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解答题-原理综合题 较难0.4 引用3 组卷804
甲醇水蒸气催化重整是当前制取清洁能源氢气的主要方法，其反应机理如下：
反应I：
反应Ⅱ：
请回答下列问题：
(1)在催化剂作用下，反应I可通过如图1所示的反应历程实现催化重整，则___________。

(2)将一定量的甲醇气体和水蒸气混合反应，使用催化剂R，测得相同条件下，甲醇的转化率与CO的物质的量分数变化如图2所示。反应Ⅱ为___________反应(填“吸热”或“放热”)，选择催化剂R的作用为___________。

(3)将1mol甲醇气体和1.3mol水蒸气混合充入2L恒容密闭容器中，控制反应温度为300℃、起始压强为2.5MPa下进行反应。平衡时容器中，甲醇的转化率为___________，则反应I的平衡常数___________(列出计算式即可)。
(4)相同反应条件下，测得相同时间内甲醇水蒸气重整反应各组分的含量与反应温度关系曲线图如下，下列说法中正确的是___________。

a．升温对反应I的化学反应速率影响更大
b．该条件下催化剂活性温度高于270℃
c．催化剂的选择应考虑提高生成的选择性
d．250℃时，不小于1.3
2023·辽宁沈阳·二模
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知识点：盖斯定律及其有关计算化学平衡图像分析化学平衡常数的有关计算 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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甲醇水蒸气催化重整是当前制取清洁能源氢气的主要方法，其反应方程式为：
CH3OH(g)＋H2O(g)CO2(g)＋3H2(g) △H>0.回答下列问题：
(1)在催化剂作用下可通过三个基元反应实现催化重整，能量变化如图I所示，则H=___________。

(2)将一定量的甲醇气体和水蒸气混合反应，a、b、c、d对应四种不同催化剂。测得在300℃、320℃、340℃和360℃温度下反应4h甲醇转化率变化如图II所示。在使用催化剂b时保持反应温度为340℃，反应4 h甲醇的转化率为___________，判断依据是___________。
(3)1 mol甲醇气体和1.2 mol水蒸气混合充入1 L恒容密闭容器中，控制反应温度为300℃、起始压强为2.0 MPa下进行反应，存在副反应：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)。平衡时容器中n(CH3OH)=n(CO)=0.1 mol，此时H2O的浓度为___________，甲醇的转化率为___________，则甲醇水蒸气重整反应的平衡常数Kp=___________(结果保留一位小数)。
(4)研究表明，甲醇水蒸气重整反应速率表达式为v=kP0.26(CH3OH)P0.03(H2O)P-0.2(H2)，k随温度升高而增大。反应体系中水醇比影响催化剂活性，进而影响甲醇转化率和产氢速率，如图所示。提高重整反应速率的合理措施为___________。
催化剂对无机化工和有机化工生产都有重要的作用。回答下列问题：
(1)N2与H2在固体催化剂表面合成NH3的反应历程及势能面如下图(部分数据省略)，其中吸附在催化剂表面的物种用*标注。

氨气的脱附是_______ (填“吸热”或 “放热”)过程，合成氨的热化学方程式为_______。
(2)甲醇水蒸气催化重整是当前制取清洁能源氢气的主要方法，其反应方程式为CH3OH(g) + H2O(g) CO2(g)+3H2(g) △H>0。
①将一定量的甲醇气体和水蒸气混合反应，a、b、c、d对应四种不同催化剂。测得在300℃、320℃、340℃和360℃温度下反应4h甲醇转化率变化如图所示。在使用催化剂b时保持反应温度为340℃，反应4h甲醇的转化率为_______，判断依据是_______。

②1 mol甲醇气体和1.2 mol水蒸气混合充入1 L恒容密闭容器中，控制反应温度为300℃、起始压强为2.0 MPa下进行反应，存在副反应：CO2(g)+ H2(g) CO(g)+H2O(g)。平衡时容器中n(CH3OH)= n(CO)=0.1 mol，此时H2O的浓度为_______，甲醇的转化率为_______。
甲烷—水蒸气催化重整是制备氢气的方法之一，反应如下：
I．
II．
回答下列问题：
(1) ___________，该反应的平衡常数表示为___________(用、表示)。
(2)在160℃、200℃条件下，分别向两个2L的恒容密闭容器中充入和发生反应，实验测得两个容器中CO(g)或的物质的量(n)随时间(t)的变化关系如图甲所示。
   
①(正)___________(逆)(填“>”“<”或“=”)；ac段内，___________。
②曲线bd对应反应温度为___________，该温度下___________。
(3)将和按物质的量之比1∶3通入反应器中，保持压强不变，发生反应I、II，平衡时各组分的物质的量分数随温度变化的关系如图乙所示。
   
①下列说法正确的是___________。
A．反应I在低温时易自发进行
B．其他条件不变，使用更高效的催化剂，可以提高原料的平衡转化率
C．一定温度下，当混合气体密度不再改变时，反应I、II均达到平衡状态
②的物质的量分数在740℃后下降，原因是___________。

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