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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
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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=75.0kJ•mol-1
②CO2(g)+H2(g)═CO(g)+H2O(g)△H=41.0kJ•mol-1
③CO(g)+H2(g)═C(s)+H2O(g)△H=-131.0kJ•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的平衡转化率见图1.

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2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
=___.[用Ksp(CaSO4)和Ksp(CaCO3)表示].
①CH4(g)═C(s)+2H2(g)△H=75.0kJ•mol-1
②CO2(g)+H2(g)═CO(g)+H2O(g)△H=41.0kJ•mol-1
③CO(g)+H2(g)═C(s)+H2O(g)△H=-131.0kJ•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的平衡转化率见图1.

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2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-) |
▼优质解答
答案和解析
(1)已知:①CH4(g)═C(s)+2H2(g)△H=+75.0kJ/mol
②CO2(g)+H2(g)═CO(g)+H2O(g)△H=+41.0kJ/mol
③CO(g)+H2(g)═C(s)+H2O(g)△H=-131.0kJ/mol
反应CO2(g)+CH4(g)═2CO(g)+2H2(g)可以是①+②-③得到,根据盖斯定律计算反应的焓变△H=+247kJ/mol,故答案为:+247kJ/mol;
(2)①根据图示可以看出,CO2发生了其他副反应,同温度下CO2的平衡转化率大于CH4的平衡转化率大于;故答案为:大于;CO2发生了其他副反应;
②反应自发进行的判据:△H-T△S<0,反应①△S>0,△H>0,代入判据,得到反应在高温下能自发进行,故答案为:该反应△H>0,△S>0,高温时△G=△H-T△S<0;
(3)据信息:一定条件下Pd-Mg/SiO2催化剂可使CO2“甲烷化”,可以写出方程式为:CO2+4H2=CH4+2H2O;反应过程中碳元素的化合价为-2价的中间体是MgOCH2,故答案为:CO2+4H2=CH4+2H2O;MgOCH2;
(4)达到平衡后,Ksp(CaCO3)=c(Ca2+)•c(CO32-),Ksp(CaSO4)=c(Ca2+)•c(SO42-),在
分子和分母同乘以钙离子的浓度,所以溶液中
=
,
故答案为:
.
②CO2(g)+H2(g)═CO(g)+H2O(g)△H=+41.0kJ/mol
③CO(g)+H2(g)═C(s)+H2O(g)△H=-131.0kJ/mol
反应CO2(g)+CH4(g)═2CO(g)+2H2(g)可以是①+②-③得到,根据盖斯定律计算反应的焓变△H=+247kJ/mol,故答案为:+247kJ/mol;
(2)①根据图示可以看出,CO2发生了其他副反应,同温度下CO2的平衡转化率大于CH4的平衡转化率大于;故答案为:大于;CO2发生了其他副反应;
②反应自发进行的判据:△H-T△S<0,反应①△S>0,△H>0,代入判据,得到反应在高温下能自发进行,故答案为:该反应△H>0,△S>0,高温时△G=△H-T△S<0;
(3)据信息:一定条件下Pd-Mg/SiO2催化剂可使CO2“甲烷化”,可以写出方程式为:CO2+4H2=CH4+2H2O;反应过程中碳元素的化合价为-2价的中间体是MgOCH2,故答案为:CO2+4H2=CH4+2H2O;MgOCH2;
(4)达到平衡后,Ksp(CaCO3)=c(Ca2+)•c(CO32-),Ksp(CaSO4)=c(Ca2+)•c(SO42-),在
c(CO32-) |
c(SO42-) |
c(CO32-) |
c(SO42-) |
Ksp(CaCO3) |
Ksp(CaSO4) |
故答案为:
Ksp(CaCO3) |
Ksp(CaSO4) |
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