关于水煤气变换反应CO(g)+H2O⇌CO2(g)+H2(g)(简称WGS),目前普遍接受的表面氧化还原机理的可能基元反应步骤如下:
①H2O+*⇌H2O*②H2O*+*⇌OH*+H*③OH*+*⇌O*+H*④2H*+*⇌H2+2*⑤CO+*⇌CO*⑥CO*+O*⇌CO2*+*⑦CO2*⇌CO2+*
其中*表示催化剂表面活性位,X*表示金属表面吸附物种。
表1 WGS反应中可能基元反应步骤的活化能数值(单位:kJ•mol-1)

注:表中X(111)表示不同金属的同一晶面,110与111表示不同晶面。
(1)分析表中数据,该机理中WGS反应的速率控制步骤是②②。(填序号)
(2)由表中数据可计算Cu(111)催化WGS反应的焓变△H=-44-44kJ•mol-1。

(3)WGS反应的速率表达式:v正=k正•c(CO)•c(H2O),v逆=k逆•c(CO2)•c(H2)(k正、k逆为化学反应速率常数,只与温度有关)。图1是反应速率常数的自然对数与温度倒数的关系图象。由图1可判断550K~600K温度范围内,四种催化剂中活性最好的是Cu(110)Cu(110)。
(4)已知T1时WGS反应的KP=18.温度分别为T2、T3(已知T1>T2>T3)时WGS反应中CO和CO2分压随时间变化关系如图2所示,催化剂为Au(111),实验初始时体系中的p(H2O)和p(CO)相等,p(CO2)和p(H2)相等。则T2时,表示p(CO)、p(CO2)的曲线分别是dd、aa;T2、T3时WGS反应的KP分别为2525、4949。
【答案】②;-44;Cu(110);d;a;25;49
【解答】
【点评】
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发布:2024/6/27 10:35:59组卷:48引用:1难度:0.2
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