氢能源是最具应用前景的能源之一,高纯氢的制备是目前的研究热点。甲烷水蒸气催化重整是制高纯氢的方法之一。
(1)反应器中初始反应的生成物为H2和CO2,其物质的量之比为4:1,甲烷和水蒸气反应的方程式是CH4+2H2O 催化剂 4H2+CO2CH4+2H2O 催化剂 4H2+CO2。
(2)已知反应器中还存在如下反应:
i.CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)△H1
ii.CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)△H2
iii.CH4(g)=C(s)+2H2(g)△H3
……
反应iii为积炭反应,利用△H1和△H2计算△H3时,还需要利用2H2(g)+CO2(g)=C(s)+2H2O(g)或C(s)+CO2(g)=2CO(g)2H2(g)+CO2(g)=C(s)+2H2O(g)或C(s)+CO2(g)=2CO(g)(写化学方程式)反应的△H。
(3)反应物投料比采用n(H2O):n(CH4)=4:1,大于反应的计量数之比,目的是abcabc(填字母)。
a.促进CH4转化 b.促进CO转化为CO2 c.减少积炭生成
(4)用CaO可以去除CO2.H2体积分数和CaO消耗率随时间变化关系如图所示。从t1时开始,H2体积分数显著降低,单位时间CaO消耗率降低降低(填“升高”“降低”或“不变”)。此时CaO消耗率约为35%,但已失效,因为此时CaO主要发生了CaO+H2O=Ca(OH)2CaO+H2O=Ca(OH)2(写化学方程式)反应而使(1)中反应平衡向逆方向逆方向移动。

(5)以甲醇为燃料,氧气为氧化剂,KOH溶液为电解质溶液,可制成燃料电池。以此电池作电源,在实验室中模拟铝制品表面“钝化”处理过程(装置如图所示)。其中物质a是氧气(O2)氧气(O2),电源负极电极反应为CH3OH-6e-+8OH-═CO32-+6H2OCH3OH-6e-+8OH-═CO32-+6H2O。“钝化”装置中阳极电极反应为2Al-6e-+3H2O=Al2O3+6H+2Al-6e-+3H2O=Al2O3+6H+。

催化剂
催化剂
【答案】CH4+2H2O 4H2+CO2;2H2(g)+CO2(g)=C(s)+2H2O(g)或C(s)+CO2(g)=2CO(g);abc;降低;CaO+H2O=Ca(OH)2;逆方向;氧气(O2);CH3OH-6e-+8OH-═CO32-+6H2O;2Al-6e-+3H2O=Al2O3+6H+
催化剂
【解答】
【点评】
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发布:2024/8/16 17:0:1组卷:11引用:2难度:0.6
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