Question

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

Answer

B

【解析】

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。