【題目】對甲烷和CO2的高效利用不僅能緩解大氣變暖,而且對日益枯竭的石油資源也有一定的補充作用,甲烷臨氧耦合CO2重整反應有:
反應(i):2CH4(g)+O2(g)
2CO(g)+4H2(g) △H=-71.4kJmol-1
反應(ii):CH4(g)+CO2(g)
2CO(g)+2H2(g) △H=+247.0 kJmol-1
(1)寫出表示CO燃燒熱的熱化學方程式:_______________________________。
(2)在兩個體積均為2L的恒容密閉容器中,起始時按表中相應的量加入物質,在相同溫度下進行反應(ii):CH4(g)+CO2(g)
2CO(g)+2H2(g) (不發(fā)生其它反應),CO2的平衡轉化率如下表所示:
容器 | 起始物質的量(n) / mol | CO2的 平衡轉化率 |
CH4 | CO2 | CO | H2 |
Ⅰ | 0.1 | 0.1 | 0 | 0 | 50% |
Ⅱ | 0.1 | 0.1 | 0.2 | 0.2 | / |
①下列能說明反應達到平衡狀態(tài)是_________。
A.v正(CH4) =2v逆(CO)
B.容器內各物質的濃度滿足c(CH4)·c(CO2)=c2(CO)·c2(H2)
C.容器內混合氣體的總壓強不再變化
D.容器內混合氣體密度保持不變
②若容器Ⅰ內反應從開始到平衡所用的時間為t min,則t min內該反應的平均反應速率為:v(H2) = ________(用含t的表達式表示)。
③達到平衡時,容器Ⅰ、Ⅱ內CO的物質的量的關系滿足:2n(CO)Ⅰ_______n(CO)Ⅱ(填“>”、“=”或“<”)
(3)將CH4(g)和O2(g)以物質的量比為4:3充入盛有催化劑的恒容密閉容器內,發(fā)生上述反應(i):2CH4(g)+O2(g)
2CO(g)+4H2(g),相同時間段內測得CO的體積分數(shù)[ψ(CO)]與溫度(T)的關系如圖如示。

① T2℃時,CO體積分數(shù)最大的原因是_____________。
②若T2℃時,容器內起始壓強為P0,平衡時CO的體積分數(shù)為20%,則反應的平衡常數(shù)KP =_______(用平衡分壓強代替平衡濃度計算,分壓=總壓×物質的量分數(shù))。

(4)2016年我國科研人員根據(jù)反應Na+CO2→ Na2CO3+C(未配平) 研制出一種室溫“可呼吸”Na-CO2電池。放電時該電池“吸入”CO2,充電時“呼出”CO2。其放電時的工作原理如圖所示,已知吸收的全部CO2中,有
轉化為Na2CO3固體沉積在多壁碳納米管(MWCNT)電極表面,寫出放電時正極的電極反應式:_________________。