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解答题-原理综合题 适中0.65 引用1 组卷54
煤和甲烷既是重要的常用燃料,又是重要的化工原料。根据题意,回答下列问题:
Ⅰ.煤制天然气过程中,存在多种化学反应,其中在煤气化装置中发生反应①,而在水气变换装置中发生反应②
(1)煤气化前,需要通入一定量的氧气与碳发生燃烧反应,请利用平衡移动原理说明通入氧气的作用:_______
(2)如图表示发生反应①后进入反应②装置的与反应②中平衡转化率、温度的变化关系。

为0.8,一定量的煤和水蒸气经反应①和反应②后,得到的物质的量之比为1∶3,则反应②所对应的温度是_______(填“”“”或“”)。
Ⅱ.甲烷重整技术主要是利用甲烷和其他原料来制备合成气(的混合气体)。现在常见的重整技术有甲烷—二氧化碳重整、甲烷—水蒸气重整,其反应分别为
(3)通过计算机模拟甲烷—水蒸气重整实验测得,在操作压强为、水碳比为1.0、温度为,反应达到平衡时,的物质的量分数为0.6,已知该反应的速率方程,式中k为速率常数,p为气体分压(气体分压=总压×气体物质的量分数),则此时该反应速率_______(用含k的式子表示);时,该反应的压强平衡常数_______(用平衡分压代替平衡浓度计算)。
2023高三·全国·专题练习
知识点:化学反应速率计算化学平衡的移动及其影响因素 答案解析 【答案】很抱歉,登录后才可免费查看答案和解析!
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以沼气(CH4)为原料制H2和CO合成气,再进一步合成甲醇等燃料,具有广阔的应用前景。在一定条件下,沼气的转化原理为:
水蒸气重整:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) ΔH1
水煤气变换:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH2
甲烷二氧化碳重整:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) ΔH3
对应的平衡常数分别为Kp1、Kp2、Kp3。请回答:
(1)甲烷水蒸气重整、水煤气变换反应的平衡常数的自然对数lnKp与温度的关系如图所示:

①甲烷水蒸气重整反应能够自发进行的条件是___________(填“低温”、“高温”或“任何温度”),ΔH1___________ΔH3(填“小于”、“大于”或“等于”);图中Q点时,Kp3=___________
②通过计算机模拟甲烷水蒸气重整反应实验测得,在操作压强为0.1Mpa、水碳比n(H2O)/n(CH4)为1.0,温度为900℃,反应达到平衡时,H2的物质的量分数为0.6。已知该反应的速率方程υ=kp(CH4)/p(H2),式中k为速率常数,p为气体分压,气体分压=总压×气体物质的量分数,则此时该反应速率υ=______(用含k的式子表示)。
(2)通过计算机模拟操作压强为0.1Mpa、温度为900℃时的甲烷水蒸气重整反应实验,已知起始水碳比n(H2O)/n(CH4)为1.0,测得反应达到平衡时,H2的物质的量分数为0.5。已知该反应的速率方程υ=kp(CH4)/p(H2)(式中k为速率常数,p为气体分压,气体分压=总压×气体物质的量分数),则此时该反应的速率υ=_______(用含k的式子表示);900℃时,该反应的压强平衡常数Kp1=________
(3)甲烷二氧化碳重整反应催化转化原理如图所示,假设各步反应均转化完全,若投料比n(CO2)/n(CH4)=1.0,可导致催化剂CaO失效,原因是___________

(4)CO和H2可做燃料电池的燃料。一种熔融碳酸盐燃料电池的工作原理如图所示。电极A上H2参与的电极反应为___________。假设催化炉产生的CO与H2物质的量之比为1︰2。电极A处产生的CO2有部分参与循环利用,其利用率为___________%。

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