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氫能是一種理想的綠色能源,一種太陽能兩步法甲烷蒸氣重整制氫原理合成示意圖如下,
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回答下列問題:
(1)第Ⅰ步NiFe2O4(s)+CH4(g)?NiO(s)+2FeO(s)+CO(g)+2H2(g) ΔH1=akJ?mol-1
總反應可表示為CH4(g)+H2O(g)?CO(g)+3H2(g) ΔH2=bkJ?mol-1。
寫出第Ⅱ步反應的熱化學方程式:
NiO(s)+2FeO(s)+H2O(g)?NiFe2O4(s)+H2(g) ΔH=(b-a)kJ?mol-1
NiO(s)+2FeO(s)+H2O(g)?NiFe2O4(s)+H2(g) ΔH=(b-a)kJ?mol-1

(2)第Ⅰ、Ⅱ步反應的lgKp-T圖像如圖:由圖像可知a
大于
大于
b(填“大于”或“小于”),1000℃時,第Ⅱ步反應的化學平衡常數(shù)Kp=
10
10
,測得該溫度下第Ⅰ步反應平衡時CH4的平衡分壓p(CH4)=4.0kPa,則平衡混合氣體中H2的體積分數(shù)為
58.8%
58.8%
(保留一位小數(shù))。
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(3)實驗測得分步制氫比直接利用CH4和H2O反應具有更高的反應效率,原因是:
甲烷蒸氣重整的過程中,NiFe2O4(s)作為催化劑,改變了反應的歷程,降低了活化能,加快了反應速率
甲烷蒸氣重整的過程中,NiFe2O4(s)作為催化劑,改變了反應的歷程,降低了活化能,加快了反應速率
。
(4)第Ⅰ步反應產(chǎn)生的合成氣(CO和H2的混合氣體)可用于F-T合成(以合成氣為原料在催化劑和適當條件下合成碳氫化合物的工藝過程)。合成碳氫化合物時易發(fā)生副反應CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g),如圖為相同條件下用不同催化劑在不同時間段測得反應體系內(nèi)CO2的體積分數(shù),據(jù)此應選擇的催化劑是
(填“Ⅰ”或“Ⅱ”),選擇的依據(jù)是
催化劑Ⅱ對主反應選擇性高(或催化劑Ⅱ抑制 CO2生成,減少了副產(chǎn)物)
催化劑Ⅱ對主反應選擇性高(或催化劑Ⅱ抑制 CO2生成,減少了副產(chǎn)物)
。
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【答案】NiO(s)+2FeO(s)+H2O(g)?NiFe2O4(s)+H2(g) ΔH=(b-a)kJ?mol-1;大于;10;58.8%;甲烷蒸氣重整的過程中,NiFe2O4(s)作為催化劑,改變了反應的歷程,降低了活化能,加快了反應速率;Ⅱ;催化劑Ⅱ對主反應選擇性高(或催化劑Ⅱ抑制 CO2生成,減少了副產(chǎn)物)
【解答】
【點評】
聲明:本試題解析著作權屬菁優(yōu)網(wǎng)所有,未經(jīng)書面同意,不得復制發(fā)布。
發(fā)布:2024/10/12 7:0:1組卷:5引用:1難度:0.5
相似題
  • 菁優(yōu)網(wǎng)1.甲烷是重要的氣體燃料和化工原料,由CH4制取合成氣(CO、H2)的反應原理為CH4(g)+H2O(g)?CO(g)+3H2(g)ΔH>0?;卮鹣铝袉栴}:
    (1)①當體系溫度等于TK時ΔH-TΔS=0,溫度大于T時ΔH-TΔS
     
    (填“>”“<”或“=”)0。
    ②在一定溫度下,恒容密閉容器中發(fā)生上述反應,下列狀態(tài)表示反應一定達到平衡狀態(tài)的有
     
    (填標號)。
    A.v(CH4)=v(H2O)
    B.氣體壓強不再變化
    C.單位時間每消耗1molCH4,同時產(chǎn)生3molH2
    D.CH4與H2的物質的量之比為1:3
    (2)在體積為1L的恒容密閉容器中通入1molCH4和1molH2O(g),在不同條件下發(fā)生反應CH4(g)+H2O(g)?CO(g)+3H2(g),測得平衡時H2O(g)的體積分數(shù)與溫度的關系如圖所示。
    ①該反應的平衡常數(shù)表達式Kc=
     
