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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
34.1
34.1
kJ?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
(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-2d
b-c-2d
mol?L-1,在該溫度下,反應Ⅲ的標準平衡常數(shù)Kθ
d
3
c
+
4
d
c
b
-
c
-
2
d
d
3
c
+
4
d
c
b
-
c
-
2
d
。(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
p
G
p
θ
g
×
p
H
p
θ
h
p
D
p
θ
d
×
p
E
p
θ
c
,其中pθ═100kPa,pG、pH、pD、pE為各組分的平衡分壓]

【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】
聲明:本試題解析著作權(quán)屬菁優(yōu)網(wǎng)所有,未經(jīng)書面同意,不得復制發(fā)布。
發(fā)布:2024/6/27 10:35:59組卷:33引用:2難度:0.5
相似題
  • 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=
     
    kJ?mol-1。
    (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
     
    ;保持其他條件不變,溫度改為T2℃,經(jīng)25s后達到平衡,測得c(CH4)=2c(C2H4),則0~25s內(nèi)v(C2H4)=
     
    mol?L-1?s-1。
    (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
     
    (填“>”或“<”)0,此時的平衡常數(shù)Kp=
     
    (用平衡分壓代替濃度進行計算)Pa2。
    ②若只改變一個反應條件使Kp變大,則該條件是
     
    (填標號)。
    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
     
    ,一段時間后陰、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 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)=
     
    mol/L,反應開始前容器中的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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