氫能是一種綠色能源，也是重要的還原劑。目前有多種方法可以制氫并儲氫。催化加氫反應(yīng)可以用于重要化工原料的轉(zhuǎn)化。
Ⅰ．電解法制氫
（1）甲醇電解可制得H2，其原理如圖1所示。陽極的電極反應(yīng)式為 CH3OH-6e-+H2O=CO2↑+6H+CH3OH-6e-+H2O=CO2↑+6H+。
Ⅱ．催化重整法制氫
（2）已知：反應(yīng)1：CH3OH（g）═CO（g）+2H2（g）ΔH1=+90.6kJ?mol-1
反應(yīng)2：CO（g）+H2O（g）═CO2（g）+H2（g）ΔH2=-41.2kJ?mol-1
則反應(yīng)3：CH3OH（g）+H2O（g）═CO2（g）+3H2（g）ΔH3=+49.4+49.4kJ?mol-1
（3）以CuO-ZnO-Al2O3催化劑進行甲醇重整制氫時，固定其它條件不變，改變水、甲醇的物質(zhì)的量比，甲醇平衡轉(zhuǎn)化率及CO選擇性的影響如圖2所示。[CO的選擇性=n生成（CO）n生成（CO2）+n生成（CO）×100%]
當水、甲醇比大于0.8時，CO選擇性下降的原因是 水的含量增加，促進反應(yīng)2、3正向進行，二氧化碳選擇性上升，CO選擇性下降水的含量增加，促進反應(yīng)2、3正向進行，二氧化碳選擇性上升，CO選擇性下降。
（4）銅基催化劑（Cu/CeO2）能高效進行甲醇重整制氫，但因原料中的雜質(zhì)或發(fā)生副反應(yīng)生成的物質(zhì)會使催化劑失活。甲醇中混有少量的甲硫醇（CH3SH），重整制氫時加入ZnO可有效避免銅基催化劑失活且平衡產(chǎn)率略有上升，其原理用化學反應(yīng)方程式表示為 CH3SH+ZnO=ZnS+CH3OHCH3SH+ZnO=ZnS+CH3OH。
Ⅲ.催化加氫還原反應(yīng)的應(yīng)用
H2能將4-硝基苯乙烯
在特定條件下轉(zhuǎn)化為4-乙烯基苯胺
。兩種不同催化劑將4-硝基苯乙烯還原加氫的過程如圖3所示。
（5）已知Mo單原子位點對4-硝基苯乙烯有較好吸附效果。
①使用雙單原子催化劑可以大大提高4-乙烯基苯胺的產(chǎn)率，原因是 Ir單原子位點能促進氫氣的活化，Mo單原子位點對4-硝基苯乙烯有較好的吸附效果，Mo和Ir的協(xié)同作用能改變催化劑的選擇性Ir單原子位點能促進氫氣的活化，Mo單原子位點對4-硝基苯乙烯有較好的吸附效果，Mo和Ir的協(xié)同作用能改變催化劑的選擇性。
②請描述4-硝基苯乙烯
在單原子催化劑下與H2發(fā)生反應(yīng)的過程 在Ir單原子位點，氫氣活化為H原子，一部分H原子進攻雙鍵，和雙鍵發(fā)生加成反應(yīng)，另一部分H原子進攻硝基，將硝基還原為氨基，最終得到37%的4-氨基苯乙烯，32%的4-氨基苯乙烷，29%的4-氨基苯乙烷在Ir單原子位點，氫氣活化為H原子，一部分H原子進攻雙鍵，和雙鍵發(fā)生加成反應(yīng)，另一部分H原子進攻硝基，將硝基還原為氨基，最終得到37%的4-氨基苯乙烯，32%的4-氨基苯乙烷，29%的4-氨基苯乙烷。
n
生成
（
CO
）
n
生成
（
C
O
2
）
+
n
生成
（
CO
）
【答案】CH3OH-6e-+H2O=CO2↑+6H+；+49.4；水的含量增加，促進反應(yīng)2、3正向進行，二氧化碳選擇性上升，CO選擇性下降；CH3SH+ZnO=ZnS+CH3OH；Ir單原子位點能促進氫氣的活化，Mo單原子位點對4-硝基苯乙烯有較好的吸附效果，Mo和Ir的協(xié)同作用能改變催化劑的選擇性；在Ir單原子位點，氫氣活化為H原子，一部分H原子進攻雙鍵，和雙鍵發(fā)生加成反應(yīng)，另一部分H原子進攻硝基，將硝基還原為氨基，最終得到37%的4-氨基苯乙烯，32%的4-氨基苯乙烷，29%的4-氨基苯乙烷
【解答】
【點評】
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發(fā)布：2024/10/23 5:0:2組卷：10引用：1難度：0.5
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1．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的熱化學方程式是。
（2）鋁鋰形成化合物LiAlH4既是金屬儲氫材料又是有機合成中的常用試劑，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)化學方程式。LiAlH4在化學反應(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)化率隨時間的變化關(guān)系如圖所示。
①353.15K時，平衡轉(zhuǎn)化率為，該反應(yīng)是反應(yīng)（填“放熱”“吸熱”）。
②323.15K時，要縮短反應(yīng)達到平衡的時間，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)的量分數(shù)，則在353.15K時=k1k2（保留3位小數(shù)）。
（5）硅元素最高價氧化物對應(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 -
2．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SiHCl3的轉(zhuǎn)化率隨時間變化的結(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)的量分數(shù)）。下列說法錯誤的是（ ?。?/h2>發(fā)布：2024/12/26 8:0:1組卷：40引用：1難度：0.5 -
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)化率隨時間的變化關(guān)系如圖所示。
①353.15K時，平衡轉(zhuǎn)化率為。該反應(yīng)是反應(yīng)（填“放熱”或“吸熱”）。②323.15K時，要縮短反應(yīng)達到平衡的時間，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?。簐avb（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)的量分數(shù)，則在353.15K時=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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