“推動綠色發(fā)展，繪就綠水青山齊魯畫卷”是山東“十四五”時期的戰(zhàn)略任務之一。采用鎳系催化劑的水煤氣（主要有效成分為CO和H2）甲烷化是推動綠色發(fā)展的有效途徑，該過程中涉及的反應有：
CO（g）+3H2（g）?CH4 （g）+H2O（g）△H1=-206kJ?mol-1①
2CO（g）?C（s）+CO2（g）△H2=-173 kJ?mol-1②
CO（g）+H2 O（g）?CO2（g）+H2（g）△H3=-41kJ?mol-1③
已知：反應①稱為甲烷化反應；CO轉(zhuǎn)化率α（CO）=L（CO進口）-L（CO出口）L（CO進口）×100%，甲烷的選擇性S（CH4）=L（CH4出口）L（CO進口）-L（CO出口）×100%，兩式中的L為進口或出口流量（mL?min-1）。
回答下列問題：
（1）相應條件下，用焦炭與水蒸氣制取水煤氣的熱化學方程式為 C（s）+H2O（g）?CO（g）+H2（g）△H=+132kJ/molC（s）+H2O（g）?CO（g）+H2（g）△H=+132kJ/mol。
（2）積碳會造成催化劑性能大幅度下降。向反應器中通入水蒸氣可有效抑制積碳現(xiàn)象，但過量的水蒸氣會對生產(chǎn)造成不利。下列說法正確的是 CC。（填標號）
A.積碳會導致反應的平衡常數(shù)減小，影響反應發(fā)生
B.通入水蒸氣抑制積碳現(xiàn)象，反應③重新達到平衡后，正反應速率增大，逆反應速率減小
C.加入過量的水蒸氣會抑制反應①的進行，使CH4的產(chǎn)率降低
適當增大氫碳比[n（H2）n（CO）]也可有效抑制積碳實驗表明當氫碳比逐漸增加到3的過程中，既提高了CO平衡轉(zhuǎn)化率和CH4選擇性，又有效抑制了積碳現(xiàn)象主要原因是 氫碳比逐漸增加到3時，促進①平衡正向移動，反應②平衡逆向移動氫碳比逐漸增加到3時，促進①平衡正向移動，反應②平衡逆向移動。
（3）當氫碳比為3時，CO的轉(zhuǎn)化率和CH4的選擇性與不同的氫氣流速變化關系如圖所示。
氫氣流速低于或高于2000h-1都不利于甲烷化反應，可能的原因是 氫氣流速過低導致H2供給量不足，CH4選擇性差，不利于甲烷化反應；氫氣流速過高導致H2停留時間短，H2與催化劑接觸時間不足，導致催化效率不佳氫氣流速過低導致H2供給量不足，CH4選擇性差，不利于甲烷化反應；氫氣流速過高導致H2停留時間短，H2與催化劑接觸時間不足，導致催化效率不佳。
（4）若向一定溫度下的密閉容器中投入nmol H2和1mol CO，發(fā)生上述3個反應，達到平衡時，測得氣體總壓為pkPa,容器中存在xmol CH4，ymol C，（x-z）mol H2O和 n-3x+zn-3x+zmol H2（用含n、x、y、z和p的式子表示，下同），該溫度下，甲烷化反應①的分壓平衡常數(shù)Kp=x（x-z）（1+n-2x-y）2（1-x-2y-z）（n-3x+z）3p2x（x-z）（1+n-2x-y）2（1-x-2y-z）（n-3x+z）3p2kPa-2。
（5）為了同時提高CO的轉(zhuǎn)化率與CH4的選擇性，可選擇的反應條件為 CC。（填標號）
A.高溫高壓、高氫碳比（3～4）
B.低溫低壓、低氫碳比（1～2）
C.低溫高壓、高氫碳比（3～4）
D.低溫高壓、低氫碳比（1～2）
L
（
C
O
進口
）
-
L
（
C
O
出口
）
L
（
C
O
進口
）
L
（
C
H
4
出口
）
L
（
C
O
進口
）
-
L
（
C
O
出口
）
n
（
H
2
）
n
（
CO
）
x
（
x
-
z
）
（
1
+
n
-
2
x
-
y
）
2
（
1
-
x
-
2
y
-
z
）
（
n
-
3
x
+
z
）
3
p
2
x
（
x
-
z
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（
1
+
n
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2
x
-
y
）
2
（
1
-
x
-
2
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-
z
）
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n
-
3
x
+
z
）
3
p
2
【答案】C（s）+H2O（g）?CO（g）+H2（g）△H=+132kJ/mol；C；氫碳比逐漸增加到3時，促進①平衡正向移動，反應②平衡逆向移動；氫氣流速過低導致H2供給量不足，CH4選擇性差，不利于甲烷化反應；氫氣流速過高導致H2停留時間短，H2與催化劑接觸時間不足，導致催化效率不佳；n-3x+z；；C
x
（
x
-
z
）
（
1
+
n
-
2
x
-
y
）
2
（
1
-
x
-
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z
