“推動(dòng)綠色發(fā)展，繪就綠水青山齊魯畫卷”是山東“十四五”時(shí)期的戰(zhàn)略任務(wù)之一。采用鎳系催化劑的水煤氣（主要有效成分為CO和H2）甲烷化是推動(dòng)綠色發(fā)展的有效途徑，該過程中涉及的反應(yīng)有：
CO（g）+3H2（g）?CH4 （g）+H2O（g）△H1=-206kJ?mol-1①
2CO（g）?C（s）+CO2（g）△H2=-173 kJ?mol-1②
CO（g）+H2 O（g）?CO2（g）+H2（g）△H3=-41kJ?mol-1③
已知：反應(yīng)①稱為甲烷化反應(yīng)；CO轉(zhuǎn)化率α（CO）=L（CO進(jìn)口）-L（CO出口）L（CO進(jìn)口）×100%，甲烷的選擇性S（CH4）=L（CH4出口）L（CO進(jìn)口）-L（CO出口）×100%，兩式中的L為進(jìn)口或出口流量（mL?min-1）。
回答下列問題：
（1）相應(yīng)條件下，用焦炭與水蒸氣制取水煤氣的熱化學(xué)方程式為 C（s）+H2O（g）?CO（g）+H2（g）△H=+132kJ/molC（s）+H2O（g）?CO（g）+H2（g）△H=+132kJ/mol。
（2）積碳會(huì)造成催化劑性能大幅度下降。向反應(yīng)器中通入水蒸氣可有效抑制積碳現(xiàn)象，但過量的水蒸氣會(huì)對生產(chǎn)造成不利。下列說法正確的是 CC。（填標(biāo)號(hào)）
A.積碳會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)的平衡常數(shù)減小，影響反應(yīng)發(fā)生
B.通入水蒸氣抑制積碳現(xiàn)象，反應(yīng)③重新達(dá)到平衡后，正反應(yīng)速率增大，逆反應(yīng)速率減小
C.加入過量的水蒸氣會(huì)抑制反應(yīng)①的進(jìn)行，使CH4的產(chǎn)率降低
適當(dāng)增大氫碳比[n（H2）n（CO）]也可有效抑制積碳實(shí)驗(yàn)表明當(dāng)氫碳比逐漸增加到3的過程中，既提高了CO平衡轉(zhuǎn)化率和CH4選擇性，又有效抑制了積碳現(xiàn)象主要原因是 氫碳比逐漸增加到3時(shí)，促進(jìn)①平衡正向移動(dòng)，反應(yīng)②平衡逆向移動(dòng)氫碳比逐漸增加到3時(shí)，促進(jìn)①平衡正向移動(dòng)，反應(yīng)②平衡逆向移動(dòng)。
（3）當(dāng)氫碳比為3時(shí)，CO的轉(zhuǎn)化率和CH4的選擇性與不同的氫氣流速變化關(guān)系如圖所示。
氫氣流速低于或高于2000h-1都不利于甲烷化反應(yīng)，可能的原因是 氫氣流速過低導(dǎo)致H2供給量不足，CH4選擇性差，不利于甲烷化反應(yīng)；氫氣流速過高導(dǎo)致H2停留時(shí)間短，H2與催化劑接觸時(shí)間不足，導(dǎo)致催化效率不佳氫氣流速過低導(dǎo)致H2供給量不足，CH4選擇性差，不利于甲烷化反應(yīng)；氫氣流速過高導(dǎo)致H2停留時(shí)間短，H2與催化劑接觸時(shí)間不足，導(dǎo)致催化效率不佳。
（4）若向一定溫度下的密閉容器中投入nmol H2和1mol CO，發(fā)生上述3個(gè)反應(yīng)，達(dá)到平衡時(shí)，測得氣體總壓為pkPa,容器中存在xmol CH4，ymol C，（x-z）mol H2O和 n-3x+zn-3x+zmol H2（用含n、x、y、z和p的式子表示，下同），該溫度下，甲烷化反應(yīng)①的分壓平衡常數(shù)Kp=x（x-z）（1+n-2x-y）2（1-x-2y-z）（n-3x+z）3p2x（x-z）（1+n-2x-y）2（1-x-2y-z）（n-3x+z）3p2kPa-2。
（5）為了同時(shí)提高CO的轉(zhuǎn)化率與CH4的選擇性，可選擇的反應(yīng)條件為 CC。（填標(biāo)號(hào)）
A.高溫高壓、高氫碳比（3～4）
B.低溫低壓、低氫碳比（1～2）
C.低溫高壓、高氫碳比（3～4）
D.低溫高壓、低氫碳比（1～2）
L
（
C
O
進(jìn)口
）
-
L
（
C
O
出口
）
L
（
C
O
進(jìn)口
）
L
（
C
H
4
