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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________。

高二化学简答题困难题

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