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(2022·贵州模拟)
碳基能源的大量消耗使大气中CO2的浓度持续不断地增大,造成的温室效应得到了世界各国的广泛重视。CO2甲烷化是有效利用二氧化碳资源的途径之一,是减少CO2的一种比较有效的实际方法,在环境保护方面显示出较大潜力。CO2甲烷化过程涉及的化学反应如下:
①CO2甲烷化反应:CO2(g) +4H2(g)CH4(g) +2H2O(g) H=-165 kJ·mol-1
②逆水煤气变换反应:CO2(g) + H2(g)CO(g) + H2O(g) H=+41.1 kJ·mol-1
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(2)
图甲是温度和压强对CO
2平衡转化率影响的关系图。随温度的升高,CO
2的转化率先减小后增大的原因是
,该实验条件下的压强有0.1MPa、3.0MPa、10.0MPa,图中a点压强为
MPa。
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(3)
图乙是反应条件对CO
2甲烷化反应中CH
4选择性影响的关系图。工业上一般选用的温度为400℃,则压强应选用
MPa,原因是
。
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(4)
450℃时,若在体积为1 L的恒容密闭容器中加入1 mol CO
2和4 mol H
2混合原料气只发生反应:CO
2(g)+4H
2(g)
CH
4(g)+2H
2O(g) ΔH=-165 kJ·mol
-1。平衡时CO
2的转化率为75%,则该温度下此反应的平衡常数K=
。
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(5)
废气中的CO
2可转化为甲醚(CH
3OCH
3) ,甲醚可用于制作甲醚燃料电池(如图丙),质子交换膜左右两侧溶液均为6 mol·L
-1的H
2SO
4溶液。则电极d为
(填“正”或“负”)极,电极c上发生的电极反应为
。
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