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试题
类型:原理综合题
难度系数:0.40
所属科目:高中化学
航天员呼吸产生的CO2用下列反应处理,可实现空间站中O2的循环利用。
Sabatier反应:CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)
水电解反应:2H2O(g)=2H2(g)+O2(g)
一种新的循环利用方案是用Bosch反应CO2(g)+2H2(g)C(s)+2H2O(g) ΔH<0代替Sabatier反应,再电解水实现O2的循环利用。
回答下列问题:
(1)有关上述反应,下列说法正确的是_____(填标号)。
A.室温下,2H2O(g)⇌2H2(g)+O2(g)不能自发进行的原因为ΔS<0
B.可逆反应都有一定的限度,限度越大反应物的转化率一定越高
C.可逆反应中,若反应物的总能量>生成物的总能量,则ΔH<0
(2)在Sabatier反应[反应Ⅰ:CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g) K]体系中,还会发生副反应(反应Ⅱ):CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) K;一定压强下,向某容积可变的密闭容器中通入CO2和H2的混合气体(其中CO2和H2的物质的量之比为1∶4),在某催化剂的作用下同时发生反应Ⅰ和反应Ⅱ,测得CO2的转化率、CH4的选择性、CO的选择性随反应温度的变化情况如图所示。
   
已知:CH4或CO的选择性指反应生成CH4或CO时所消耗的CO2的物质的量占参与反应的CO2总物质的量的百分比。相同温度下,反应2CO(g)+2H2(g)⇌CO2(g)+CH4(g)的平衡常数为_____(用含K、K的式子表示);提高CH4的选择性的措施有__________
(3)对于Bosch反应CO2(g)+2H2(g)⇌C(s)+2H2O(g) ΔH<0,下列关于各图像的解释或得出的结论正确的是_____(填标号)。
   
A.由甲图可知,反应在t1min时可能改变了压强或使用了催化剂
B.由乙图可知,反应在m点可能达到了平衡状态
C.由丙图可知,反应过程中v>v的点是C点
D.由丁图可知,交点A表示的反应一定处于平衡状态

(4)室温下,向体积为2L的恒容密闭容器中通入4molH2和1molCO2发生Sabatier反应:CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g)(不考虑副反应);若反应时保持温度恒定,测得反应过程中压强随时间的变化如下表所示:
时间/min0102030405060
压强5.00p4.60p4.30p4.15p4.06p4.00p4.00p
①0~10min内,v(CO2)=_____mol·L-1·min-1,该温度下Sabatier反应的Kp=_____(Kp为用气体的分压表示的平衡常数,分压=气体的体积分数×体系总压)。
②Sabatier反应的速率方程:v=kc(CO2)c4(H2),v=kc(CH4)c2(H2O)(k是速率常数,只与温度有关)。20min时,_____;反应达平衡时,升高温度,k增大的倍数_____k增大的倍数。(填“>”“<”或“=”)
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