出口
）
L
（
C
O
進(jìn)口
）
-
L
（
C
O
出口
）
n
（
H
2
）
n
（
CO
）
x
（
x
-
z
）
（
1
+
n
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2
x
-
y
）
2
（
1
-
x
-
2
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z
）
（
n
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3
x
+
z
）
3
p
2
x
（
x
-
z
）
（
1
+
n
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2
x
-
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）
2
（
1
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x
-
2
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z
）
（
n
-
3
x
+
z
）
3
p
2
【答案】C（s）+H2O（g）?CO（g）+H2（g）△H=+132kJ/mol；C；氫碳比逐漸增加到3時(shí)，促進(jìn)①平衡正向移動(dòng)，反應(yīng)②平衡逆向移動(dòng)；氫氣流速過低導(dǎo)致H2供給量不足，CH4選擇性差，不利于甲烷化反應(yīng)；氫氣流速過高導(dǎo)致H2停留時(shí)間短，H2與催化劑接觸時(shí)間不足，導(dǎo)致催化效率不佳；n-3x+z；；C
x
（
x
-
z
）
（
1
+
n
-
2
x
-
y
）
2
（
1
-
x
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2
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z
）
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n
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3
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z
）
3
p
2
【解答】
【點(diǎn)評】
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發(fā)布：2024/6/27 10:35:59組卷：70引用：1難度：0.4
相似題
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1．在催化劑作用下，可逆反應(yīng)2SiHCl3（g）?SiH2Cl2（g）+SiCl4（g）在溫度為323K和343K時(shí)SiHCl3的轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間變化的結(jié)果如圖所示（已知：反應(yīng)速率v=v正-v逆=k正x2SiHCl3-k逆xSiH2Cl2xSiCl4，k正、k逆分別為正、逆向反應(yīng)速率常數(shù)，x為物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)）。下列說法錯(cuò)誤的是（ ?。?/h2>發(fā)布：2024/12/26 8:0:1組卷：40引用：1難度：0.5 -
2．甲硅烷廣泛用于電子工業(yè)、汽車領(lǐng)域，三氯氫硅（SiHCl3）是制備甲硅烷的重要原料?；卮鹣铝袉栴}：
（1）工業(yè)上以硅粉和氯化氫氣體為原料生產(chǎn)SiHCl3時(shí)伴隨發(fā)生的反應(yīng)有：
Si（s）+4HCl（g）═SiCl4（g）+2H2（g）△H=-241kJ/mol
SiHCl3（g）+HCl（g）═SiCl4（g）+H2（g）△H=-31kJ/mol
以硅粉和氯化氫氣體生產(chǎn)SiHCl3的熱化學(xué)方程式是。
