CO
2和CH
4是兩種重要的溫室氣體,通過CH
4和CO
2反應(yīng)制造更高價(jià)值化學(xué)品是目前的研究目標(biāo).
(1)250℃時(shí),以鎳合金為催化劑,向4L容器中通入6mol CO
2、6mol CH
4,發(fā)生如下反應(yīng):CO
2(g)+CH
4(g)?2CO(g)+2H
2(g).平衡體系中各組分體積分?jǐn)?shù)如下表:
物質(zhì) |
CH4 |
CO2 |
CO |
H2 |
體積分?jǐn)?shù) |
0.1 |
0.1 |
0.4 |
0.4 |
①此溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=
.
②已知:
Ⅰ.CH
4(g)+2O
2(g)═CO
2(g)+2H
2O(g)△H
1Ⅱ.CO(g)+H
2O(g)═CO
2(g)+H
2(g)△H
2Ⅲ.2CO(g)+O
2(g)═2CO
2(g)△H
3反應(yīng)CO
2(g)+CH
4(g)?2CO(g)+2H
2(g)的△H=
(用△H
1△H
2△H
3表示).
③對上述反應(yīng)II:CO(g)+H
2O(g)?CO
2(g)+H
2(g)△H
2=-41kJ/mol,起始時(shí)在密閉容器中充入1.00mol CO和1.00mol H
2O,分別進(jìn)行以下實(shí)驗(yàn),探究影響平衡的因素(其它條件相同且不考慮任何副反應(yīng)的影響).實(shí)驗(yàn)條件如下表:
①實(shí)驗(yàn)中c(CO
2)隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖1,請?jiān)诖痤}卡的框圖中,分別畫出實(shí)驗(yàn)②和③中c(CO
2)隨時(shí)間變化關(guān)系的預(yù)期結(jié)果示意圖.
實(shí)驗(yàn)編號 |
窗口體積/L |
溫度/℃ |
① |
1.0 |
1200 |
② |
2.0 |
1200 |
③ |
2.0 |
1300 |
(2)以二氧化鈦表面覆蓋Cu
2Al
2O
4為催化劑,可以將CO
2和CH
4直接轉(zhuǎn)化成乙酸.
①在不同溫度下催化劑的催化效率與乙酸的生成速率如圖2所示.250~300℃時(shí),溫度升高而乙酸的生成速率降低的原因是
.
②為了提高該反應(yīng)中CH
4的轉(zhuǎn)化率,可以采取的措施是
.
(3)以甲醇為燃料的新型電池,其成本大大低于以氫為燃料的傳統(tǒng)燃料電池,目前得到廣泛的研究,圖3是目前研究較多的一類固體氧化物燃料電池工作原理示意圖.回答下列問題:
①B極的電極反應(yīng)式為
.
②若用該燃料電池做電源,用石墨做電極電解硫酸銅溶液,當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移1mol e
-時(shí),實(shí)際上消耗的甲醇的質(zhì)量比理論上大,可能原因是
.