　　 △H　　 K(其中△H为焓变，K为平衡常数)下列说法正确的是

A. △H=2△H3－2△H2－△H1

B. K=2K3－K2－K1

C. 若平衡时c(CH4)：c(CO2)：c(CO)：c(H2)=1：1：1：1，则K一定等于1(mol/L)2

D. 减小压强可增大CH4(g)和CO2(g)的平衡转化率

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CH4-CO2催化重整不仅可以得到合成气CO和H2，还对温室气体的减排具有重要意义。

已知：C(s)+2H2(g)=CH4(g)　　 △H1　 K1　 C(s)+O2(g) =CO2(g)　 △H2　 K2 ；C(s)+O2(g) =CO(g) △H3　　 K3；CH4-CO2催化重整反应为：CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)　　 △H　　 K(其中△H为焓变，K为平衡常数)下列说法正确的是

A. △H=2△H3-2△H2-△H1

B. K=2K3-K2-K1

C. 若平衡时c(CH4)：c(CO2)：c(CO)：c(H2)=1：1：1：1，则K一定等于1(mol/L)2

D. 减小压强可增大CH4(g)和CO2(g)的平衡转化率

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CH4-CO2催化重整时发生反应：CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)，不仅可以得到合成气(CO和H2)，还对温室气体的减排具有重要意义。回答下列问题：

（1）某温度下，向1L的密闭容器中充入0.2molCH4与0.1molCO2，发生CH4-CO2催化重整反应，10min时达到平衡，测得平衡混合物中CO(g)的体积分数为20%，则用CH4表示的反应速率为______，CO2的平衡转化率为______。

（2）若CO2的平衡转化率(a)与温度(T)、压强(p)的关系如图所示。由图可知：压强p1______p2（选填“＞“、“＜“或“=”），理由是______。

（3）在一定温度下，向固定容积为2L的密闭容器中充入0.1moCH4与0.1mo1CO2发生CH4-CO2催化重整反应，达平衡时CO2的平衡转化率为50%，则此条件下该反应的平衡常数为K=______；平衡后保持温度不变，若再充入0.15molCH4、0.15molCO2、0.1molCO、0.1molH2，则此时v正______（选填“＞”、“＜”或“=”）v逆。

（4）已知：C(s)+2H2(g)＝CH4(g)△H1=-75 kJ•mol-1

C(s)+O2(g)＝CO2(g)△H2=-394 kJ•mol-1

C(s)+O2(g)＝CO(g)△H3=-111 kJ•mol-1

①催化重整反应CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)的△H=______kJ•mol-1。

②反应中催化剂活性会因积碳反应而降低，同时存在的消碳反应则使积碳量减少。相关数据如下表：

由上表判断，催化剂X______Y（填“优于”或“劣于”），理由是______。

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