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甲烷-二氧化碳重整和甲烷水蒸氣-二氧化碳雙重整技術(shù)(CSCRM)均能將CH4和CO2溫室氣體轉(zhuǎn)化為高附加值的合成氣,在環(huán)保、經(jīng)濟(jì)等方面均具有重大意義。
回答下列問題:
Ⅰ.甲烷-二氧化碳重整:CH4重整CO2的催化轉(zhuǎn)化原理如圖1所示。

(1)已知相關(guān)反應(yīng)的能量變化如圖2所示。則過程i的熱化學(xué)方程式為
CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)ΔH=+247.4kJ/mol
CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)ΔH=+247.4kJ/mol
。
(2)過程ii的總反應(yīng)可表示為
H2+CO2=CO+H2O
H2+CO2=CO+H2O
。
(3)向一剛性密閉容器中,充入物質(zhì)的量比為2:3的CH4和CO2,總壓為75kPa,加熱到一定溫度使其發(fā)生過程i的反應(yīng)。
①達(dá)到平衡后測(cè)得體系壓強(qiáng)是起始時(shí)的1.76倍,則該反應(yīng)的平衡常數(shù)的計(jì)算式為KP=
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(kPa)2(用各物質(zhì)的分壓代替物質(zhì)的量濃度計(jì)算)。
②其他條件不變,在不同催化劑(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)作用下,反應(yīng)進(jìn)行相同時(shí)間后,CH4的轉(zhuǎn)化率隨反應(yīng)溫度的變化如圖3所示。a點(diǎn)所代表的狀態(tài)
不是
不是
(填“是”或“不是”)平衡狀態(tài);b點(diǎn)CH4的轉(zhuǎn)化率高于c點(diǎn),原因是
b和c均未達(dá)到平衡,b點(diǎn)溫度高,反應(yīng)速率快,相同時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)化率高
b和c均未達(dá)到平衡,b點(diǎn)溫度高,反應(yīng)速率快,相同時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)化率高
。
Ⅱ.甲烷水蒸氣-二氧化碳雙重整技術(shù)(CSCRM):在原料氣中通入水蒸氣來緩解積碳,發(fā)生的主要反應(yīng)的Kθ與溫度關(guān)系如圖4,已知各反應(yīng)原理如下,其中R(5)與R(6)為積碳反應(yīng)。
R(1)3CH4(g)+CO2(g)+2H2O(g)?4CO(g)+8H2(g)   ΔH1
R(2)CH4g)+H2O(g)?CO(g)+3H2(g)      ΔH2
R(3)CH4(g)+CO2(g)?2COg)+2H2(g)      ΔH3
R(4)H2(g)+CO2(g)?CO(g)+H2O(g)   ΔH4
R(5)CH4g)?C(s)+2H2(g)    ΔH5
R(6)2CO(g)?C(s)+CO2(g)     ΔH6
(4)ΔH1
0(填“>”或“<”)。
(5)已知e12=1.6×105,綜合分析進(jìn)料氣n(CH4):n(H2O):n(CO2)=3:2:1時(shí)制備合成氣的最佳溫度為
750℃
750℃
;通入水蒸氣能緩解積碳的原因?yàn)?
碳能與水反應(yīng)
碳能與水反應(yīng)

【答案】CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)ΔH=+247.4kJ/mol;H2+CO2=CO+H2O;
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;不是;b和c均未達(dá)到平衡,b點(diǎn)溫度高,反應(yīng)速率快,相同時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)化率高;>;750℃;碳能與水反應(yīng)
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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發(fā)布:2024/10/16 12:0:2組卷:7引用:2難度:0.5
相似題
  • 1.氫氣最早于16世紀(jì)被人工制取出來,氫氣是一種清潔能源。
    (1)利用光伏電池電解水制H2是氫能的重要來源。已知:H-H鍵、O=O鍵、H-O鍵的鍵能依次為436kJ?mol-1、495kJ?mol-1、463kJ?mol-1。則2H2O(g)═2H2(g)+O2(g)△H=
     
    kJ?mol-1。
    (2)T1℃時(shí),向5L恒容密閉容器中充入0.5molCH4,只發(fā)生反應(yīng)2CH4(g)?C2H4(g)+2H2(g),達(dá)到平衡時(shí),測(cè)得c(C2H4)=2c(CH4),CH4的轉(zhuǎn)化率為
     
    ;保持其他條件不變,溫度改為T2℃,經(jīng)25s后達(dá)到平衡,測(cè)得c(CH4)=2c(C2H4),則0~25s內(nèi)v(C2H4)=
     
    mol?L-1?s-1。
    (3)CH4分解時(shí)幾種氣體的平衡分壓(pPa)的對(duì)數(shù)值lgp與溫度的關(guān)系如圖所示。

    ①T℃時(shí),向一恒容密閉容器中通入一定量的CH4(g)、C2H4(g)和H2(g),只發(fā)生反應(yīng)2CH4(g)?C2H2(g)+3H2(g)ΔH,ΔH
     
    (填“>”或“<”)0,此時(shí)的平衡常數(shù)Kp=
     
    (用平衡分壓代替濃度進(jìn)行計(jì)算)Pa2。
    ②若只改變一個(gè)反應(yīng)條件使Kp變大,則該條件是
     
    (填標(biāo)號(hào))。
    A.減小C2H2的濃度
    B.升高溫度
    C.增大壓強(qiáng)
    D.加入合適的催化劑
    (4)工業(yè)上,以KNH2和液氨為電解質(zhì),以石墨為電極,電解液氨制備H2。陽極的電極反應(yīng)式為
     
    ,一段時(shí)間后陰、陽兩極收集到的氣體質(zhì)量之比為
     

    發(fā)布:2025/1/4 8:0:1組卷:9引用:3難度:0.5
  • 2.反應(yīng) 4A(g)+5B(g)?4C(g)+6D(g)在 5L 的密閉容器中進(jìn)行,半分鐘后,C 的物質(zhì)的量增 加了 0.30mol。下列敘述正確的是( ?。?/h2>

    發(fā)布:2024/12/30 19:30:2組卷:60引用:6難度:0.6
  • 3.將等物質(zhì)的量的A、B混合于2L的密閉容器中,發(fā)生如下反應(yīng):3A(g)+B(g)?xC(g)+2D(g),經(jīng)5min后,測(cè)得D的濃度為0.5mol/L,c(A):c(B)=3:5,C的平均反應(yīng)速率為0.1mol/(L?min).求:
    (1)此時(shí)A的濃度c(A)=
     
    mol/L,反應(yīng)開始前容器中的A、B的物質(zhì)的量:n(A)=n(B)=
     
    mol;
    (2)B的平均反應(yīng)速率v(B)=
     
    mol/(L?min);
    (3)x的值為
     

    發(fā)布:2024/12/30 19:0:1組卷:163引用:26難度:0.3
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