以高純H2為燃料的質子交換膜燃料電池具有能量效率高、無汙染等優點,但燃料中若混有CO將顯著縮短電池壽命。(1)...
問題詳情:
以高純H2為燃料的質子交換膜燃料電池具有能量效率高、無汙染等優點,但燃料中若混有CO將顯著縮短電池壽命。
(1) 以*醇為原料製取高純H2是重要研究方向。*醇水蒸氣重整制*主要發生以下兩個反應:
主反應:CH3OH(g) + H2O(g) CO2(g) + 3H2(g) △H = +49 kJ•mol-1
副反應:H2(g) + CO2(g) CO(g) + H2O(g) △H=+41 kJ•mol-1
① *醇蒸氣在催化劑作用下裂解可得到H2和CO,則該反應的熱化學方程式為 ,既能加快反應速率又能提高CH3OH平衡轉化率的一種措施是_________________。
②分析適當增大水醇比對*醇水蒸氣重整制*的好處是_______________。
③某溫度下,將n(H2O)∶n(CH3OH) = 1∶1的原料氣充入恆容密閉容器中,初始壓強為P1,反應達平衡時總壓強為P2,則平衡時*醇的轉化率為____________(忽略副反應)。
(2) 工業上用CH4與水蒸氣在一定條件下製取H2,原理為:CH4(g) + H2O(g)CO(g) + 3H2(g) ΔH = + 203 kJ•mol-1
①該反應逆反應速率表示式為:v逆=k•c(CO) •c3(H2),k 為速率常數,在某溫度下測得實驗資料如表:
CO濃度(mol•L-1) | H2濃度(mol•L-1) | 逆反應速率(mol•L-1•min-1) |
0.05 | c1 | 4.8 |
c2 | c1 | 19.2 |
c2 | 0.15 | 8.1 |
由上述資料可得該溫度下,該反應的逆反應速率常數 k為_________L3•mol-3•min-1。
②在體積為3 L的密閉容器中通入物質的量均為3 mol的CH4和水蒸氣,在一定條件下發生上述反應,測得平衡時H2的體積分數與溫度及壓強的關係如圖所示:
則壓強Pl_______P2(填“大於”或“小於”);N點v正 M點v逆(填“大於”或“小於”);求Q點對應溫度下該反應的平衡常數K=________。平衡後再向容器中加入1 mol CH4和1 mol CO,平衡_______移動(填“正反應方向”或“逆反應方向”或“不”)。
【回答】
(1) ①CH3OH(g) CO(g) + 2H2(g) ΔH = +90 kJ·mol-1(2分)
升溫(1分)
②提高*醇的利用率、有利於抑制CO的生成或抑制副反應發生(2分)
③ (2分)
(2) ①1.2×104(2分) ②大於(1分)小於(1分)48 mol2·L-2(2分)正反應方向(1分)
知識點:化學反應速率 化學平衡
題型:綜合題
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