17.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(l)$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2H2(g)+O2(g)
(1)将原料气按n(CO2):n(H2)=1:4置于5L恒容密闭容器中发生Sabatier反应(整个过程不再充入任何物质),测得φ(H2O)与温度的关系如图所示(虚线表示平衡曲线).
①400℃以上,上述体系中反应的平衡常数K随φ(H2O)降低而减小(填“增大”、“减小”或“不变”).
②温度过高或过低均不利于该反应的进行,原因是温度过低,反应速率慢,单位时间内产率低;温度过高,反应物转化率低.
③Sabatier反应产生的CH4可用于消除空间站中NOx (NO和NO2混合气体)的污染,实验测得相同状况下25mL CH4可反应掉80mLNOx,则氮氧化物中NO和NO2的体积比为3:1.
(2)Sabatier反应在空间站运行时,下列措施能提高CO2平衡转化率的是b(填标号).
a.增大催化剂的比表面积
b.反应器前段加热,后段冷却
c.提高原料气中CO2所占比例
(3)500℃时,在恒压容器中充入1molCO2、4mol H2,初始体积为5L,经过5min达到平衡,α(CO2)=75%,则该温度下,Sabatier反应的平衡常数K=82.7.(保留三位有效数字)
(4)一种新的循环利用方案是用Bosch反应代替Sabatier反应.
①经测定:Bosch反应平衡体系中,除生成了碳单质且φ(CH4)=0外,其他所含物质及其聚集状态与Sabatier反应体系中相同.已知CO2(g)、H2O(g)的生成焓分别为-394kJ•mol-1、-242kJ•mol-1.(生成焓指一定条件下由对应单质生成1mol化合物时的焓变)
写出Bosch反应的热化学方程式:CO2(g)+2H2(g)?C(s)+2H2O(g)△H=90kJ/mol.
②一定条件下Bosch反应必须在高温下才能启动,原因是反应的活化能高;若使用催化剂,在较低温度下反应就能启动.
 0  163150  163158  163164  163168  163174  163176  163180  163186  163188  163194  163200  163204  163206  163210  163216  163218  163224  163228  163230  163234  163236  163240  163242  163244  163245  163246  163248  163249  163250  163252  163254  163258  163260  163264  163266  163270  163276  163278  163284  163288  163290  163294  163300  163306  163308  163314  163318  163320  163326  163330  163336  163344  203614 

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