CO
2和CH
4是两种重要的温室气体,通过CH
4和CO
2反应制造更高价值化学品是目前的研究目标.
(1)250℃时,以镍合金为催化剂,向4L容器中通入6mol CO
2、6mol CH
4,发生如下反应:CO
2(g)+CH
4(g)?2CO(g)+2H
2(g).平衡体系中各组分体积分数如下表:
| 物质 |
CH4 |
CO2 |
CO |
H2 |
| 体积分数 |
0.1 |
0.1 |
0.4 |
0.4 |
①此温度下该反应的平衡常数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反应CO
2(g)+CH
4(g)?2CO(g)+2H
2(g)的△H=
(用△H
1△H
2△H
3表示).
③对上述反应II:CO(g)+H
2O(g)?CO
2(g)+H
2(g)△H
2=-41kJ/mol,起始时在密闭容器中充入1.00mol CO和1.00mol H
2O,分别进行以下实验,探究影响平衡的因素(其它条件相同且不考虑任何副反应的影响).实验条件如下表:
①实验中c(CO
2)随时间变化的关系如图1,请在答题卡的框图中,分别画出实验②和③中c(CO
2)随时间变化关系的预期结果示意图.
| 实验编号 |
窗口体积/L |
温度/℃ |
| ① |
1.0 |
1200 |
| ② |
2.0 |
1200 |
| ③ |
2.0 |
1300 |
(2)以二氧化钛表面覆盖Cu
2Al
2O
4为催化剂,可以将CO
2和CH
4直接转化成乙酸.
①在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率如图2所示.250~300℃时,温度升高而乙酸的生成速率降低的原因是
.
②为了提高该反应中CH
4的转化率,可以采取的措施是
.
(3)以甲醇为燃料的新型电池,其成本大大低于以氢为燃料的传统燃料电池,目前得到广泛的研究,图3是目前研究较多的一类固体氧化物燃料电池工作原理示意图.回答下列问题:
①B极的电极反应式为
.
②若用该燃料电池做电源,用石墨做电极电解硫酸铜溶液,当电路中转移1mol e
-时,实际上消耗的甲醇的质量比理论上大,可能原因是
.