CH4CO2催化重整不仅可以得到合成气（CO和H2）。还对温

更新 2022-09-04
科目化学
题型综合题
难度中等
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$C H_{4} - C O_{2}$ 催化重整不仅可以得到合成气（CO和 $H_{2}$ ）。还对温室气体的减排具有重要意义。回答下列问题：

（1） $C H_{4} - C O_{2}$ 催化重整反应为： $C H_{4} (g) + C O_{2} (g) = 2 CO (g) + 2 H_{2} (g)$ 。

已知：

$C (s) + 2 H_{2} (g) = C H_{4} (g)$ $△ H = - 75 kJ \cdot mo l^{- 1}$

$C (s) + O_{2} (g) = C O_{2} (g)$ $△ H = - 394 kJ \cdot mo l^{- 1}$

$C (s) + \frac{1}{2} O_{2} (g) = CO (g)$ $△ H = - 111 kJ \cdot mo l^{- 1}$

该催化重整反应的 $△ H =$ ________ $kJ \cdot mo l^{- 1}$ 。有利于提高 $C H_{4}$ 平衡转化率的条件是________（填标号）。

A.高温低压 B.低温高压 C.高温高压 D.低温低压

某温度下，在体积为2L的容器中加入 $2 molC H_{4} \cdot 1 molC O_{2}$ 以及催化剂进行重整反应。达到平衡时 $C O_{2}$ 的转化率是50%，其平衡常数为________ $mo l^{2} \cdot L^{- 2}$ 。

（2）反中催化剂活性会因积碳反应而降低，同时存在的消碳反应则使积碳量减少。相关数据如下表：

		积碳反应 $C H_{4} (g) = C (s) + 2 H_{2} (g)$	消碳反应 $C O_{2} (g) + C (s) = 2 CO (g)$
$ΔHJ (KJ \cdot mo l^{- 1})$		75	172
活化能/ $(KJ \cdot mo l^{- 1})$	催化剂X	33	91
活化能/ $(KJ \cdot mo l^{- 1})$	催化剂Y	43	72

①由上表判断,催化剂X________Y(填"优于或劣于"),理由是________.在反应进料气组成,压强及反应时间相同的情况下,某催化剂表面的积碳量随温度的变化关系如右图所示,升高温度时,下列关于积碳反应,消碳反应的平衡常数(K)和速率(v)的叙述正确的是________(填标号)

A．	$K_{积}$ 、 $K_{消}$ 均增加
B．	$V_{积}$ 减小、 $V_{消}$ 增加
C．	$K_{积}$ 减小、 $K_{消}$ 增加
D．	$v_{消}$ 增加的倍数比 $V_{积}$ 增加的倍数大

②在一定温度下,测得某催化剂上沉积碳的生成速率方程为 $v = k \cdot p (C H_{4}) \cdot {[p (C O_{2})]}^{- 0.5}$ (k为速率常数)。在 $p (C H_{4})$ 一定时,不同 $P (C O_{2})$ 下积碳量随时间的变化趋势如右图所示,则 $P_{a} (C O_{2})$ 、 $P_{b} (C O_{2})$ 、 $P_{c} (C O_{2})$ 从大到小的顺序为________

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$2 NOCl （ g ） ⇌ 2 NO （ g ） + C l_{2} （ g ）$ $K_{P 2}$

得到 $\lg K_{P 1} ～ \frac{1}{T}$ 和 $\lg K_{P 2} ～ \frac{1}{T}$ 均为线性关系，如图所示：

①由图可知， $NOCl$ 分解为 $NO$ 和 $C l_{2}$ 反应的 $ΔH$ 　　 $0$ （填"大于"或"小于"）。

②反应 $2 ICl （ g ）＝ C l_{2} （ g ） + I_{2} （ g ）$ 的 $K ＝$ 　　（用 $K_{P 1} 、 K_{P 2}$ 表示）；该反应的 $ΔH$ 　　 $0$ （填"大于"或"小于"），写出推理过程　　。

（4）Kistiakowsky曾研究了 $NOCl$ 光化学分解反应，在一定频率（v）光的照射下机理为：

$NOCl + h v \to NOCl *$

$NOCl + NOCl * \to 2 NO + C l_{2}$

其中 $hv$ 表示一个光子能量， $NOCl *$ 表示 $NOCl$ 的激发态。可知，分解 $1 mol$ 的 $NOCl$ 需要吸收　　 $mol$ 的光子。

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