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题型:解答题-原理综合题 难度:0.4 引用次数:363 题号:13190867
CH4—CO2重整反应[CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g) △H>0]在大力推进生态文明建设、“碳达峰”、“碳中和”的时代背景下,受到更为广泛的关注。
(1)相关物质的燃烧热数据如下表所示:
物质CH4(g)CO(g)H2(g)
燃烧热(kJ·mol-1)890.3283.0285.8
ΔH=_______kJ·mol-1
(2)该反应以两种温室气体为原料,可以生成合成气。如何减少反应过程中的催化剂积炭,是研究的热点之一、某条件下,发生主反应的同时,还发生了积炭反应:
CO歧化:2CO(g)=CO2(g)+C(s) △H=-172kJ/mol
CH4裂解:CH4(g)=C(s)+2H2(g) △H=+75kJ/mol
①对积炭反应进行计算,得到温度和压强对积炭反应中平衡炭量的影响图(图a和图b),其中表示温度和压强对CH4的裂解反应中平衡炭量影响的是(选填序号)_______,理由是_______

②实验表明,在重整反应中,低温、高压时会有显著积炭产生,由此可推断,对于该重整反应而言,其积炭主要由_______反应产生。
综合以上分析,为抑制积炭产生,应选用高温、低压条件。
(3)该重整反应也可用于太阳能、核能、高温废热等的储存,储能研究是另一研究热点。
①该反应可以储能的原因是_______
②某条件下,研究者研究反应物气体流量、物质的量比()对CH4转化率(XCH4)、储能效率的影响,部分数据如下所示。
序号加热温度/℃反应物气体流量/L·min-1XCH4/%ηchem/%
80042:279.652.2
80063:364.261.9
80062:481.141.6
(资料)储能效率:热能转化为化学能的效率,用ηchem表示。ηchem=。其中,Qchem是通过化学反应吸收的热量,Q是设备的加热功率。
a.对比实验_______(填序号),可得出结论:气体流量越大,CH4转化率越低。
b.对比实验②和③发现,混合气中CO2占比越低,储能效率越高,原因可能是_______(该条件下设备的加热功率Q视为不变)。

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图a中压强从大到小的顺序为_______,图b中氢碳比m从大到小的顺序为_______
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