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
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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随着科学技术的发展和环保要求的不断提高,CO2的捕集利用技术成为研究的重点。
(1)目前国际空间站处理CO2的一个重要方法是将CO2还原,所涉及的反应方程式为:CO2(g) +4H2(g) CH4(g) +2H2O(g),已知H2的体积分数随温度的升高而增加。若温度从300℃升至400℃,重新达到平衡,判断下列表格中各物理量的变化___________、____________、____________、_____________。(选填“增大”、“减小”或“不变”)
v正 | v逆 | 平衡常数K | 转化率α |
(2)相同温度时,上述反应在不同起始浓度下分别达到平衡,各物质的平衡浓度如下表:
[CO2]/mol·L-1 | [H2]/mol·L-1 | [CH4]/mol·L-1 | [H2O]/mol·L-1 | |
平衡Ⅰ | a | b | c | d |
平衡Ⅱ | m | n | x | y |
a、b、c、d与m、n、x、y之间的关系式为_________。
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随着科学技术的发展和环保要求的不断提高,CO2 的捕集利用技术成为研究的重点。
(1)目前国际空间站处理CO2的一个重要方法是将CO2 还原,所涉及的反应方程式为:
CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)
对于气体参与的反应,表示平衡常数Kp时用气体组分(B)的平衡压强P(B)代替该气体物质的量的浓度c(B),则该反应的Kp=_______________(用表达式表示)。
(2)在固态金属氧化物电解池中,高温共电解H2O-CO2混合气体制备H2和CO是一种新的能源利用方式,基本原理如图所示。
①X是电源的_________极。
②阳极的反应式是_____________________________________。
(3)以CO2为原料制取碳(C)的太阳能工艺如图所示。
①过程1中发生反应的化学方程式为_________________________________。
②过程2中每生成1molFe3O4转移电子的物质的量为_________mol。
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前国际空间站处理CO2废气涉及的反应为CO2+4H2 CH4+2H2O。该反应的下列说法正确的是
A. 通过使用钌催化剂能使CO2 100%转化为CH4
B. 该温度下,当反应达平衡时,CH4物质的量就不再变化,因为反应已经停止
C. 除了使用催化剂,升高温度或增大压强都能加快该反应的速率
D. 由于升高温度可以加快反应速率,所以在工业生产中该反应温度越高越好
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前国际空间站处理CO2废气涉及的反应为CO2+4H2CH4+2H2O。该反应的下列说法正确的是
A. 通过使用钌催化剂能使CO2 100%转化为CH4
B. 该温度下,当反应达平衡时,CH4物质的量就不再变化,因为反应已停止不再进行
C. 除了使用催化剂,升高温度或增大压强都能加快该反应的速率
D. 由于升高温度可以加快反应速率,所以在工业生产中该反应温度越高越好
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目前国际空间站处理CO2废气涉及的反应为CO2+4H2CH4+2H2O。该反应的下列说法正确的是( )
A. 钌催化剂能加快该反应的速率
B. 升高温度能减慢该反应的速率
C. 达到平衡时,CO2能100%转化为CH4
D. 达到平衡时,反应速率:v(正) = v(逆) = 0
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目前国际空间站处理CO2废气涉及的反应为CO2+4H2CH4+2H2O。该反应的下列说法正确的是( )
A. 钌催化剂能加快该反应的速率
B. 升高温度能减慢该反应的速率
C. 达到平衡时,CO2能100%转化为CH4
D. 达到平衡时,反应速率:v(正)=v(逆)=0
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目前国际空间站处理CO2废气涉及的反应为CO2+4H2CH4+2H2O。该反应的下列说法正确的是( )
A.钌催化剂能加快该反应的速率
B.升高温度能减慢该反应的速率
C.达到平衡时,CO2能100%转化为CH4
D.达到平衡时,反应速率:v(正) = v(逆) = 0
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国际空间站处理CO2的一个重要方法是将CO2还原,所涉及的反应方程式为CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g),若温度从300℃升至400℃,反应重新达到平衡时,CO2的体积分数增加。下列关于该过程的判断错误的是( )
A.该反应的△S<0 B.正反应速率增大,逆反应速率也增大且增加的倍数更大
C.化学平衡常数K增大 D.CH4的产率降低
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目前国际空间站处理CO2的一个重要方法是将CO2还原,所涉及的反应方程式为:CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)
已知H2的体积分数随温度的升高而增加.
若温度从300℃升至400℃,重新达到平衡,判断下列表格中各物理量的变化.(选填“增大”、“减小”或“不变”)
v正 | v逆 | 平衡常数K | 转化率α |
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