1、
CH4—CO2催化重整可以得到合成气(CO和H2),有利于减小温室效应,其主要反应为CH4(g)+CO2(g)⇌ 2CO(g)+2H2(g) ΔH=+247 kJ·mol−1,同时存在以下反应:积碳反应:CH4(g) ⇌C(s) +2H2(g) ΔH=+75 kJ·mol−1;消碳反应:CO2(g) +C(s) ⇌2CO(g) ΔH=+172 kJ·mol−1,积碳会影响催化剂的活性,一定时间内积碳量和反应温度的关系如下图。
下列说法正确的是
A.高压利于提高CH4的平衡转化率并减少积碳
B.增大CO2与CH4的物质的量之比有助于减少积碳
C.温度高于600℃,积碳反应的化学反应速率减慢,消碳反应的化学反应速率加快,积碳量减少
D.升高温度,积碳反应的化学平衡常数K减小,消碳反应的K增大
B
A.反应CH4(g)+CO2(g)⇌2CO(g)+2H2(g)和CH4(g)⇌C(s)+2H2(g),正反应是气体体积增大的反应,增大压强,平衡逆向移动,可减少积碳,但CH4的平衡转化率降低,故A错误;
B.假设CH4的物质的量不变,增大CO2的物质的量,CO2与CH4的物质的量之比增大,对于反应CH4(g)+CO2(g)⇌2CO(g)+2H2(g)平衡正向移动,CH4的浓度减小,对于积碳反应:CH4(g) ⇌C(s) +2H2(g),由于甲烷浓度减小,平衡逆向移动,碳含量减少;增大CO2的物质的量,对于消碳反应:CO2(g) +C(s) ⇌2CO(g),平衡正向移动,碳含量也减少,综上分析,增大CO2与CH4的物质的量之比,有助于减少积碳,故B正确;
C.根据图像,温度高于600℃,积碳量减少,但温度升高,存在的反应体系中反应速率都加快,故C错误;
D.平衡常数只与温度有关,积碳反应和消碳反应都是吸热反应,升高温度,平衡向吸热的方向移动,即向正向移动,两个反应的平衡常数K都增大,故D错误;
答案选B。
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