10. 对甲烷和CO
2的高效利用不仅能缓解大气变暖,而且对日益枯竭的石油资源也有一定的补充作用,甲烷临氧耦合CO
2重整反应有:
反应(i):2CH
4(g)+O
2(g)
2CO(g)+4H
2(g) △
H=-71.4kJ•mol
-1反应(ii):CH
4(g)+CO
2(g)
2CO(g)+2H
2(g) △
H=+247.0kJ•mol
-1(1)写出表示CO燃烧热的热化学方程式:
_____。
(2)在两个体积均为2L的恒容密闭容器中,起始时按表中相应的量加入物质,在相同温度下进行反应(ii):CH
4(g)+CO
2(g)
2CO(g)+2H
2(g)(不发生其它反应),CO
2的平衡转化率如下表所示:
| 起始物质的量(n)/mol | CO2的平衡转化率 |
CH4 | CO2 | CO | H2 |
Ⅰ | 0.1 | 0.1 | 0 | 0 | 50% |
Ⅱ | 0.1 | 0.1 | 0.2 | 0.2 | / |
①下列能说明反应达到平衡状态是
_____。
A.v
正(CH
4)=2v
逆(CO)
B.容器内各物质的浓度满足c(CH
4)·c(CO
2)=c
2(CO)·c
2(H
2)
C.容器内混合气体的总压强不再变化
D.容器内混合气体密度保持不变
②若容器Ⅰ内反应从开始到平衡所用的时间为tmin,则tmin内该反应的平均反应速率为:v(H
2)=
____(用含t的表达式表示)。
③达到平衡时,容器Ⅰ、Ⅱ内CO的物质的量的关系满足:2n(CO)
Ⅰ___n(CO)
Ⅱ(填“>”、“=”或“<”)。
(3)将CH
4(g)和O
2(g)以物质的量比为4:3充入盛有催化剂的恒容密闭容器内,发生上述反应(i):2CH
4(g)+O
2(g)
2CO(g)+4H
2(g),测得CO的体积分数[ψ(CO)]与温度(T)的关系如图如示。
①T
2℃时,CO体积分数最大的原因是
____。
②若T
2℃时,容器内起始压强为P
0,平衡时CO的体积分数为20%,则反应的平衡常数
KP=
___(用平衡分压强代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
(4)2016年我国科研人员根据反应Na+CO
2→Na
2CO
3+C(未配平)研制出一种室温“可呼吸”Na-CO
2电池。放电时该电池“吸入”CO
2,充电时“呼出”CO
2。其放电时的工作原理如图所示,已知吸收的全部CO
2中,有
转化为Na
2CO
3固体沉积在多壁碳纳米管(MWCNT)电极表面,写出放电时正极的电极反应式:
___。