綠色能源是未來能源發(fā)展的方向,積極發(fā)展氫能,是實現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和“的重要舉措。回答下列問題:
(1)通過生物柴油副產(chǎn)物甘油制取H2正成為綠色能源的一個重要研究方向。生物甘油水
蒸氣重整制氫的主要反應(yīng)如下:
Ⅰ.C3H8O3(g)?3CO(g)+4H2(g)ΔH1=+251kJ?mol-1
Ⅱ.CO(g)+H2(g)?CO2(g)+H2(g)ΔH2=-41kJ?mol-1
①反應(yīng)Ⅰ能夠自發(fā)進(jìn)行的條件是 高溫高溫(填“高溫“、“低溫“或“任何溫度“)。
②重整總反應(yīng)C3H8O3(g)+3H2O(g)?3CO2(g)+3H2(g)的ΔH3=+128 kJ?mol-1+128 kJ?mol-1。
(2)大量研究表明Pt12Ni、Sn12Ni、Cu12Ni三種雙金屬合金團(tuán)簇均可用于催化DRM反應(yīng)(CH4+CO2?2CO+2H2),在催化劑表面涉及多個基元反應(yīng),其中甲烷逐步脫氫過程的能量變化如圖甲所示(吸附在催化劑表面上的物種用*標(biāo)注,TS1、TS2、TS3、TS4分別表示過渡態(tài)1、過渡態(tài)2、過渡態(tài)3、過渡態(tài)4)。下列說法不正確的是 ACAC(填字母)。
A.Pt12Ni、Sn12Ni、Cu12Ni催化甲烷逐步脫氫過程的速率分別為v1、v2、v3,則v1>v2>v3
B.Pt12Ni、Sn12Ni、Cu12Ni催化甲烷逐步脫氫過程中活化能最大的反應(yīng)步驟是CH3*=CH2*+H*
C.DRM反應(yīng)中伴隨非極性鍵的斷裂和生成
(3)甲烷裂解制氫的反應(yīng)為CH4(g)=C(s)+2H2(g)ΔH=+75kJ?mol-1,Ni可作該反應(yīng)的催化劑。CH4在催化劑孔道表面反應(yīng)時,若孔道堵塞會導(dǎo)致催化劑失活。其他條件相同時,隨時間增加,溫度對Ni催化劑催化效果的影響如圖乙所示??紤]綜合因素,使用催化劑的最佳溫度為 600℃600℃;65O℃條件下,1OOOs后,氫氣的體積分?jǐn)?shù)快速下降的原因是 溫度升高反應(yīng)速率加快,催化劑內(nèi)積碳量增加,催化劑快速失活溫度升高反應(yīng)速率加快,催化劑內(nèi)積碳量增加,催化劑快速失活
(4)我國科技工作者發(fā)明了一種電化學(xué)分解甲烷的方法,從而實現(xiàn)了碳和水的零排放方式生產(chǎn)氫氣,電化學(xué)反應(yīng)機理如圖所示。陽極的電極反應(yīng)式為 CH4-4e-+2O2-=CO2+2H2CH4-4e-+2O2-=CO2+2H2。
(5)在催化劑作用下H2還原N2O的反應(yīng)如下:H2(g)+N2O(g)?H2O(g)+N2g)ΔH<O。已知該反應(yīng)的v正=k正c(N2O)?c(H2),v逆=k逆c(N2)?c(H2O),k正、k逆分別為正、逆反應(yīng)速率常數(shù)。該反應(yīng)的lgk逆、lgk逆隨溫度倒數(shù)變化的曲線如圖所示。表示lgk逆變化的是曲線 bb(填“a“或“b“),M點對應(yīng)溫度下的平衡常數(shù)K=11。
【答案】高溫;+128 kJ?mol-1;AC;600℃;溫度升高反應(yīng)速率加快,催化劑內(nèi)積碳量增加,催化劑快速失活;CH4-4e-+2O2-=CO2+2H2;b;1
【解答】
【點評】
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發(fā)布:2024/6/27 10:35:59組卷:29引用:1難度:0.6
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1.升高溫度,下列數(shù)據(jù)不一定增大的是( ?。?/h2>
A.化學(xué)反應(yīng)速率v B.水的離子積常數(shù)Kw C.化學(xué)平衡常數(shù)K D.氨水的電離平衡常數(shù)Ka 發(fā)布:2025/1/6 6:0:5組卷:31引用:4難度:0.7 -
2.催化還原CO2是解決溫室效應(yīng)及能源問題的重要手段之一。研究表明,在Cu/ZnO催化劑存在下,CO2和H2可發(fā)生以下兩個平衡反應(yīng)。下列有關(guān)說法不正確的是( )
①CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H1=-53.7kJ?mol-1
②CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)△H2=+41.2kJ?mol-1A.反應(yīng)①為放熱反應(yīng),反應(yīng)②為吸熱反應(yīng) B.使用不同催化劑,會改變反應(yīng)①②的△H C.反應(yīng)CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)的△H3=-94.9kJ?mol-1 D.投料比不變,增加反應(yīng)物的濃度可提高CO2轉(zhuǎn)化為CH3OH平衡轉(zhuǎn)化率 發(fā)布:2025/1/6 6:0:5組卷:90引用:3難度:0.5 -
3.現(xiàn)代工業(yè)將煤汽化,既可以提高燃料的利用率、減少CO、SO2等的排放,又可以擴(kuò)大水煤氣的用途.甲醇是一種可再生能源,具有開發(fā)和應(yīng)用的廣闊前景,工業(yè)上一般可采用水煤氣來合成甲醇CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g).
(1)如圖1是該反應(yīng)在不同溫度下CO的轉(zhuǎn)化率隨時間變化的曲線.
①T1和T2溫度下的平衡常數(shù)大小關(guān)系是K1K2(填“>”、“<”或“=”).
②以下有關(guān)說法正確的是
a.恒溫、恒容條件下,容器內(nèi)的壓強不發(fā)生變化則可逆反應(yīng)達(dá)到平衡
b.一定條件下,H2的消耗速率是CO的消耗速率的2倍時可逆反應(yīng)達(dá)到平衡
c.使用合適的催化劑能縮短達(dá)到平衡的時間并提高CH3OH的產(chǎn)率
d.某溫度下,將2molCO和6molH2充入2L的密閉容器中,充分反應(yīng),達(dá)到平衡后,測得c(CO)=0.2mol/L,則CO的轉(zhuǎn)化率為80%
(2)已知在常溫常壓下①2CH3OH(1)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g)△H=-akJ?mol-1
②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)△H=-bkJ?mol-1③H2O(g)=H2O(1)△H=-ckJ?mol-1
則:CH3OH(1)+O2(g)=CO(g)+2H2O(1)△H=
(3)2009年10月,中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所在甲醇燃料電池技術(shù)方面獲得新突破,組裝出了自呼吸電池及主動式電堆.甲醇燃料電池的工作原理如圖2所示.
①該電池正極的電極反應(yīng)式為
②工作一段時間后,當(dāng)6.4g甲醇完全反應(yīng)生成CO2時,有
(4)以上述電池做電源,用圖3所示裝置,在實驗室中模擬鋁制品面“鈍化”處理的過程中,發(fā)現(xiàn)溶液逐漸變渾濁,原因是發(fā)布:2024/12/30 14:0:1組卷:25引用:3難度:0.5
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