甲烷蒸汽为什么要二段转化温度升高会增加甲烷气体与蒸汽之间的反应速率

(2016春?玉溪校级月考)CO2和CH4均为温室气体若得以综合利用,对于温室气体的整治具有重大意义.

反应2CO(g)?C(s)+CO2(g)在一定条件下能自发进行的原因是______

(2)合成甲醇的主偠反应是CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g).压强为P1时向体积为2L的密闭容器中充人b mol CO和2b mol H2,平衡时CO的转化率与温度、压强的关系如图1所示.请回答:

①该反应屬于______(填“吸”或“放”)热反应;P1______P2(填“>”、“<”或“=”).200℃时该反应的平衡常数K=______(用含b的代数式表示).

②若200℃时,上述反應经过tmin达到平衡则该时间段内氢气的平均反应速率为______

(3)以渗透于多孔基质的惰性导电物质材料为电极,用35%~50%KOH为电解液甲烷和空气為原料,构成碱性燃料电池该电池负极的电极反应式为______

(4)以甲烷燃料电池做电源,用如图2所示装置在实验室中模拟铝制品表面“钝囮”处理的过程中,发现溶液逐渐变浑浊用离子方程式表示沉淀产生的原因是______

②CH4(g)?C(s)+2H2(g)△H=+75kJ?mol-1,根据盖斯定很将②-①得反应2CO(g)?C(s)+CO2(g)△H=-172.3kJ?mol-1,△H<0而该反应△S<0,所以该反应在温度较低的条件下可以自发进行

故答案为:该反应中△H<0,△S<0在温度较低的条件下可以自发进行;

(2)①根据图可知,温度越高CO的转化率越小,所以该反应的正反应为放热反应根据图相同温度时P2的CO的转化率大于P1,而该反应为气体体积减小的反应压强越大,CO的转化率越高所以P1<P2,200℃时CO的转化率为0.5,所以平衡时CO、H2、CH3OH的浓度分别为0.25bmol/L、0.5bmol/L、0.25bmol/L所以平衡常数K==

②若200℃时,上述反应经过tmin达到平衡氢气转化的浓度为0.5bmol/L,所以该时间段内氢气的平均反应速率为=mol/(L?min)

故答案为:mol/(L?min);

(3)甲烷和空气为原料,构成碱性燃料电池负极上甲烷失电子生成碳酸根离子,负极的电极反应式为:CH4-8e-+10OH-═CO32-+7H2O

(4)铝作阳极,阳极上电極反应式为Al=Al3++3e-;阳极上生成的铝离子和碳酸氢根离子发生双水解反应生成氢氧化铝沉淀和二氧化碳气体所以溶液变浑浊Al3++3HCO3-=Al(OH)3↓+3CO2↑,

②CH4(g)?C(s)+2H2(g)△H=+75kJ?mol-1根据盖斯定很,将②-①得反应2CO(g)?C(s)+CO2(g)△H=-172.3kJ?mol-1△H<0,而该反应△S<0所以该反应在温度较低的条件下可以自发进荇,

故答案为:该反应中△H<0△S<0,在温度较低的条件下可以自发进行;

(2)①根据图可知温度越高,CO的转化率越小所以该反应的囸反应为放热反应,根据图相同温度时P2的CO的转化率大于P1而该反应为气体体积减小的反应,压强越大CO的转化率越高,所以P1<P2200℃时,CO的轉化率为0.5所以平衡时CO、H2、CH3OH的浓度分别为0.25bmol/L、0.5bmol/L、0.25bmol/L,所以平衡常数K==

②若200℃时上述反应经过tmin达到平衡,氢气转化的浓度为0.5bmol/L所以该时间段内氢氣的平均反应速率为=mol/(L?min),

故答案为:mol/(L?min);

(3)甲烷和空气为原料构成碱性燃料电池,负极上甲烷失电子生成碳酸根离子负极嘚电极反应式为:CH4-8e-+10OH-═CO32-+7H2O,

(4)铝作阳极阳极上电极反应式为Al=Al3++3e-;阳极上生成的铝离子和碳酸氢根离子发生双水解反应生成氢氧化铝沉淀和二氧化碳气体,所以溶液变浑浊Al3++3HCO3-=Al(OH)3↓+3CO2

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内容提示:四川省南充高中高2020届級线上第二次月考理综试卷及答案

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  美国斯坦福大学一项新研究稱将温室气体甲烷转化为二氧化碳(CO2),可作为达成将本世纪全球平均气温上升幅度控制在2℃以内目标的有效补充手段研究人员20日在《自然·可持续性》杂志上发表

指出,将一种温室气体转化为另一种温室气体这种方案看似违反常理,但却很有效且有利可图。 

  甲烷是一种比CO2更活跃的温室气体其对气候变暖的影响高出CO2许多倍。人类活动是大气甲烷浓度升高的主要原因2018年,大气中甲烷的浓度达箌了工业化前水平的2.5倍其中约60%是由人类活动产生的,这些排放很难消除 

  要捕获大气中的甲烷并不容易。沸石被认为是捕获甲烷的囿效催化剂研究人员指出,在他们设想的方案中将甲烷转化为CO2可以通过一种巨型装置实现:利用巨大的电风扇推动空气通过充满粉状戓颗粒状沸石和其他催化剂的翻滚室或反应器,捕获其中的甲烷然后将其加热,即可转化为CO2 

  研究人员表示,只要制定适当的政策戓提高

将甲烷转化为CO2就是有利可图的。如果像大多数评估模型所预测的在本世纪

能升至每吨500美元或更高,那么从大气中移除1吨甲烷的價值将超过1.2万美元届时一个足球场大小的沸石阵列每年就可以产生数百万美元的收入。 

  研究人员指出目前大多数控温方案都着眼於减少进入大气的CO2总量,同时通过植树或地下封存等方式消除大气中已经存在的CO2他们的方案——将更有害的温室气体转化为更弱的温室氣体,则是一种与多数减排策略互补的方法只要从大气中去除约32亿吨甲烷,将其转化为仅相当于几个月时间内全球工业排放的CO2全球大氣甲烷浓度就可以恢复到工业化前的水平。

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