问题详情:
以高纯H2为燃料的质子交换膜燃料电池具有能量效率高、无污染等优点,但燃料中若混有CO将显著缩短电池寿命。
(1) 以*醇为原料制取高纯H2是重要研究方向。*醇水蒸气重整制*主要发生以下两个反应:
主反应:CH3OH(g) + H2O(g) CO2(g) + 3H2(g) △H = +49 kJ•mol-1
副反应:H2(g) + CO2(g) CO(g) + H2O(g) △H=+41 kJ•mol-1
① *醇蒸气在催化剂作用下裂解可得到H2和CO,则该反应的热化学方程式为 ,既能加快反应速率又能提高CH3OH平衡转化率的一种措施是_________________。
②分析适当增大水醇比对*醇水蒸气重整制*的好处是_______________。
③某温度下,将n(H2O)∶n(CH3OH) = 1∶1的原料气充入恒容密闭容器中,初始压强为P1,反应达平衡时总压强为P2,则平衡时*醇的转化率为____________(忽略副反应)。
(2) 工业上用CH4与水蒸气在一定条件下制取H2,原理为:CH4(g) + H2O(g)CO(g) + 3H2(g) ΔH = + 203 kJ•mol-1
①该反应逆反应速率表达式为:v逆=k•c(CO) •c3(H2),k 为速率常数,在某温度下测得实验数据如表:
CO浓度(mol•L-1) | H2浓度(mol•L-1) | 逆反应速率(mol•L-1•min-1) |
0.05 | c1 | 4.8 |
c2 | c1 | 19.2 |
c2 | 0.15 | 8.1 |
由上述数据可得该温度下,该反应的逆反应速率常数 k为_________L3•mol-3•min-1。
②在体积为3 L的密闭容器中通入物质的量均为3 mol的CH4和水蒸气,在一定条件下发生上述反应,测得平衡时H2的体积分数与温度及压强的关系如图所示:
则压强Pl_______P2(填“大于”或“小于”);N点v正 M点v逆(填“大于”或“小于”);求Q点对应温度下该反应的平衡常数K=________。平衡后再向容器中加入1 mol CH4和1 mol CO,平衡_______移动(填“正反应方向”或“逆反应方向”或“不”)。
【回答】
(1) ①CH3OH(g) CO(g) + 2H2(g) ΔH = +90 kJ·mol-1(2分)
升温(1分)
②提高*醇的利用率、有利于抑制CO的生成或抑制副反应发生(2分)
③ (2分)
(2) ①1.2×104(2分) ②大于(1分)小于(1分)48 mol2·L-2(2分)正反应方向(1分)
知识点:化学反应速率 化学平衡
题型:综合题