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解答题-原理综合题 较难0.4 引用1 组卷380
甲烷干重整(DRM)以温室气体为原料在催化条件下生成合成气CO和。体系中发生的反应有
ⅰ.
ⅱ.
ⅲ.
ⅳ.
(1)___________
(2)___________(填“高温”或“低温”)有利于反应ⅰ自发进行。
(3)起始投入各1 kmol,DRM反应过程中所有物质在100 kPa下的热力学平衡数据如图1所示。

①950℃时,向反应器中充入作为稀释气,的平衡转化率___________(填“升高”、“不变”或“降低”),理由是___________
②625℃时,起始投入、CO、各0.5 kmol,此时反应ⅱ的___________(填“>”、“=”或“<”)。
③625℃时,反应体系经过t min达到平衡状态,测得甲烷的平衡转化率为α。0~t min生成CO的平均速率为___________;用物质的量分数表示反应i的平衡常数___________(用含α的表达式表示,列计算式即可)。
(4)在Ni基催化剂表面氢助解离有两种可能路径,图2为不同解离路径的能量变化,其中吸附在催化剂表面上的物种用*标注。写出最有可能发生的“氢助解离”路径的决速步反应方程式___________

(5)对催化剂载体改性,使其形成氧空位,可减少积碳。取干燥在Ar气条件下加热,热重分析显示样品一直处于质量损失状态;X射线衍射分析结果表明随着温度升高,该晶胞边长变长,但铈离子空间排列没有发生变化。

①加热过程中,被还原为。写出该反应化学方程式___________
②加热后,当失重率(损失的质量/总质量)为2.01%时,每个晶胞拥有的的个数为___________
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知识点:盖斯定律与热化学方程式化学平衡图像分析化学平衡常数的有关计算晶胞的有关计算 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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氢能是一种极具发展潜力的清洁能源。可通过下列反应大规模制取氢气。
Ⅰ.水煤气变换反应(WGSR)
反应a:
(1)一定压强下,由最稳定单质生成1mol化合物的焓变为该物质的摩尔生成焓。已知的摩尔生成焓分别为。则的摩尔生成焓的热化学方程式为_______
(2)实验发现,其他条件不变,在相同时间内,向上述体系中投入一定量的CaO可以增大H₂的体积分数。对比实验的结果如下图所示。投入CaO时,的体积分数增大的原因为_______。投入纳米CaO装置的氢气产率更高,其原因为_______

(3)酸性溶液中电解副产物可用于生产,实现的资源化,其电极反应式为_______。生成的电极应连接电源的_______极(选填“正”或“负”)。
Ⅱ.甲烷干重整(DRM)
DRM的主要反应为:
反应b:
反应c:
该过程中会逐渐生成积碳覆盖在催化剂表面,使催化剂中毒。
(4)甲烷和二氧化碳的起始物质的量均为1mol,实验测得在0.1MPa下,平衡时各组分的量随温度变化如下图所示。已知气体分压=气体总压×气体的物质的量分数,用平衡分压代替平衡浓度可以得到平衡常数。625°C时反应c的压强平衡常数_______

(5)对催化剂载体改性,使其形成氧空位,可减少积碳。晶胞如下图所示。取干燥在Ar气条件下加热,热重分析显示样品一直处于质量损失状态;X射线衍射分析结果表明随着温度升高,该晶胞边长变长,但铈离子空间排列没有发生变化。加热后,当失重率(损失的质量/总质量)为2.32%时,每个晶胞拥有的的个数为_______

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