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工业所需氢气大部分由化学法制得,制取出过程中不可避免的会产生副产物CO、CO2、H2S等,CO选择性催化甲烷化技术可实现CO转化为CH4和H2O以达到净化氢气的目的。富氢气氛中CO和CO2甲烷化反应:...
题目内容:
工业所需氢气大部分由化学法制得,制取出过程中不可避免的会产生副产物CO、CO2、H2S等,CO选择性催化甲烷化技术可实现CO转化为CH4和H2O以达到净化氢气的目的。富氢气氛中CO和CO2甲烷化反应:
CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g)△H=-206.2kJ•mol-1
CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)△H=-165.0kJ•mol-1
回答下列问题:
(1)CO的转化率()及H2对CO的选择性()是衡量工艺优劣的重要指标。其中nco,in及分别为反应器入口CO、H2物质的量;nco,out及分别为反应器出口CO、H2的物质的量。
①以一定流速将富氢(含CO和CO2通过反应器 ,温度低于250℃时,在Ni-ZrO2-SiO2催化剂表面CO和CO2甲烷化速率均随温度升高而增大,则该温度范围内XCO将________(填“增大”“减小”或“无法判断”)。
②温度高于270℃反应CO2速率迅速增加,此时H2对CO的选择性开始________(填“升高”“下降”或“不变”)。
(2)恒温恒容条件下H2S发生分解反应,2H2S(g)2H2(g)+S2(g),初始投入2molH2S和1moH2,容器中的压强为p,一段时间后反应达到平衡,H2S的物质的量为1mol。
①则初始时H2S的分压为________ 。
②该反应的Kp=________(Kp表示分压平衡常数,分压=总压×物质的量分数)。
(3)甲烷化过程中H2S会使催化剂中毒,下是图3个H2S在催化剂表面逐步解离的能量变化图:
注:TS表示过渡状态
①(c)图中H2S的解离分为________步,决定分解速率快慢的是第________步.
②(b)图SH解离为硫原子和氢原子的反应热为________eV.
③Prodhomme研究发现H2S的解离难易与硫原子在催化剂表面吸附的多少有一定关系,观察上图预测该关系为________。
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