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氢能是一种理想的绿色能源,一种太阳能两步法甲烷蒸气重整制氢原理合成示意图如下,

回答下列问题:
(1)第Ⅰ步NiFe2O4(s)+CH4(g)⇌NiO(s)+2FeO(s)+CO(g)+2H2(g) ΔH1=akJ•mol-1
总反应可表示为CH4(g)+H2O(g)⇌CO(g)+3H2(g) ΔH2=bkJ•mol-1
写出第Ⅱ步反应的热化学方程式:
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步反应的lgKp-T图像如图:由图像可知a
大于
大于
b(填“大于”或“小于”),1000℃时,第Ⅱ步反应的化学平衡常数Kp=
10
10
,测得该温度下第Ⅰ步反应平衡时CH4的平衡分压p(CH4)=4.0kPa,则平衡混合气体中H2的体积分数为
58.8%
58.8%
(保留一位小数)。

(3)实验测得分步制氢比直接利用CH4和H2O反应具有更高的反应效率,原因是:
甲烷蒸气重整的过程中,NiFe2O4(s)作为催化剂,改变了反应的历程,降低了活化能,加快了反应速率
甲烷蒸气重整的过程中,NiFe2O4(s)作为催化剂,改变了反应的历程,降低了活化能,加快了反应速率

(4)第Ⅰ步反应产生的合成气(CO和H2的混合气体)可用于F-T合成(以合成气为原料在催化剂和适当条件下合成碳氢化合物的工艺过程)。合成碳氢化合物时易发生副反应CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g),如图为相同条件下用不同催化剂在不同时间段测得反应体系内CO2的体积分数,据此应选择的催化剂是
(填“Ⅰ”或“Ⅱ”),选择的依据是
催化剂Ⅱ对主反应选择性高(或催化剂Ⅱ抑制 CO2生成,减少了副产物)
催化剂Ⅱ对主反应选择性高(或催化剂Ⅱ抑制 CO2生成,减少了副产物)

【答案】NiO(s)+2FeO(s)+H2O(g)⇌NiFe2O4(s)+H2(g) ΔH=(b-a)kJ•mol-1;大于;10;58.8%;甲烷蒸气重整的过程中,NiFe2O4(s)作为催化剂,改变了反应的历程,降低了活化能,加快了反应速率;Ⅱ;催化剂Ⅱ对主反应选择性高(或催化剂Ⅱ抑制 CO2生成,减少了副产物)
【解答】
【点评】
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发布:2024/10/12 7:0:1组卷:5引用:1难度:0.5
相似题
  • 1.氢气最早于16世纪被人工制取出来,氢气是一种清洁能源。
    (1)利用光伏电池电解水制H2是氢能的重要来源。已知:H-H键、O=O键、H-O键的键能依次为436kJ•mol-1、495kJ•mol-1、463kJ•mol-1。则2H2O(g)═2H2(g)+O2(g)△H=
     
    kJ•mol-1
    (2)T1℃时,向5L恒容密闭容器中充入0.5molCH4,只发生反应2CH4(g)⇌C2H4(g)+2H2(g),达到平衡时,测得c(C2H4)=2c(CH4),CH4的转化率为
     
    ;保持其他条件不变,温度改为T2℃,经25s后达到平衡,测得c(CH4)=2c(C2H4),则0~25s内v(C2H4)=
     
    mol•L-1•s-1
    (3)CH4分解时几种气体的平衡分压(pPa)的对数值lgp与温度的关系如图所示。

    ①T℃时,向一恒容密闭容器中通入一定量的CH4(g)、C2H4(g)和H2(g),只发生反应2CH4(g)⇌C2H2(g)+3H2(g)ΔH,ΔH
     
    (填“>”或“<”)0,此时的平衡常数Kp=
     
    (用平衡分压代替浓度进行计算)Pa2
    ②若只改变一个反应条件使Kp变大,则该条件是
     
    (填标号)。
    A.减小C2H2的浓度
    B.升高温度
    C.增大压强
    D.加入合适的催化剂
    (4)工业上,以KNH2和液氨为电解质,以石墨为电极,电解液氨制备H2。阳极的电极反应式为
     
    ,一段时间后阴、阳两极收集到的气体质量之比为
     

    发布:2025/1/4 8:0:1组卷:9引用:3难度:0.5
  • 2.反应 4A(g)+5B(g)⇌4C(g)+6D(g)在 5L 的密闭容器中进行,半分钟后,C 的物质的量增 加了 0.30mol。下列叙述正确的是(  )

    发布:2024/12/30 19:30:2组卷:67引用:6难度:0.6
  • 3.将等物质的量的A、B混合于2L的密闭容器中,发生如下反应:3A(g)+B(g)⇌xC(g)+2D(g),经5min后,测得D的浓度为0.5mol/L,c(A):c(B)=3:5,C的平均反应速率为0.1mol/(L•min).求:
    (1)此时A的浓度c(A)=
     
    mol/L,反应开始前容器中的A、B的物质的量:n(A)=n(B)=
     
    mol;
    (2)B的平均反应速率v(B)=
     
    mol/(L•min);
    (3)x的值为
     

    发布:2024/12/30 19:0:1组卷:163引用:26难度:0.3
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