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  • 1. (2020·蚌埠模拟) “低碳经济”备受关注,CO2的捕捉、排集、利用成为科学家研究的重要课题。太空舱产生的 CO2用下列反应捕捉,以实现 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. (1) 将原料气按 n(CO2)∶ n(H2)=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

    2. (2) 将一定量的 CO2(g)和 CH4(g)通入一恒容密闭容器中发生反应:CO2(g)+CH4(g)⇌2CO(g)+2H2(g) Δ H =+248 kJ·mol1

      为了探究该反应的反应速率与浓度的关系,起始时向恒容密闭容器中通入CO2 与CH4 ,使其物质的量浓度均为1.0mol·L1 , 平衡时,根据相关数据绘制出两条反应速率与浓度关系曲线如图, vc(CH4)和 vc(CO)。则与 vc (CH4)相对应曲线是图中(填“甲”或“乙”);该反应达到平衡后,某一时刻降低温度反应重新达到平衡,则此时曲线甲对应的平衡点可能为(填“D”“E”或“F”)。

    3. (3) 用稀氨水喷雾捕集 CO2最终可得产品NH4HCO3。在捕集时,气相中有中间体 NH2COONH4(氨基甲酸铵)生成。现将一定量纯净的氨基甲酸铵置于恒容密闭容器中,分别在不同温度下进行反应:NH2COONH4(s) ⇌2NH3(g)+CO2 (g)。实验测得的有关数据见下表( t1 < t2 < t3 )

      氨基甲酸铵分解反应是(填“放热”或“吸热”)反应。15℃时此反应的化学平衡常数 K

    4. (4) 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∙mol1 、–242 kJ∙mol1 , Bosch 反应的Δ HkJ∙mol1(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该新方案的优点是

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