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解答题-原理综合题 适中0.65 引用1 组卷43
甲烷干重整(DRM)以温室气体CH4和CO2为原料在催化条件下生成合成气CO和H2.体系中发生的反应有
ⅰ．CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) △H1=+247kJ/mol
ⅱ．CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H2=+41kJ。mol1
ⅲ．CH4(g)C(s)+2H2(g) △H3=+74.9kJ/mol
ⅳ．2CO(g)C(s)+CO2(g) △H4
(1)△H4=___________ kJ/mol。
(2)___________(填“高温”或“低温”)有利于反应ⅰ自发进行。
(3)起始投入CH4和CO2各1kmol，DRM反应过程中所有物质在100kPa下的热力学平衡数据如图1所示。

①950℃时，向反应器中充入N2作为稀释气，CH4的平衡转化率___________(填“升高”、“不变”或“降低”)，理由是___________。
②625℃时，起始投入CH4、CO2、H2、CO、H2O各0.5kmol，此时反应ⅱ的v正___________v逆(填“>”“=”或“<”)。
(4)CO2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。

①Ni的价层电子排布式为___________。
②写出最有可能发生的“氢助解离”路径的决速步反应方程式___________。
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知识点：盖斯定律的应用化学平衡的移动及其影响因素化学平衡图像分析 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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甲烷干重整(DRM)以温室气体和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)起始投入和各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___________。
甲烷干重整（DRM）以温室气体和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)起始投入和各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。
①Ni的价层电子排布式为______；
②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2.32%时，每个晶胞拥有的的个数为______。
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，反应体系还涉及以下副反应：
i.CH4(g)⇌C(s)+2H2(g) △H1=+75.0kJ/mol
ii.CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g) △H2=+41.0kJ/mol
iii.CO(g)+H2(g)⇌C(s)+H2O(g) △H3=-131.0kJ/mol
(1)主反应的△H=_______kJ/mol。
(2)我国学者对催化重整的主反应进行理论研究，提出在Pt—Ni或Sn—Ni合金催化下，先发生甲烷逐级脱氢反应，其反应历程如图所示(*表示吸附在催化剂表面)。

①该历程中最大能垒E(正)=_______eV/mol；
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所示：

B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，请解释原因_______。
(3)在1L恒容密闭容器中通入1molH2及一定量CO，反应ⅲ中CO的平衡转化率随n(CO)及温度变化如图：

①A、B两点对应的CO正反应速率v正(A)_______v正(B)(填“<”“=”或“>”，下同)，B和C两点对应的反应温度TB_______TC。
②已知反应速率v正=k正x(CO)x(H2)，v逆=k逆x(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D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，=_______。(用含k正和k逆的式子表示)

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