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綠色能源是未來能源發(fā)展的方向,積極發(fā)展氫能,是實現(xiàn)“碳達峰、碳中和“的重要舉措。回答下列問題:
(1)通過生物柴油副產物甘油制取H2正成為綠色能源的一個重要研究方向。生物甘油水
蒸氣重整制氫的主要反應如下:
Ⅰ.C3H8O3(g)?3CO(g)+4H2(g)ΔH1=+251kJ?mol-1
Ⅱ.CO(g)+H2(g)?CO2(g)+H2(g)ΔH2=-41kJ?mol-1
①反應Ⅰ能夠自發(fā)進行的條件是
高溫
高溫
(填“高溫“、“低溫“或“任何溫度“)。
②重整總反應C3H8O3(g)+3H2O(g)?3CO2(g)+3H2(g)的ΔH3=
+128 kJ?mol-1
+128 kJ?mol-1

(2)大量研究表明Pt12Ni、Sn12Ni、Cu12Ni三種雙金屬合金團簇均可用于催化DRM反應(CH4+CO2?2CO+2H2),在催化劑表面涉及多個基元反應,其中甲烷逐步脫氫過程的能量變化如圖甲所示(吸附在催化劑表面上的物種用*標注,TS1、TS2、TS3、TS4分別表示過渡態(tài)1、過渡態(tài)2、過渡態(tài)3、過渡態(tài)4)。下列說法不正確的是
AC
AC
(填字母)。
A.Pt12Ni、Sn12Ni、Cu12Ni催化甲烷逐步脫氫過程的速率分別為v1、v2、v3,則v1>v2>v3
B.Pt12Ni、Sn12Ni、Cu12Ni催化甲烷逐步脫氫過程中活化能最大的反應步驟是CH3*=CH2*+H*
C.DRM反應中伴隨非極性鍵的斷裂和生成

(3)甲烷裂解制氫的反應為CH4(g)=C(s)+2H2(g)ΔH=+75kJ?mol-1,Ni可作該反應的催化劑。CH4在催化劑孔道表面反應時,若孔道堵塞會導致催化劑失活。其他條件相同時,隨時間增加,溫度對Ni催化劑催化效果的影響如圖乙所示??紤]綜合因素,使用催化劑的最佳溫度為
600℃
600℃
;65O℃條件下,1OOOs后,氫氣的體積分數(shù)快速下降的原因是
溫度升高反應速率加快,催化劑內積碳量增加,催化劑快速失活
溫度升高反應速率加快,催化劑內積碳量增加,催化劑快速失活

(4)我國科技工作者發(fā)明了一種電化學分解甲烷的方法,從而實現(xiàn)了碳和水的零排放方式生產氫氣,電化學反應機理如圖所示。陽極的電極反應式為
CH4-4e-+2O2-=CO2+2H2
CH4-4e-+2O2-=CO2+2H2
。

(5)在催化劑作用下H2還原N2O的反應如下:H2(g)+N2O(g)?H2O(g)+N2g)ΔH<O。已知該反應的v=kc(N2O)?c(H2),v=kc(N2)?c(H2O),k、k分別為正、逆反應速率常數(shù)。該反應的lgk、lgk隨溫度倒數(shù)變化的曲線如圖所示。表示lgk變化的是曲線
b
b
(填“a“或“b“),M點對應溫度下的平衡常數(shù)K=
1
1
。

【答案】高溫;+128 kJ?mol-1;AC;600℃;溫度升高反應速率加快,催化劑內積碳量增加,催化劑快速失活;CH4-4e-+2O2-=CO2+2H2;b;1
【解答】
【點評】
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發(fā)布:2024/6/27 10:35:59組卷:30引用:1難度:0.6
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    ②CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)△H2=+41.2kJ?mol-1

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  • 3.現(xiàn)代工業(yè)將煤汽化,既可以提高燃料的利用率、減少CO、SO2等的排放,又可以擴大水煤氣的用途.甲醇是一種可再生能源,具有開發(fā)和應用的廣闊前景,工業(yè)上一般可采用水煤氣來合成甲醇CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g).

    (1)如圖1是該反應在不同溫度下CO的轉化率隨時間變化的曲線.
    ①T1和T2溫度下的平衡常數(shù)大小關系是K1
    K2(填“>”、“<”或“=”).
    ②以下有關說法正確的是
     

    a.恒溫、恒容條件下,容器內的壓強不發(fā)生變化則可逆反應達到平衡
    b.一定條件下,H2的消耗速率是CO的消耗速率的2倍時可逆反應達到平衡
    c.使用合適的催化劑能縮短達到平衡的時間并提高CH3OH的產率
    d.某溫度下,將2molCO和6molH2充入2L的密閉容器中,充分反應,達到平衡后,測得c(CO)=0.2mol/L,則CO的轉化率為80%
    (2)已知在常溫常壓下①2CH3OH(1)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g)△H=-akJ?mol-1
    ②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)△H=-bkJ?mol-1③H2O(g)=H2O(1)△H=-ckJ?mol-1
    則:CH3OH(1)+O2(g)=CO(g)+2H2O(1)△H=
     
    kJ?mol-1
    (3)2009年10月,中國科學院長春應用化學研究所在甲醇燃料電池技術方面獲得新突破,組裝出了自呼吸電池及主動式電堆.甲醇燃料電池的工作原理如圖2所示.
    ①該電池正極的電極反應式為
     

    ②工作一段時間后,當6.4g甲醇完全反應生成CO2時,有
     
    個電子發(fā)生轉移.
    (4)以上述電池做電源,用圖3所示裝置,在實驗室中模擬鋁制品面“鈍化”處理的過程中,發(fā)現(xiàn)溶液逐漸變渾濁,原因是
     
    、
     
    (用相關的電極反應式和離子方程式表示)

    發(fā)布:2024/12/30 14:0:1組卷:25引用:3難度:0.5
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