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z
）
3
p
2
【解答】
【點評】
聲明：本試題解析著作權屬菁優(yōu)網(wǎng)所有，未經(jīng)書面同意，不得復制發(fā)布。
發(fā)布：2024/6/27 10:35:59組卷：70引用：1難度：0.4
相似題
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1．在催化劑作用下，可逆反應2SiHCl3（g）?SiH2Cl2（g）+SiCl4（g）在溫度為323K和343K時SiHCl3的轉(zhuǎn)化率隨時間變化的結(jié)果如圖所示（已知：反應速率v=v正-v逆=k正x2SiHCl3-k逆xSiH2Cl2xSiCl4，k正、k逆分別為正、逆向反應速率常數(shù)，x為物質(zhì)的量分數(shù)）。下列說法錯誤的是（ ?。?/h2>發(fā)布：2024/12/26 8:0:1組卷：40引用：1難度：0.5 -
2．甲硅烷廣泛用于電子工業(yè)、汽車領域，三氯氫硅（SiHCl3）是制備甲硅烷的重要原料?；卮鹣铝袉栴}：
（1）工業(yè)上以硅粉和氯化氫氣體為原料生產(chǎn)SiHCl3時伴隨發(fā)生的反應有：
Si（s）+4HCl（g）═SiCl4（g）+2H2（g）△H=-241kJ/mol
SiHCl3（g）+HCl（g）═SiCl4（g）+H2（g）△H=-31kJ/mol
以硅粉和氯化氫氣體生產(chǎn)SiHCl3的熱化學方程式是。
（2）鋁鋰形成化合物LiAlH4既是金屬儲氫材料又是有機合成中的常用試劑，遇水能得到無色溶液并劇烈分解釋放出H2，請寫出其水解反應化學方程式。LiAlH4在化學反應中通常作（填“氧化”或“還原”）劑。工業(yè)上可用四氯化硅和氫化鋁鋰（LiAlH4）制甲硅烷，反應后得甲硅烷及兩種鹽。該反應的化學方程式為。
（3）三氯氫硅歧化也可制得甲硅烷。反應2SiHCl3（g）?SiH2Cl2（g）+SiCl4（g）為歧化制甲硅烷過程的關鍵步驟，此反應采用一定量的PA100催化劑，在不同反應溫度下測得SiHCl3的轉(zhuǎn)化率隨時間的變化關系如圖所示。
①353.15K時，平衡轉(zhuǎn)化率為，該反應是反應（填“放熱”“吸熱”）。
②323.15K時，要縮短反應達到平衡的時間，可采取的最佳措施是。
（4）比較a、b處反應速率的大?。簐avb （填“＞”“＜”或“=”）。已知反應速率v正=k1x2_SiHCl3，
v逆=k2x2_SiH2Cl2xSiCl4，k1、k2分別是正、逆反應的速率常數(shù)，與反應溫度有關，x為物質(zhì)的量分數(shù)，則在353.15K時=k1k2（保留3位小數(shù)）。
（5）硅元素最高價氧化物對應的水化物是H2SiO3，室溫下，0.1mol/L的硅酸鈉溶液和0.1mol/L的碳酸鈉溶液，堿性更強的是，其原因是。
已知：H2SiO3：Ka1=2.0×10-10、Ka2=1.0×10-12，H2CO3：Ka1=4.3×10-7、Ka2=5.6×10-11發(fā)布：2024/12/26 8:0:1組卷：61引用：2難度：0.2 -
3．甲硅烷廣泛用于電子工業(yè)、汽車領域，三氯氫硅（SiHCl3）是制備甲硅烷的重要原料?；卮鹣铝袉栴}：
（1）工業(yè)上以硅粉和氯化氫氣體為原料生產(chǎn)SiHCl3時伴隨發(fā)生的反應有：
①Si（s）+4HCl（g）═SiCl4（ g）+2H2（g）△H=-24lkJ/mol
②SiHCl3 （g）+HCl（g）═SiCl4 （g）+H2（g）△H=-3lkJ/mol
以硅粉和氯化氫氣體生產(chǎn)SiHCl3的熱化學方程式是。
（2）工業(yè)上可用四氯化硅和氫化鋁鋰（LiAlH4）制甲硅烷，反應后得甲硅烷及兩種鹽。該反應的化學方程式為。
（3）三氯氫硅歧化也可制得甲硅烷。反應2SiHCl3（g）?SiH2Cl2（g）+SiCl4（g）為歧化制甲硅烷過程的關鍵步驟，此反應采用一定量的PA100催化劑，在不同反應溫度下測得SiHCl3的轉(zhuǎn)化率隨時間的變化關系如圖所示。
①353.15K時，平衡轉(zhuǎn)化率為。該反應是反應（填“放熱”或“吸熱”）。②323.15K時，要縮短反應達到平衡的時間，可采取的措施有。（答一種即可）
③比較a、b處反應速率的大?。簐avb（填“＞”“＜”或“=”）。已知反應速率v正=k1x2SiHCl3 v逆=k2xSiH2Cl2 xSiCl4，k1、k2分別是正、逆反應的速率常數(shù)，與反應溫度有關，x為物質(zhì)的量分數(shù)，則在353.15K時=k1k2（保留3位小數(shù)）。發(fā)布：2024/12/26 8:0:1組卷：19引用：1難度：0.5
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