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)
(1)将原料气按n(CO2):nH2=1:4置于密闭容器中发生Sabatier反应,测得H2O(g)的物质的量分数与温度的关系如图所示(虚线表示平衡曲线).
①该反应的平衡常数K随温度升高而___(填“增大”或“减小”).
②温度过高或过低均不利于该反应的进行,原因是___.
③200℃达到平衡时体系的总压强为p,该反应平衡常数Kp的计算式为___.(不必化简.用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)
(2)Sabatier反应在空间站运行时,下列措施能提高CO2转化效率的是___(填标号).
A.适当减压
B.增大催化剂的比表面积
C.反应器前段加热,后段冷却
D.提高原料气中CO2所占比例
E.合理控制反应器中气体的流速
(3)一种新的循环利用方案是用Bosch反应CO2(g)+2H2(g)⇌C(s)+2H2O(g)代替Sabatier反应.
①已知CO2(g)、H2O(g)的生成焓分别为-394kJ•mol-1、-242kJ•mol-1,Bosch反应的△H=___kJ•mol-1.(生成焓指一定条件下由对应单质生成1mol化合物时的反应热)
②一定条件下Bosch反应必须在高温下才能启动,原因是___.
③新方案的优点是___.
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