研究煤的合理利用及CO
2的综合应用有着重要的意义。请回答以下问题:
Ⅰ.煤的气化
已知煤的气化过程涉及的基本化学反应有:
①C(s)+H
2O(g)

CO(g)+H
2(g) ΔH=+131 kJ/mol
②CO(g)+3H
2(g)

CH
4(g)+H
2O(g) ΔH=a kJ/mol
查阅资料反应②中相关化学键键能数据如下表:
化学键
| C≡O
| H-H
| H-C
| H-O
|
E/(kJ/mol)
| 1072
| 436
| 414
| 465
|
(1)则反应②中a=______。
(2)煤直接甲烷化反应C(s)+2H
2 (g)

CH
4(g)的ΔH为______kJ/mol,该反应在______(填“高温”或“低温”)下自发进行。
Ⅱ.合成低碳烯烃
在体积为1 L的密闭容器中,充入1 mol CO
2和2.5 mol H
2,发生反应: 2CO
2(g)+6H
2(g)

C
2H
4(g)+4H
2O(g) Δ
H=-128 kJ/mol,测得温度对催化剂催化效率和CO
2平衡转化率的影响如右图所示:

(3)图中低温时,随着温度升高催化剂的催化效率提高,但CO
2的平衡转化率却反而降低,其原因是______。
(4)250℃时,该反应的平衡常数
K值为______。
Ⅲ.合成甲醇
在恒温2 L容积不变的密闭容器中,充入1 molCO
2和3 molH
2,发生反应:CO
2(g)+3H
2(g)

CH
3OH(g)
+H
2O(g) ,测得不同时刻反应前后容器内压强变化(
p后/
p前)如下表:
时间/h
| 1
| 2
| 3
| 4
| 5
| 6
|
p后/p前
| 0.90
| 0.85
| 0.82
| 0.81
| 0.80
| 0.80
|
(5)反应前1小时内的平均反应速率v(H
2)为______mol/(L·h),该温度下CO
2的平衡转化率为______。
Ⅳ.电解逆转化制乙醇
(6)科研人员通过反复实验发现:CO
2可以在酸性水溶液中电解生成乙醇,则生成乙醇的反应发生在______极(填“阴”或“阳”),该电极的反应式为______。