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解答题-原理综合题 适中0.65 引用1 组卷39
2021年以来,全国十六个省市将氢能源写入“十四五”规划中,氢能是助力“碳达峰、碳中和”战略目标实现的重要新能源,以CH4为原料制H2具有广阔的应用前景。在一定条件下CH4与CO2催化重整制涉及以下反应:
主反应:CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g) H1=+248 kJ·mol-1
副反应:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) H2=+41 kJ·mol-1
(1)写出CH4与H2O反应生成CO和H2的热化学方程式___________
(2)我国学者模拟主反应重整制H2,研究在Pt-Ni合金和Sn-Ni合金催化下。甲烷逐级脱氢的反应。不同催化剂的甲烷脱氢反应历程与相对能量关系如图所示(*表示吸附在催化剂表面的物质,吸附过程产生的能量称为吸附能)。

使用Sn-Ni合金作为催化剂的历程中最大能垒___________eV;脱氢反应阶段选择Pt-Ni合金作为催化剂效果更好,理由是___________
(3)恒压P0条件下,CO2与CH4以等物质的量投料进行催化重整实验,CO2和CH4的平衡转化率随温度的变化曲线如图所示。

①曲线___________(填“A”或“B”)表示CO2的平衡转化率。
②X点的速率:v(正)___________v(逆)(填“>”“<”或“=”)。
③800 K时,主反应的平衡常数Kp=___________(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
(4)科学家研发出一种新系统,通过“溶解”水中的CO2触发电化学反应,该装置可有效减少碳的排放,并得到氢能源,其工作原理如图所示。则生成H2的电极反应式为___________
23-24高二上·湖北宜昌·阶段练习
知识点:盖斯定律与热化学方程式催化剂对化学反应速率的影响化学平衡常数的有关计算原电池电极反应式书写 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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CO2-CH4催化重整是减缓温室效应、实现碳中和的重要方式,其主反应为CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g) △H=+247kJ•mol-1,反应体系还涉及以下副反应:
i.CH4(g)C(s)+2H2(g) △H1=+75.0kJ•mol-1
ii.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H2=+41.0kJ•mol-1
iii.CO(g)+H2(g)C(s)+H2O(g) △H3
(1)反应iii的△H3=_______kJ•mol-1
(2)我国学者对催化重整的主反应通过计算机模拟进行理论研究,提出在Pt-Ni或Sn-Ni合金催化下,先发生甲烷逐级脱氢反应,其反应历程(能垒图)如图1所示。*表示吸附在催化剂表面,吸附过程产生的能量称为吸附能。(已知:气固相催化反应的表面反应过程由吸附、表面反应、脱附步骤形成)
   
①该历程中最大垒能为______eV;对于CH4*=C*+4H*,其它条件相同,Pt-Ni与Sn-Ni合金催化下的△E不相等的原因是______
②其它条件相同时,催化重整的主反应在不同催化剂下反应相同时间,CO的产率随反应温度的变化如图2所示。A是______合金催化下CO的产率随温度的变化曲线,A、B曲线到达W点后重合,原因是______
   
(3)在恒容密闭容器中通入1molH2及一定量CO,发生反应iii,CO的平衡转化率随n(CO)及温度变化如图3所示。
   
①A、B两点对应的CO正反应速率v(A)______(填“>”“=”或“<”,下同)v(B),B和D两点对应的反应温度TB______TD
②已知反应速率v=kx(CO)x(H2),v=kx(H2O),k为反应速率常数,x为气体的体积分数,在达到平衡状态为C点的反应过程(此过程为恒温)中,当某时刻CO的转化率刚好达到60%时,c[H2(g)]=0.4mol•L-1,则=______

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