1.氫能是一種公認的高熱值清潔能源,目前世界各國正致力于將高污染高排放的碳能源,過渡成清潔高效低排放的氫能源。
(1)我國氫氣的主要來源是焦爐氣制氫,所制得的氫氣含有較多的CO和H2S,干法脫硫是用氧化鐵將硫元素轉化為硫化鐵。干法脫硫的反應方程式為
。
(2)我國科研人員用木屑水蒸氣氣化制取氫燃料,在一定條件下,反應器中存在的主要反應如下:
Ⅰ.C(s)+H2O(g)?CO(g)+H2(g)ΔH1
Ⅱ.C(s)+2H2(g)?CH4(g)ΔH2
Ⅲ.CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)ΔH3
Ⅳ.CH4(g)+2H2O(g)?CO2(g)+4H2(g)ΔH4
①為研究反應Ⅱ的熱效應,以0.1molC(s)、0.2molH2(g)或0.1molCH4(g)為初始原料,在1023K、100kPa條件下,分別在恒壓容器中進行反應。達平衡時,以C(s)、H2(g)為原料,體系向環(huán)境放熱akJ;以CH4(g)為原料,體系從環(huán)境吸熱bkJ。忽略副反應熱效應,則反應Ⅱ焓變ΔH2(1023K、100kPa)═
。
研究表明CaO的添加量按照CaO中所含的Ca和木屑所含C的物質的量比確定,在750℃,控制水蒸氣流量為定值,探究催化劑的催化效果,結果如下表所示。
|
氣體體積分數(shù)/% |
轉化率/% |
H2 |
CO |
CO2 |
CH4 |
0 |
45.58 |
22.70 |
22.37 |
7.54 |
61.22 |
0.5 |
52.95 |
21.74 |
19.11 |
5.14 |
56.59 |
1.0 |
58.62 |
22.37 |
12.60 |
5.31 |
61.42 |
②
由0到0.5時,H
2的體積分數(shù)顯著增加的原因
。
③隨著反應的進行,發(fā)現(xiàn)CaO的吸收能力逐漸降低,原因是
。
④750℃,
═1.0,假設各反應達平衡后氣體組成如上表,平衡總壓為PMPa,則反應Ⅰ的壓強平衡常數(shù)K
P═
MPa(保留1位小數(shù))。
(3)將氫氣儲存于液體燃料中,可以解決氫氣的安全高效存儲和運輸。由于甲醇具有單位體積儲氫量高、活化溫度低等優(yōu)點,是理想的液體儲氫分子。我國學者構建一種雙功能結構的催化劑,反應過程中,在催化劑的表面同時活化水和甲醇。如圖是甲醇脫氫轉化的反應歷程(TS表示過渡態(tài))。
根據圖判斷甲醇脫氫反應中斷裂的化學鍵是
。