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將CO2氫化制備CO的反應(yīng)稱為逆水煤氣變換反應(yīng)(RWGS),工業(yè)上常利用RWGS反應(yīng)制備化工原料CO,此舉可有效緩解溫室效應(yīng)。涉及反應(yīng)如下:
RWGS反應(yīng)Ⅰ:CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)ΔH1=+41.2kJ?mol-1
副反應(yīng)Ⅱ:CO2(g)+4H2(g)?CH4(g)+2H2O(g)ΔH2=-164kJ?mol-1
回答下列問題:
(1)反應(yīng)CH4(g)+H2O(g)?CO(g)+3H2(g)ΔH=
+205
+205
kJ?mol-1。相比RWGS反應(yīng),副反應(yīng)Ⅱ在化學(xué)熱力學(xué)上進(jìn)行的趨勢(shì)很大,原因?yàn)?
該反應(yīng)的正反應(yīng)是放出熱量很大的反應(yīng)
該反應(yīng)的正反應(yīng)是放出熱量很大的反應(yīng)
。
(2)研究表明由不同的方法制備得到的Ni-CeO2催化劑對(duì)RWGS反應(yīng)的催化活性和選擇性不同。在某恒壓密閉容器中充入一定量CO2(g)和H2(g),在不同的溫度下反應(yīng)相同的時(shí)間,實(shí)驗(yàn)測(cè)得CO2轉(zhuǎn)化率、CH4的選擇性與反應(yīng)溫度的關(guān)系分別如圖1和圖2所示:

①600℃時(shí),為提高CO的產(chǎn)率,適宜選擇的催化劑為
Ni-CeO2-DP800
Ni-CeO2-DP800
(填“Ni-CeO2-IM800”或“Ni-CeO2-CP800“),原因?yàn)?
600℃時(shí)CO2的轉(zhuǎn)化率和CO(g)的選擇性的乘積:Ni-CeO2-DP800>Ni-CeO2-IM800Ni
600℃時(shí)CO2的轉(zhuǎn)化率和CO(g)的選擇性的乘積:Ni-CeO2-DP800>Ni-CeO2-IM800Ni
。
②研究表明,Ni-CeO2催化劑中,進(jìn)入立方CeO2晶胞(結(jié)構(gòu)如圖3所示)的Ni2+會(huì)替代部分Ce4+而變成RWGS反應(yīng)的活化中心。立方CeO2晶胞參數(shù)為apm,阿伏加德羅常數(shù)的值為NA,則CeO2晶胞的密度為
6
.
88
×
1
0
32
a
3
N
A
6
.
88
×
1
0
32
a
3
N
A
g/cm3(列式即可)。
(3)T℃時(shí),在某剛性密閉容器中充入1molCO2(g)和2molH2(g),發(fā)生反應(yīng)Ⅰ和反應(yīng)Ⅱ,達(dá)到平衡時(shí)測(cè)得CO2轉(zhuǎn)化率為40%,生成0.05molCH4。平衡時(shí),該溫度下RWGS反應(yīng)的平衡常數(shù)為
0.181
0.181
。(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)
(4)對(duì)于反應(yīng)Ⅰ和反應(yīng)Ⅱ同時(shí)發(fā)生的體系,在投料比一定時(shí)測(cè)得CO2的平衡轉(zhuǎn)化率與壓強(qiáng)(0.1MPa、1MPa、10MPa)、溫度的關(guān)系如圖4所示。L1、L2、L3三條曲線中表征壓強(qiáng)是0.1MPa的是
L1
L1
(填“L1”“L2”或“L3”)。

【考點(diǎn)】化學(xué)平衡的計(jì)算
【答案】+205;該反應(yīng)的正反應(yīng)是放出熱量很大的反應(yīng);Ni-CeO2-DP800;600℃時(shí)CO2的轉(zhuǎn)化率和CO(g)的選擇性的乘積:Ni-CeO2-DP800>Ni-CeO2-IM800Ni;
6
.
88
×
1
0
32
a
3
N
A
;0.181;L1
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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發(fā)布:2024/6/27 10:35:59組卷:17引用:1難度:0.6
相似題
  • 1.氫氣最早于16世紀(jì)被人工制取出來,氫氣是一種清潔能源。
    (1)利用光伏電池電解水制H2是氫能的重要來源。已知:H-H鍵、O=O鍵、H-O鍵的鍵能依次為436kJ?mol-1、495kJ?mol-1、463kJ?mol-1。則2H2O(g)═2H2(g)+O2(g)△H=
     
    kJ?mol-1。
    (2)T1℃時(shí),向5L恒容密閉容器中充入0.5molCH4,只發(fā)生反應(yīng)2CH4(g)?C2H4(g)+2H2(g),達(dá)到平衡時(shí),測(cè)得c(C2H4)=2c(CH4),CH4的轉(zhuǎn)化率為
     
    ;保持其他條件不變,溫度改為T2℃,經(jīng)25s后達(dá)到平衡,測(cè)得c(CH4)=2c(C2H4),則0~25s內(nèi)v(C2H4)=
     
    mol?L-1?s-1
    (3)CH4分解時(shí)幾種氣體的平衡分壓(pPa)的對(duì)數(shù)值lgp與溫度的關(guān)系如圖所示。

    ①T℃時(shí),向一恒容密閉容器中通入一定量的CH4(g)、C2H4(g)和H2(g),只發(fā)生反應(yīng)2CH4(g)?C2H2(g)+3H2(g)ΔH,ΔH
     
    (填“>”或“<”)0,此時(shí)的平衡常數(shù)Kp=
     
    (用平衡分壓代替濃度進(jìn)行計(jì)算)Pa2。
    ②若只改變一個(gè)反應(yīng)條件使Kp變大,則該條件是
     
    (填標(biāo)號(hào))。
    A.減小C2H2的濃度
    B.升高溫度
    C.增大壓強(qiáng)
    D.加入合適的催化劑
    (4)工業(yè)上,以KNH2和液氨為電解質(zhì),以石墨為電極,電解液氨制備H2。陽極的電極反應(yīng)式為
     
    ,一段時(shí)間后陰、陽兩極收集到的氣體質(zhì)量之比為
     

    發(fā)布:2025/1/4 8:0:1組卷:9引用:3難度:0.5
  • 2.反應(yīng) 4A(g)+5B(g)?4C(g)+6D(g)在 5L 的密閉容器中進(jìn)行,半分鐘后,C 的物質(zhì)的量增 加了 0.30mol。下列敘述正確的是( ?。?/h2>

    發(fā)布:2024/12/30 19:30:2組卷:62引用:6難度:0.6
  • 3.將等物質(zhì)的量的A、B混合于2L的密閉容器中,發(fā)生如下反應(yīng):3A(g)+B(g)?xC(g)+2D(g),經(jīng)5min后,測(cè)得D的濃度為0.5mol/L,c(A):c(B)=3:5,C的平均反應(yīng)速率為0.1mol/(L?min).求:
    (1)此時(shí)A的濃度c(A)=
     
    mol/L,反應(yīng)開始前容器中的A、B的物質(zhì)的量:n(A)=n(B)=
     
    mol;
    (2)B的平均反應(yīng)速率v(B)=
     
    mol/(L?min);
    (3)x的值為
     

    發(fā)布:2024/12/30 19:0:1組卷:163引用:26難度:0.3
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