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氫能是一種理想的綠色能源,利用太陽能兩步法甲烷蒸氣重整制氫,其原理合成示意圖如下:
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回答下列問題:
(1)第Ⅰ步:NiFe2O4(s)+CH4(g)?NiO(s)+2FeO(s)+CO(g)+2H2(g) ΔH1=a kJ?mol-1??偡磻?yīng)可表示為CH4(g)+H2O(g)?CO(g)+3H2(g) ΔH2=b kJ?mol-1。寫出第Ⅱ步反應(yīng)的熱化學(xué)方程式:
NiO(s)+2FeO(s)+H2O(g)?NiFe2O4(s)+H2(g) ΔH=(b-a)kJ?mol-1
NiO(s)+2FeO(s)+H2O(g)?NiFe2O4(s)+H2(g) ΔH=(b-a)kJ?mol-1
。
(2)第Ⅰ、Ⅱ步反應(yīng)的lgKpT圖象如圖。
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由圖象可知a
大于
大于
b(填“大于”或“小于”),1000℃時(shí),第Ⅱ步反應(yīng)的壓強(qiáng)平衡常數(shù)Kp=
10
10
,測(cè)得該溫度下第Ⅰ步反應(yīng)平衡時(shí)CH4的平衡分壓p(CH4)=4.0kPa,則平衡混合氣體中H2的體積分?jǐn)?shù)為
58.8%
58.8%
(保留一位小數(shù))。
(3)第Ⅰ步反應(yīng)產(chǎn)生的合成氣(CO和H2的混合氣體)可用于F-T合成(以合成氣為原料在催化劑和適當(dāng)條件下合成碳?xì)浠衔锏墓に囘^程)。合成碳?xì)浠衔飼r(shí)易發(fā)生副反應(yīng)CO+H2O(g)?CO2+H2,如圖為相同條件下用不同催化劑在不同時(shí)間段測(cè)得反應(yīng)體系內(nèi)CO2的體積分?jǐn)?shù),據(jù)此應(yīng)選擇的催化劑是
(填“Ⅰ”或“Ⅱ”),選擇的依據(jù)是
催化劑Ⅱ?qū)χ鞣磻?yīng)選擇性高(或催化劑Ⅱ抑制 CO2生成,減少了副產(chǎn)物)
催化劑Ⅱ?qū)χ鞣磻?yīng)選擇性高(或催化劑Ⅱ抑制 CO2生成,減少了副產(chǎn)物)
。
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(4)對(duì)于反應(yīng)CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g) ΔH=+41.1 kJ?mol-1,反應(yīng)速率v=v-v=kp(CO2)?p(H2)-kp(CO)?p(H2O),其中k、k分別為正、逆反應(yīng)速率常數(shù),p為氣體的分壓(分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。
①降低溫度,k-k
減小
減小
(填“增大”“減小”或“不變”);
②在TK、101 kPa下,按照n(CO2):n(H2)=1:1投料,CO2轉(zhuǎn)化率為50%時(shí),
v
v
=
4
5
,用氣體分壓表示的平衡常數(shù)Kp=
0.8
0.8
。

【答案】NiO(s)+2FeO(s)+H2O(g)?NiFe2O4(s)+H2(g) ΔH=(b-a)kJ?mol-1;大于;10;58.8%;Ⅱ;催化劑Ⅱ?qū)χ鞣磻?yīng)選擇性高(或催化劑Ⅱ抑制 CO2生成,減少了副產(chǎn)物);減?。?.8
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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發(fā)布:2024/6/27 10:35:59組卷:21引用:1難度:0.6
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。
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    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:59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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