目前,大規(guī)模和低成本制取氫能實(shí)質(zhì)上都是通過烴重整實(shí)現(xiàn)的,該過程主要是甲烷水蒸氣重整,包括以下兩步氣相化學(xué)催化反應(yīng):
反應(yīng)Ⅰ:CH4(g)+H2O(g)?CO(g)+3H2(g)ΔH=+206kJ?mol-1
反應(yīng)Ⅱ:CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)ΔH=-41kJ?mol-1
(1)反應(yīng):CH4(g)+2H2O(g)?CO2(g)+4H2(g)自發(fā)進(jìn)行的條件是 高溫高溫(“高溫”或“低溫”或“任意溫度”)。
(2)將2molCO和1molH2O充入某容積不變的絕熱密閉容器中,發(fā)生反應(yīng)Ⅱ。下列能判斷反應(yīng)Ⅱ達(dá)到平衡的是 ACAC。
A.容器內(nèi)溫度不再變化
B.混合氣體的密度保持不變
C.容器內(nèi)壓強(qiáng)不再變化
D.斷2個O-H鍵同時形成2個C=O鍵
E.混合氣體的平均相對分子質(zhì)量保持不變
(3)甲烷水蒸氣重整得到的CO2與H2,可以催化重整制備CH3OCH3,制備的過程中存在反應(yīng):
①2CO2(g)+6H2(g)?CH3OCH3(g)+3H2O(g)ΔH<0;
②CO2(g)+H2(g)?C(g)+H2O(g)ΔH>0。
向密閉容器中以物質(zhì)的量之比為1:3充入CO2與H2,實(shí)驗(yàn)測得CO2的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度和壓強(qiáng)的變化關(guān)系如圖所示。P1、P2、P3由大到小的順序?yàn)?p1>p2>p3p1>p2>p3;T2℃時主要發(fā)生反應(yīng) ②②(填“①”或“②”),CO2平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度變化先降后升的原因?yàn)?開始升溫時以反應(yīng)①為主,反應(yīng)放熱,平衡逆向移動,CO2平衡轉(zhuǎn)化率下降,升高一定溫度后,以反應(yīng)②為主,反應(yīng)吸熱,平衡正向移動開始升溫時以反應(yīng)①為主,反應(yīng)放熱,平衡逆向移動,CO2平衡轉(zhuǎn)化率下降,升高一定溫度后,以反應(yīng)②為主,反應(yīng)吸熱,平衡正向移動。
(4)甲烷水蒸氣重整得到的CO2和H2也可用來制備甲醇,反應(yīng)方程式CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)ΔH<0,某溫度下,將1molCO2和3molH2充入體積不變的2L密閉容器中,初始總壓為8MPa,發(fā)生上述反應(yīng),測得不同時刻反應(yīng)后與反應(yīng)前的壓強(qiáng)關(guān)系如表:
時間/h | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
p 后 p 前 |
0.92 | 0.85 | 0.79 | 0.75 | 0.75 |
1
3
1
3
②若該條件下v正=k正?c(CO2)?c3(H2),v逆=k逆?c(CH3OH)?c(H2O),其中k正、k逆為僅與溫度有關(guān)的速率常數(shù),
k
正
k
逆
16
3
16
3
【答案】高溫;AC;p1>p2>p3;②;開始升溫時以反應(yīng)①為主,反應(yīng)放熱,平衡逆向移動,CO2平衡轉(zhuǎn)化率下降,升高一定溫度后,以反應(yīng)②為主,反應(yīng)吸熱,平衡正向移動;;
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3
16
3
【解答】
【點(diǎn)評】
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發(fā)布:2024/6/27 10:35:59組卷:45引用:1難度:0.7
相似題
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1.在一定溫度下的定容容器中,當(dāng)下列哪些物理量不再發(fā)生變化時,表明反應(yīng)A(g)+2B(g)?C(g)+D(g)已達(dá)到平衡狀態(tài)( ?。?br />①混合氣體的壓強(qiáng)
②混合氣體的密度
③B的物質(zhì)的量濃度
④混合氣體的總物質(zhì)的量
⑤混合氣體的平均相對分子質(zhì)量
⑥v(C)與v(D)的比值
⑦混合氣體的總質(zhì)量.發(fā)布:2024/12/30 19:30:2組卷:40引用:3難度:0.7 -
2.在一定溫度下的定容容器中,反應(yīng):A(s)+2B(g)?C(g)+D(g)。下列不能表明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是( ?。?/h2>
發(fā)布:2024/12/30 19:0:1組卷:110引用:4難度:0.8 -
3.二甲醚(DME)一種清潔的替代燃料,不含硫,不會形成微粒,而且與汽油相比,排放的NO2更少,因此是優(yōu)良的柴油機(jī)替代燃料。工業(yè)上利用一步法合成二甲醚的反應(yīng)如下(復(fù)合催化劑為CuO/ZnO/Al2O2):
2CO(g)+4H2(g)?CH3OCH3(g)+H2O(g)△H=-204.7kJ/mol
(1)若反應(yīng)在恒溫、恒壓下進(jìn)行,以下敘述能說明該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是
A.CO和H2的物質(zhì)的量濃度比是1:2
B.CO的消耗速率等于CH3OCH3的生成速率的2倍
C.容器中混合氣體的體積保持不變
D.容器中混合氣體的平均摩爾質(zhì)量保持不變
E.容器中混合氣體的密度保持不變
(2)600℃時,一步法合成二甲醚過程如下:
CO(g)+2H2(g)═CH3OH(g)△H1=-100.46kJ/mol
2CH3OH(g)═CH3OCH3(g)+H2O(g)△H2
CO(g)+H2O(g)═CO2(g)+H2(g)△H3=-38.7kJ/mol
則△H2=
(3)復(fù)合催化劑的制備方法之一是Na2CO3共沉淀法:制備1mol/L的硝酸銅,硝酸鋅和硝酸鋁的水溶液。然后向盛有去離子水的燒杯中同時滴加混合硝酸鹽溶液和1mol/L的Na2CO3水溶液,70℃下攪拌混合。沉淀后過濾,洗滌沉淀物,80℃下干燥12小時,然后500℃下焙燒16小時。
請寫出上述過程中硝酸鋁與Na2 CO3水溶液反應(yīng)的離子方程式:
(4)以DME為燃料,氧氣為氧化劑,在酸性電解質(zhì)溶液中用惰性電極制成燃料電池,則通入氧氣的電極是電源的發(fā)布:2025/1/3 8:0:1組卷:18引用:1難度:0.5