首页 > 中学化学试题 > 题目详情
(11分)甲烷水蒸气催化重整(SMR)是传统制取富氢混合气的重要方法,具有工艺简单、成本低等优点。回答下列问题: (1)已知1000 K时,下列反应的平衡常数和反应热: ①CH4(g) C(s)+2H...
题目内容:
(11分)甲烷水蒸气催化重整(SMR)是传统制取富氢混合气的重要方法,具有工艺简单、成本低等优点。回答下列问题:
(1)已知1000 K时,下列反应的平衡常数和反应热:
①CH4(g) C(s)+2H2(g) K1=10.2 ΔH1
②2CO(g) C(s)+CO2(g) K2=0.6 ΔH2
③CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) K3=1.4 ΔH3
④CH4(g)+2H2O(g) CO2(g)+4H2(g) K4 ΔH4(SMR)则1000 K时,K4=____________;ΔH4=_________(用ΔH1、ΔH2、ΔH3来表示)。
(2)在进入催化重整装置前,先要对原料气进行脱硫操作,使其浓度为0.5 ppm以下。脱硫的目的为______________。
(3)下图为不同温度条件下电流强度对CH4转化率的影响。由图可知,电流对不同催化剂、不同温度条件下的甲烷水蒸气催化重整反应均有着促进作用,则可推知ΔH4____0(填“>”或“<”)。
(4)下图为不同温度条件下6小时稳定测试电流强度对H2产率的影响。由图可知,随着温度的降低,电流对H2产率的影响作用逐渐____________(填“增加”“减小”或“不变”),600 ℃时,电流对三种催化剂中的____________(用图中的催化剂表示式回答)影响效果最为显著,当温度高于750 ℃时,无论电流强度大小,有无催化剂,H2产率趋于相同,其原因是______________。
(5)我国科学家对甲烷和水蒸气催化重整反应机理也进行了广泛研究,通常认为该反应分两步进行。第一步:CH4催化裂解生成H2和碳(或碳氢物种),其中碳(或碳氢物种)吸附在催化剂上,如CH4→Cads/[C(H)n]ads+(2–)H2;第二步:碳(或碳氢物种)和H2O反应生成CO2和H2,如Cads/[C(H)n]ads +2H2O→CO2 +(2+)H2。反应过程和能量变化残图如下(过程①没有加催化剂,过程②加入催化剂),过程①和②ΔH的关系为:①_______②(填“>”“<”或“=”);控制整个过程②反应速率的是第_______步,其原因为____________________________。
本题链接: