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解答题-原理综合题 适中0.65 引用1 组卷164
氢能源是最具应用前景的能源之一,高纯氢的制备是目前的研究热点。甲烷水蒸气催化重整是制备高纯氢的方法之一。
Ⅰ.一种利用太阳能催化该反应的原理如图1所示,以气体分压(单位为kPa)表示的各步反应的平衡常数()与温度(T)变化关系如图2所示。
   
(1)根据图1分析该反应的催化剂为___________
(2)甲烷水蒸气重整制氢反应___________0(填“>”“<”或“=”),该反应在___________(填“高温”或“低温”)条件下容易自发进行。
Ⅱ.甲烷水汽重整反应是我国主要的制氢技术,有关反应如下:
反应ⅰ:   
反应ⅱ:   
(3)对于反应ⅰ,下列叙述正确的是___________(填标号)。
A.恒温、恒容条件下,加入水蒸气,活化分子百分数增大,反应速率增大
B.升高温度,活化分子百分数增大,有效碰撞频率增大,反应速率增大
C.恒温、恒容条件下,加入惰性气体,压强增大,的平衡转化率减小
D.加入合适的催化剂,同时降低反应温度,能实现单位时间内转化率不变
(4)一定温度下,向恒容密闭反应器中通入,起始时的分压分别为,发生反应ⅰ和反应ⅱ。反应进行时达到平衡状态,此时的分压分别为
的平衡分压为___________MPa(用含m,n的代数式表示,下同)。
②反应ⅱ的___________(用平衡时各物质的分压代替物质的量浓度)。
③复合载氧体可以氧化甲烷制取合成气(),如图为350℃时载氧体的质量与时间的关系[一定条件下有积碳反应发生,反应ⅲ:或反应ⅳ:]。
   
从开始到的时候,曲线呈下降趋势的原因主要是甲烷还原载氧体,载氧体失去氧而出现失重的情况;反应在时,出现了一个短暂的小平台,其主要的原因是___________
22-23高二下·湖北武汉·期末
知识点:温度对化学平衡移动的影响化学平衡常数的有关计算复合判据 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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甲烷水汽重整反应是我国主要的制氢技术,有关反应如下:
反应i:
反应ii:
回答下列问题:
(1)反应i、反应ii的平衡常数分别为,反应温度为T℃。
(1)b______(填“<”或“>”)0。
②对于反映i,(为速率常数,仅与温度有关)。向等压密闭容器中充入仅发生反应i,达到平衡后生成。下列说法不正确的是___________(填标号)。
A.的体积分数保持不变能判断反应处于平衡状态
B.及时分离出,有利于提高甲烷的转化率
C.1000℃时,一定小于
D.其他条件不变,达平衡后再向容器中充入,则
(2)一定温度下,向恒容密闭反应器中通入,起始时的分压分别为,发生反应i和反应ii.反应进行时达到平衡状态,此时CO、的分压分别为
的平衡分压为___________(用含m,n的代数式表示,下同)。
②反应ii的___________(用平衡时各物质的分压代替物质的量浓度)。
(3)复合载氧体可以氧化甲烷制取合成气(),如图为350℃时载氧体的质量与时间的关系[一定条件下有积碳反应发生,反应iii:或反应iv:]。
   
①从开始到的时候,曲线呈下降趋势的原因主要是甲烷还原载氧体,载氧体失去氧而出现失重的情况;反应在时,出现了一个短暂的小平台,其主要的原因是___________
②已知,反应iii和反应iv的与温度的关系如图所示,则350℃时,主要发生的积碳反应是___________,共理由是___________
   
甲烷水汽重整反应是我国主要的制氢技术,有关反应如下:
反应i:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) H1=akJ·mol-1
反应ii:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) H2=bkJ·mol-1
回答下列问题:
(1)反应i、反应ii的平衡常数分别为K1=1.198×、K2=1.767×,反应温度为T℃。
①随着温度的升高,K1____(填“增大”“减小”或“不变”),H2____(填“<”或“>”)0。
②对于反应i,v=kc(CH4)•c(H2O),v=kc(CO)•c3(H2)(k、k为速率常数,仅与温度有关)。向等压密闭容器中充入2molCH4、2molH2O仅发生反应i,达到平衡后生成1molCO和3molH2。下列说法正确的是____(填字母)。
A.CO的体积分数保持不变能判断反应处于平衡状态
B.及时分离出CO,有利于提高甲烷的转化率和正反应速率
C.温度升高,k和k均增大,且k增大的倍数大于k增大的倍数
D.其他条件不变,达平衡后再向容器中充入1molCH4、1molH2O、1molCO、3molH2,则v>v
(2)一定温度下,向恒容密闭反应器中通入CH4和H2O(g),起始时CH4和H2O(g)的分压分别为1MPa、3MPa,发生反应i和反应ii。反应进行t1min时达到平衡状态,此时CO、CO2的分压分别为mMPa、nMPa。
①H2(g)的平衡分压为_____MPa(用含m、n的代数式表示,下同)。
②反应i前tmin的平均速率v(CH4)=_____MPa·min-1
③反应ii的Kp=____(用平衡时各物质的分压代替物质的量浓度)。
(3)载氧体Fe2O3、载氧体CeO2和复合载氧体均可以氧化甲烷制取合成气(CO、H2),载氧体的质量与时间的关系如图所示(一定条件下有积碳反应发生:CH4=C+2H2)。

①由图可知反应性能最好的是_____(填“Fe2O3”“CeO2”或“复合载氧体”)。
②从开始到13min的时候,曲线呈下降趋势的原因主要是甲烷还原载氧体,载氧体失去氧而出现失重的情况;反应在13~15min时,出现了一个短暂的小平台,其主要的原因是____
甲烷水汽重整反应是我国主要的制氢技术,有关反应如下:
反应i:
反应ii:
回答下列问题:
反应、反应的平衡常数分别为,反应温度为
(1)b_____(填“<”或“>”)0.
(2)对于反应i,(为速率常数,仅与温度有关)。向等压密闭容器中充入仅发生反应,达到平衡后生成。下列说法不正确的是_____(填标号)。
A.的体积分数保持不变能判断反应处于平衡状态
B.及时分离出,有利于提高甲烷的转化率
C.1000°C时,k一定小于k
D.其他条件不变,达平衡后再向容器中充入,则
(3)一定温度下,向恒容密闭反应器中通入,起始时的分压分别为,发生反应和反应ii.反应进行时达到平衡状态,此时的分压分别为
的平衡分压为_____用含的代数式表示,下同)。
②反应ii的_____(用平衡时各物质的分压代替物质的量浓度)。
(4)复合载氧体可以氧化甲烷制取合成气,如图为时载氧体的质量与时间的关系[一定条件下有积碳反应发生,反应iii:或反应iv:
   
①从开始到的时候,曲线呈下降趋势的原因主要是甲烷还原载氧体,载氧体失去氧而出现失重的情况;反应在时,出现了一个短暂的小平台,其主要的原因是_____
②已知,反应iii和反应iv的与温度的关系如图所示,则时,主要发生的积碳反应是_____,共理由是_____
   
(5)在混合导体透氧膜反应器中只需一步就可同时制备氨合成气和液体燃料合成气,其工作原理如图所示。
   
①膜I侧发生的反应为_____
②膜II侧相当于原电池的_____极,膜II侧发生的反应为_____

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