1 . 在碳中和背景下,氢能是新能源领域中与油气行业现有业务结合最紧密的一类,而制氢成本过高,仍是目前氢能产业发展的挑战之一、甲烷水蒸气重整制氢是目前工业制氢最为成熟的方法,涉及的主要反应如下:
反应I CH4(g) +H2O(g) CO(g) +3H2(g) ΔH1>0
反应II CH4(g) +2H2O(g) CO2(g) +4H2(g) ΔH2>0
反应III CO(g) +H2O(g) CO2(g) +H2(g) ΔH3
(1)已知部分化学键的键能数据如下表:
则ΔH3=___________ ,若反应III的正反应活化能Ea(正) =83 kJ· mol-1,则逆反应活化能Ea(逆)= ____ kJ·mol-1。
(2)①恒温条件下,在体积不变的密闭容器中充入1 mol CO(g)和2 mol H2O(g),发生反应III,欲使CO的转化率和H2的产率同时提高,可以采取的措施有___________ 。
②已知比表面积是指单位质量物料所具有的总面积。实验表明,向体系中投入CaO固体可以增大H2的体积分数,选用相同质量、不同粒径的CaO固体进行实验时,结果如图甲所示。投入微米级CaO比纳米级CaO,H2的平衡体积分数低的原因是___________ 。
③在一恒容绝热容器中以物质的量之比1:2投入CO(g)和H2O(g),发生反应III,下列物理量不再改变能说明该反应到达平衡状态的是___________ (填字母)。
A. H2体积百分含量 B.体系温度
C. CO与H2O的物质的量之比 D.混合气体密度
(3)不同压强下,按照n(CH4):n( H2O) =1:3投料发生上述三个反应,CH4的平衡转化率α(CH4)随温度的变化关系如图乙所示。
压强p1、p2、p3由大到小的顺序是___________ ,CH4的平衡转化率随温度升高而增大的原因是___________ 。
(4)一定温度下,向2 L容器中充入1 mol CH4(g)和3 mol H2O(g) ,t min后反应达到平衡,容器中CO为mmol,CO2为nmol。则tmin内CH4的消耗速率为___________ mol·L-1·min-1,反应III的压强平衡常数Kp=___________ 。(用含m,n,t的代数式表示)
反应I CH4(g) +H2O(g) CO(g) +3H2(g) ΔH1>0
反应II CH4(g) +2H2O(g) CO2(g) +4H2(g) ΔH2>0
反应III CO(g) +H2O(g) CO2(g) +H2(g) ΔH3
(1)已知部分化学键的键能数据如下表:
化学键 | O-H | H-H | C=O | C≡O( CO) |
键能/(kJ·mol -1) | 463 | 436 | 803 | 1075 |
(2)①恒温条件下,在体积不变的密闭容器中充入1 mol CO(g)和2 mol H2O(g),发生反应III,欲使CO的转化率和H2的产率同时提高,可以采取的措施有
②已知比表面积是指单位质量物料所具有的总面积。实验表明,向体系中投入CaO固体可以增大H2的体积分数,选用相同质量、不同粒径的CaO固体进行实验时,结果如图甲所示。投入微米级CaO比纳米级CaO,H2的平衡体积分数低的原因是
③在一恒容绝热容器中以物质的量之比1:2投入CO(g)和H2O(g),发生反应III,下列物理量不再改变能说明该反应到达平衡状态的是
A. H2体积百分含量 B.体系温度
C. CO与H2O的物质的量之比 D.混合气体密度
(3)不同压强下,按照n(CH4):n( H2O) =1:3投料发生上述三个反应,CH4的平衡转化率α(CH4)随温度的变化关系如图乙所示。
压强p1、p2、p3由大到小的顺序是
(4)一定温度下,向2 L容器中充入1 mol CH4(g)和3 mol H2O(g) ,t min后反应达到平衡,容器中CO为mmol,CO2为nmol。则tmin内CH4的消耗速率为
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