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绿色能源是未来能源发展的方向,积极发展氢能,是实现“碳达峰、碳中和“的重要举措。回答下列问题:
(1)通过生物柴油副产物甘油制取H2正成为绿色能源的一个重要研究方向。生物甘油水
蒸气重整制氢的主要反应如下:
Ⅰ.C3H8O3(g)⇌3CO(g)+4H2(g)ΔH1=+251kJ•mol-1
Ⅱ.CO(g)+H2(g)⇌CO2(g)+H2(g)ΔH2=-41kJ•mol-1
①反应Ⅰ能够自发进行的条件是
高温
高温
(填“高温“、“低温“或“任何温度“)。
②重整总反应C3H8O3(g)+3H2O(g)⇌3CO2(g)+3H2(g)的ΔH3=
+128 kJ•mol-1
+128 kJ•mol-1

(2)大量研究表明Pt12Ni、Sn12Ni、Cu12Ni三种双金属合金团簇均可用于催化DRM反应(CH4+CO2⇌2CO+2H2),在催化剂表面涉及多个基元反应,其中甲烷逐步脱氢过程的能量变化如图甲所示(吸附在催化剂表面上的物种用*标注,TS1、TS2、TS3、TS4分别表示过渡态1、过渡态2、过渡态3、过渡态4)。下列说法不正确的是
AC
AC
(填字母)。
A.Pt12Ni、Sn12Ni、Cu12Ni催化甲烷逐步脱氢过程的速率分别为v1、v2、v3,则v1>v2>v3
B.Pt12Ni、Sn12Ni、Cu12Ni催化甲烷逐步脱氢过程中活化能最大的反应步骤是CH3*=CH2*+H*
C.DRM反应中伴随非极性键的断裂和生成

(3)甲烷裂解制氢的反应为CH4(g)=C(s)+2H2(g)ΔH=+75kJ•mol-1,Ni可作该反应的催化剂。CH4在催化剂孔道表面反应时,若孔道堵塞会导致催化剂失活。其他条件相同时,随时间增加,温度对Ni催化剂催化效果的影响如图乙所示。考虑综合因素,使用催化剂的最佳温度为
600℃
600℃
;65O℃条件下,1OOOs后,氢气的体积分数快速下降的原因是
温度升高反应速率加快,催化剂内积碳量增加,催化剂快速失活
温度升高反应速率加快,催化剂内积碳量增加,催化剂快速失活

(4)我国科技工作者发明了一种电化学分解甲烷的方法,从而实现了碳和水的零排放方式生产氢气,电化学反应机理如图所示。阳极的电极反应式为
CH4-4e-+2O2-=CO2+2H2
CH4-4e-+2O2-=CO2+2H2


(5)在催化剂作用下H2还原N2O的反应如下:H2(g)+N2O(g)⇌H2O(g)+N2g)ΔH<O。已知该反应的v=kc(N2O)•c(H2),v=kc(N2)•c(H2O),k、k分别为正、逆反应速率常数。该反应的lgk、lgk随温度倒数变化的曲线如图所示。表示lgk变化的是曲线
b
b
(填“a“或“b“),M点对应温度下的平衡常数K=
1
1

【答案】高温;+128 kJ•mol-1;AC;600℃;温度升高反应速率加快,催化剂内积碳量增加,催化剂快速失活;CH4-4e-+2O2-=CO2+2H2;b;1
【解答】
【点评】
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发布:2024/6/27 10:35:59组卷:30引用:1难度:0.6
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    发布:2025/1/6 6:0:5组卷:31引用:4难度:0.7
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    ②CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g)△H2=+41.2kJ•mol-1

    发布:2025/1/6 6:0:5组卷:90引用:3难度:0.5
  • 3.现代工业将煤汽化,既可以提高燃料的利用率、减少CO、SO2等的排放,又可以扩大水煤气的用途.甲醇是一种可再生能源,具有开发和应用的广阔前景,工业上一般可采用水煤气来合成甲醇CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g).

    (1)如图1是该反应在不同温度下CO的转化率随时间变化的曲线.
    ①T1和T2温度下的平衡常数大小关系是K1
    K2(填“>”、“<”或“=”).
    ②以下有关说法正确的是
     

    a.恒温、恒容条件下,容器内的压强不发生变化则可逆反应达到平衡
    b.一定条件下,H2的消耗速率是CO的消耗速率的2倍时可逆反应达到平衡
    c.使用合适的催化剂能缩短达到平衡的时间并提高CH3OH的产率
    d.某温度下,将2molCO和6molH2充入2L的密闭容器中,充分反应,达到平衡后,测得c(CO)=0.2mol/L,则CO的转化率为80%
    (2)已知在常温常压下①2CH3OH(1)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g)△H=-akJ•mol-1
    ②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)△H=-bkJ•mol-1③H2O(g)=H2O(1)△H=-ckJ•mol-1
    则:CH3OH(1)+O2(g)=CO(g)+2H2O(1)△H=
     
    kJ•mol-1
    (3)2009年10月,中国科学院长春应用化学研究所在甲醇燃料电池技术方面获得新突破,组装出了自呼吸电池及主动式电堆.甲醇燃料电池的工作原理如图2所示.
    ①该电池正极的电极反应式为
     

    ②工作一段时间后,当6.4g甲醇完全反应生成CO2时,有
     
    个电子发生转移.
    (4)以上述电池做电源,用图3所示装置,在实验室中模拟铝制品面“钝化”处理的过程中,发现溶液逐渐变浑浊,原因是
     
     
    (用相关的电极反应式和离子方程式表示)

    发布:2024/12/30 14:0:1组卷:26引用:3难度:0.5
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