    。
    ②若q點對應的縱坐標為30,此時甲烷的轉化率為
     
    ,該條件下平衡常數(shù)Kc=
     
    (保留兩位有效數(shù)字)。
    發(fā)布:2024/10/24 2:0:1組卷:3引用:1難度:0.5
  • 2.苯乙烯是合成樹脂及合成橡膠等的重要單體,在催化劑作用下,由乙苯直接脫氫或氧化脫氫制備。
    反應Ⅰ(直接脫氫):C8H10(g)?C8H8(g)+H2(g)ΔH1>0
    反應Ⅱ(氧化脫氫):2C8H10(g)+O2(g)?2C8H8(g)+2H2O(g)ΔH2<0
    回答下列問題:
    (1)已知下列條件:
    共價鍵 C-C C-H C=C H-H
    鍵能/(kJ/mol) 347.7 413.4 615 436
    則反應Ⅰ的ΔH1=
     
    。若該反應的活化能E(正)為akJ?mol-1,則該反應逆反應的活化能E(逆)為
     
    。
    (2)對于反應Ⅰ,保持溫度和壓強不變,向1L密閉容器中分別通入n(C8H10):n(Ar)為3:1、1:1、1:3的混合氣體[n(C8H10)+n(Ar)=2mol],直接脫氫過程中C8H10轉化率隨時間變化如圖所示。
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    ①充入Ar的目的是
     
    。
    ②0~12min內(nèi),反應速率最慢的混合氣對應圖中曲線
     
    (填“a”、“b”或“c”),理由是
     

    ③0~10min內(nèi),曲線b中C8H8的平均反應速率為
     
    mol/(L?min)。
    (3)在T1、T2溫度下,將2molC8H10(g)和1molO2(g)加入恒容的密閉容器中,發(fā)生反應Ⅰ、Ⅱ。測得C8H10的轉化率及體系內(nèi)的壓強隨時間的變化關系如圖所示(忽略溫度對壓強、催化劑的影響)。
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    ①T1
     
    T2(填“>”或“<”)。
    ②T2溫度下,反應Ⅰ的分壓平衡常數(shù)Kp=
     
    (保留小數(shù)點后一位)kPa。
    發(fā)布:2024/10/24 0:0:2組卷:14引用:2難度:0.3
  • 3.甲醇(CH3OH)可以由碳的氧化物和氫氣合成,主要反應包括:
    a.CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)ΔH1=-90.1kJ?mol-1
    b.CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)ΔH2=-49.0kJ?mol-1
    c.CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)ΔH3
    (1)ΔH3=
     
    kJ?mol-1
    (2)反應a的反應歷程如圖所示,其中吸附在催化劑表面上的物種用(*)標注。
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    寫出相對能量為-1.3eV時,對應物質M的化學式
     
    ;該反應歷程中決速步驟的能壘為
     
    eV。
    (3)在恒溫(T/℃)容積可變的密閉容器中按體積比1:3充入CO2和H2,若只發(fā)生反應b,反應達到平衡時,H2體積分數(shù)x隨壓強p的變化如圖曲線a所示,則曲線
     
    (填標號)表示了CH3OH的體積分數(shù)x隨壓強p的變化;點A、B均表示H2體積分數(shù),則A點處v(正)
     
    B點處v(逆)(填“>”、“<”或“=”)。
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    (4)在恒溫恒容(2L)的密閉容器中充入CO、CO2各1mol和一定量的氫氣發(fā)生上述a、b、c三個反應,10min達到平衡狀態(tài),生成(0.3molCH3OH和0.15molH2O。
    ①若升高溫度,CO的平衡轉化率
     
    (填“增大”、“減小”、“不變”或“不能確定”)。
    ②0~10min內(nèi),平均每分鐘生成甲醇(CH3OH)
     
    mol/L;若c反應的平衡常數(shù)為K,則平衡時c(H2)=
     
    (用含K的式子表達)。
    發(fā)布:2024/10/24 5:0:2組卷:5引用:2難度:0.5
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