（2）鋁鋰形成化合物L(fēng)iAlH4既是金屬儲(chǔ)氫材料又是有機(jī)合成中的常用試劑，遇水能得到無色溶液并劇烈分解釋放出H2，請寫出其水解反應(yīng)化學(xué)方程式。LiAlH4在化學(xué)反應(yīng)中通常作（填“氧化”或“還原”）劑。工業(yè)上可用四氯化硅和氫化鋁鋰（LiAlH4）制甲硅烷，反應(yīng)后得甲硅烷及兩種鹽。該反應(yīng)的化學(xué)方程式為。
（3）三氯氫硅歧化也可制得甲硅烷。反應(yīng)2SiHCl3（g）?SiH2Cl2（g）+SiCl4（g）為歧化制甲硅烷過程的關(guān)鍵步驟，此反應(yīng)采用一定量的PA100催化劑，在不同反應(yīng)溫度下測得SiHCl3的轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖所示。
①353.15K時(shí)，平衡轉(zhuǎn)化率為，該反應(yīng)是反應(yīng)（填“放熱”“吸熱”）。
②323.15K時(shí)，要縮短反應(yīng)達(dá)到平衡的時(shí)間，可采取的最佳措施是。
（4）比較a、b處反應(yīng)速率的大?。簐avb （填“＞”“＜”或“=”）。已知反應(yīng)速率v正=k1x2_SiHCl3，
v逆=k2x2_SiH2Cl2xSiCl4，k1、k2分別是正、逆反應(yīng)的速率常數(shù)，與反應(yīng)溫度有關(guān)，x為物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)，則在353.15K時(shí)=k1k2（保留3位小數(shù)）。
（5）硅元素最高價(jià)氧化物對應(yīng)的水化物是H2SiO3，室溫下，0.1mol/L的硅酸鈉溶液和0.1mol/L的碳酸鈉溶液，堿性更強(qiáng)的是，其原因是。
已知：H2SiO3：Ka1=2.0×10-10、Ka2=1.0×10-12，H2CO3：Ka1=4.3×10-7、Ka2=5.6×10-11發(fā)布：2024/12/26 8:0:1組卷：61引用：2難度：0.2 -
3．甲硅烷廣泛用于電子工業(yè)、汽車領(lǐng)域，三氯氫硅（SiHCl3）是制備甲硅烷的重要原料?；卮鹣铝袉栴}：
（1）工業(yè)上以硅粉和氯化氫氣體為原料生產(chǎn)SiHCl3時(shí)伴隨發(fā)生的反應(yīng)有：
①Si（s）+4HCl（g）═SiCl4（ g）+2H2（g）△H=-24lkJ/mol
②SiHCl3 （g）+HCl（g）═SiCl4 （g）+H2（g）△H=-3lkJ/mol
以硅粉和氯化氫氣體生產(chǎn)SiHCl3的熱化學(xué)方程式是。
（2）工業(yè)上可用四氯化硅和氫化鋁鋰（LiAlH4）制甲硅烷，反應(yīng)后得甲硅烷及兩種鹽。該反應(yīng)的化學(xué)方程式為。
（3）三氯氫硅歧化也可制得甲硅烷。反應(yīng)2SiHCl3（g）?SiH2Cl2（g）+SiCl4（g）為歧化制甲硅烷過程的關(guān)鍵步驟，此反應(yīng)采用一定量的PA100催化劑，在不同反應(yīng)溫度下測得SiHCl3的轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖所示。
①353.15K時(shí)，平衡轉(zhuǎn)化率為。該反應(yīng)是反應(yīng)（填“放熱”或“吸熱”）。②323.15K時(shí)，要縮短反應(yīng)達(dá)到平衡的時(shí)間，可采取的措施有。（答一種即可）
③比較a、b處反應(yīng)速率的大小：vavb（填“＞”“＜”或“=”）。已知反應(yīng)速率v正=k1x2SiHCl3 v逆=k2xSiH2Cl2 xSiCl4，k1、k2分別是正、逆反應(yīng)的速率常數(shù)，與反應(yīng)溫度有關(guān)，x為物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)，則在353.15K時(shí)=k1k2（保留3位小數(shù)）。發(fā)布：2024/12/26 8:0:1組卷：19引用：1難度：0.5
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