3.
工业上利用CO
2和H
2催化氢化可以制取甲烷.
(1)已知
①CH
4(g)+2O
2(g)=CO
2(g)+2H
2O(l)△H=-890kJ•mol
-1②2H
2(g)+O
2(g)=2H
2O(l)△H=-572kJ•mol
-1③H
2O(g)=H
2O(l)△H=-44kJ•mol
-1CO
2(g)+4H
2(g)⇌CH
4(g)+2H
2O(g)△H=a kJ•mol
-1据此,a=
,利于该反应自发进行的条件是
(选填“高温”或“低温”).
(2)在一定压强、不同温度下,两种催化剂分别催化CO
2加氢甲烷化反应2h的结果如图1所示(一定温度下仅改变催化剂,其他条件不变):a、b-催化剂I; c、d-催化剂II.甲烷化选择性:指含碳产物中甲烷的物质的量分数.请据图1分析:
①催化剂I实验,400℃~450℃时CO
2转化率下降的原因可能为
.
②催化剂II实验,检测密闭容器中产物发现,温度升高甲烷的选择性下降是发生了:CO
2(g)+H
2(g)⇌CO(g)+H
2O(g)△H>0.若不再改变温度,提高甲烷化选择性可以采取的一个措施:
.(写出一个合理措施即可)
(3)下列与甲烷化反应有关的描述中,正确的是
.
A.单位时间内断裂2molC=O键的同时断裂4molC-H,说明该反应已达平衡
B.催化剂Ⅰ作用下的活化能比催化剂Ⅱ的大
C.甲烷化反应在绝热的密闭容器中进行时,当容器中温度不变时说明达到平衡
D.催化剂Ⅰ下,300-450℃内,选择性保持不变的主要原因是其它副反应的速率很慢
(4)催化剂I实验,400℃时,向2L固定体积的密闭容器中通入1mol CO
2和4mol H
2,CH
4物质的量随时间的变化趋势如图2时所示,则2h内CO
2平均反应速率为
.若其他条件不变,反应在恒压条件下进行,请在图2中画出反应体系中n(CH
4)随时间t变化的趋势图.