19.據(jù)國際能源署預(yù)測,2050年氫燃料電池汽車的比重將提高至15%。
Ⅰ.天然氣(CH
4)和H
2O重整制氫
反應(yīng)①:CH
4(g)+H
2O(g)?CO(g)+3H
2(g)ΔH
l反應(yīng)②:CO(g)+H
2O(g)?CO
2(g)+H
2(g)ΔH
2=-41.0kJ?mol
-1(1)已知H
2O(g)?H
2O(l)ΔH=-44.0kJ?mol
-1,相關(guān)物質(zhì)的燃燒熱如下表,則ΔH
1=
。
物質(zhì) |
CH4(g) |
CO(g) |
H2(g) |
燃燒熱(kJ?mol-1) |
890.3 |
282.8 |
285.8 |
(2)700℃時,向一恒容容器中投入1MPaCH
4和3MPaH
2O,達到平衡時CO、CO
2的分壓分別為aMPa和bMPa,則反應(yīng)①的平衡常數(shù)K
p=
。
(3)H
2的平衡產(chǎn)率隨反應(yīng)溫度的變化關(guān)系如圖1所示。請從平衡移動的角度解釋T>600℃時,H
2的平衡產(chǎn)率幾乎不變的原因
。
(4)已知反應(yīng)③:CaO(s)+CO
2(g)?CaCO
3(s)ΔH
3=-178.8kJ?mol
-1。研究發(fā)現(xiàn)加入適量CaO有利于重整制氫,如圖1所示。加入CaO的優(yōu)點有
(填字母)。
A.促進反應(yīng)②平衡正向移動,提高H
2的平衡產(chǎn)率
B.消耗CO
2,提高H
2的純度
C.反應(yīng)③放熱,為重整體系提供能量
D.減少CO
2排放,有利于碳中和
Ⅱ.氨硼烷(NH
3BH
3,熔點104℃)水解制氫
(5)1mol NH
3BH
3完全水解可以生成3mol H
2和一種可溶性的含氧酸鹽(N、B均未變價),請寫出NH
3BH
3完全水解的離子反應(yīng)方程式
。
(6)吉林大學(xué)于吉紅院士團隊研究發(fā)現(xiàn)Pt催化劑上NH
3BH
3的水解速度主要受H
2O和NH
3BH
3脫氫反應(yīng)的影響,如圖2所示。請寫出決速步的化學(xué)反應(yīng)方程式
。