落实“双碳”目标,发展绿色能源,首先是对氢能源的开发利用。
利用甲烷制氢是当前研究的热点。涉及的反应如下:
反应Ⅰ:CH4(g)+H2O(g)⇌CO(g)+3H2(g)ΔH1═+206kJ⋅mol-1
反应Ⅱ:CH4(g)+2H2O(g)⇌CO2(g)+4H2(g)ΔH2═+165kJ⋅mol-1
反应Ⅲ:CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)ΔH3═-41kJ⋅mol-1
回答下列问题:
(1)反应Ⅰ的活化能为240.1kJ⋅mol-1,反应Ⅰ逆反应的活化能为 34.134.1kJ⋅mol-1。研究发现,以单一负载型Ni催化反应Ⅰ时,反应Ⅰ的逆反应在催化剂表面存在两种活性中心,分别以“*”和“#”表示,在活性位“*”上发生CO吸附,在活性位“#”上被吸附的CO发生分解反应生成表面碳,表面碳再与H2结合生成CH4,其催化反应机理的反应式如下:
ⅰ.CO+*⇌CO*快速平衡
ⅱ.CO*+#⇌O*+C#慢反应
ⅲ.C#+2H2⇌CH4+#快反应
ⅳ.快反应
反应ⅳ的反应式为 O*+H2⇌H2O+*O*+H2⇌H2O+*;反应Ⅰ逆反应的决速步骤是 ⅱⅱ(填反应序号)。
(2)T℃时,在某密闭容器中通入一定量的CH4(g)和H2O(g),加入金属镍作催化剂,在一定温度下发生上述反应。
①为提高CH4(g)的平衡转化率,除改变温度外,还可以采取的措施是 减小压强减小压强。
②恒温恒容条件下,起始时CH4(g)和H2O(g)的浓度分别为amol⋅L-1和bmol⋅L-1,达平衡时CO和CO2的浓度分别为cmol⋅L-1和dmol⋅L-1。达平衡时,H2O的浓度是 b-c-2db-c-2dmol⋅L-1,在该温度下,反应Ⅲ的标准平衡常数Kθ═d(3c+4d)c(b-c-2d)d(3c+4d)c(b-c-2d)。(用含a、b、c、d的代数式表示)[已知:分压═总压×该组分物质的量分数,对于反应dD(g)+eE(g)⇌gG(g)+hH(g),Kθ═(pGpθ)g×(pHpθ)h(pDpθ)d×(pEpθ)c,其中pθ═100kPa,pG、pH、pD、pE为各组分的平衡分压]
d
(
3
c
+
4
d
)
c
(
b
-
c
-
2
d
)
d
(
3
c
+
4
d
)
c
(
b
-
c
-
2
d
)
(
p
G
p
θ
)
g
×
(
p
H
p
θ
)
h
(
p
D
p
θ
)
d
×
(
p
E
p
θ
)
c
【答案】34.1;O*+H2⇌H2O+*;ⅱ;减小压强;b-c-2d;
d
(
3
c
+
4
d
)
c
(
b
-
c
-
2
d
)
【解答】
【点评】
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发布:2024/6/27 10:35:59组卷:33引用:2难度:0.5
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发布:2024/12/30 19:30:2组卷:67引用:6难度:0.6 -
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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
②若只改变一个反应条件使Kp变大,则该条件是
A.减小C2H2的浓度
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D.加入合适的催化剂
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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)=
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(3)x的值为发布:2024/12/30 19:0:1组卷:163引用:26难度:0.3