落實“雙碳”目標,發(fā)展綠色能源,首先是對氫能源的開發(fā)利用。
利用甲烷制氫是當前研究的熱點。涉及的反應如下:
反應Ⅰ:CH4(g)+H2O(g)?CO(g)+3H2(g)ΔH1═+206kJ?mol-1
反應Ⅱ:CH4(g)+2H2O(g)?CO2(g)+4H2(g)ΔH2═+165kJ?mol-1
反應Ⅲ:CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)ΔH3═-41kJ?mol-1
回答下列問題:
(1)反應Ⅰ的活化能為240.1kJ?mol-1,反應Ⅰ逆反應的活化能為 34.134.1kJ?mol-1。研究發(fā)現(xiàn),以單一負載型Ni催化反應Ⅰ時,反應Ⅰ的逆反應在催化劑表面存在兩種活性中心,分別以“*”和“#”表示,在活性位“*”上發(fā)生CO吸附,在活性位“#”上被吸附的CO發(fā)生分解反應生成表面碳,表面碳再與H2結(jié)合生成CH4,其催化反應機理的反應式如下:
ⅰ.CO+*?CO*快速平衡
ⅱ.CO*+#?O*+C#慢反應
ⅲ.C#+2H2?CH4+#快反應
ⅳ.快反應
反應ⅳ的反應式為 O*+H2?H2O+*O*+H2?H2O+*;反應Ⅰ逆反應的決速步驟是 ⅱⅱ(填反應序號)。
(2)T℃時,在某密閉容器中通入一定量的CH4(g)和H2O(g),加入金屬鎳作催化劑,在一定溫度下發(fā)生上述反應。
①為提高CH4(g)的平衡轉(zhuǎn)化率,除改變溫度外,還可以采取的措施是 減小壓強減小壓強。
②恒溫恒容條件下,起始時CH4(g)和H2O(g)的濃度分別為amol?L-1和bmol?L-1,達平衡時CO和CO2的濃度分別為cmol?L-1和dmol?L-1。達平衡時,H2O的濃度是 b-c-2db-c-2dmol?L-1,在該溫度下,反應Ⅲ的標準平衡常數(shù)Kθ═d(3c+4d)c(b-c-2d)d(3c+4d)c(b-c-2d)。(用含a、b、c、d的代數(shù)式表示)[已知:分壓═總壓×該組分物質(zhì)的量分數(shù),對于反應dD(g)+eE(g)?gG(g)+hH(g),Kθ═(pGpθ)g×(pHpθ)h(pDpθ)d×(pEpθ)c,其中pθ═100kPa,pG、pH、pD、pE為各組分的平衡分壓]
d
(
3
c
+
4
d
)
c
(
b
-
c
-
2
d
)
d
(
3
c
+
4
d
)
c
(
b
-
c
-
2
d
)
(
p
G
p
θ
)
g
×
(
p
H
p
θ
)
h
(
p
D
p
θ
)
d
×
(
p
E
p
θ
)
c
【答案】34.1;O*+H2?H2O+*;ⅱ;減小壓強;b-c-2d;
d
(
3
c
+
4
d
)
c
(
b
-
c
-
2
d
)
【解答】
【點評】
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發(fā)布:2024/6/27 10:35:59組卷:33引用:2難度:0.5
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1.氫氣最早于16世紀被人工制取出來,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=
(2)T1℃時,向5L恒容密閉容器中充入0.5molCH4,只發(fā)生反應2CH4(g)?C2H4(g)+2H2(g),達到平衡時,測得c(C2H4)=2c(CH4),CH4的轉(zhuǎn)化率為
(3)CH4分解時幾種氣體的平衡分壓(pPa)的對數(shù)值lgp與溫度的關(guān)系如圖所示。
①T℃時,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2CH4(g)?C2H2(g)+3H2(g)ΔH,ΔH
②若只改變一個反應條件使Kp變大,則該條件是
A.減小C2H2的濃度
B.升高溫度
C.增大壓強
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。陽極的電極反應式為發(fā)布:2025/1/4 8:0:1組卷:9引用:3難度:0.5 -
2.反應 4A(g)+5B(g)?4C(g)+6D(g)在 5L 的密閉容器中進行,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:3A(g)+B(g)?xC(g)+2D(g),經(jīng)5min后,測得D的濃度為0.5mol/L,c(A):c(B)=3:5,C的平均反應速率為0.1mol/(L?min).求:
(1)此時A的濃度c(A)=
(2)B的平均反應速率v(B)=
(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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