3.自熱化學(xué)鏈重整制氫CLR(a)工藝的原理如圖所示:
回答下列問題:
(1)25℃、101kPa時,5.9gNi與足量O
2反應(yīng)生成NiO放出47.2kJ的熱量,則在“空氣反應(yīng)器”中發(fā)生反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為
。
(2)“燃料反應(yīng)器”中發(fā)生的部分反應(yīng)有:
(Ⅰ)CO(g)+NiO(s)=CO
2(g)+Ni(s)ΔH
1=-47.0kJ/mol 平衡常數(shù)K
1(Ⅱ)CH
4(g)+4NiO(s)=CO
2(g)+2H
2O(g)+4Ni(s)ΔH
2=+137.7kJ/mol 平衡常數(shù)K
2(Ⅲ)CH
4(g)+3CO
2(g)=4CO(g)+2H
2O(g)ΔH
3=akJ/mol 平衡常數(shù)K
3①CO
2的電子式:
。
②K
1、K
2、K
3之間的關(guān)系是:
。
③在
(填“高溫”或“低溫”)情況下有利于反應(yīng)Ⅲ的自發(fā)進行。
(3)“水汽轉(zhuǎn)換反應(yīng)器”中發(fā)生的反應(yīng)為CO(g)+H
2O(g)═CO
2(g)+H
2(g),將天然氣看作是純凈的CH
4(假定向水汽轉(zhuǎn)換反應(yīng)器中補充的水的物質(zhì)的量等于甲烷的物質(zhì)的量),若在t℃時進行轉(zhuǎn)換,水汽轉(zhuǎn)換反應(yīng)器中達平衡時CO、H
2O、H
2、CO
2濃度之比為1:x:3:1,則該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=
。
(4)甲烷制氫傳統(tǒng)工藝有水蒸氣重整部分氧化重整以及聯(lián)合重整等,CLR(a)工藝重整是一種聯(lián)合重整,涉及反應(yīng)的熱化學(xué)方程式如下:
水蒸氣重整反應(yīng):CH
4(g)+2H
2O(g)=CO
2(g)+4H
2(g)ΔH=+192kJ/mol
部分氧化重整反應(yīng):CH
4(g)+O
2(g)=CO
2(g)+2H
2(g)ΔH=-768kJ/mol
①采用水蒸氣重整的優(yōu)點是:
;
②上述兩個反應(yīng)的缺點之一是在制取氫氣的同時產(chǎn)生大量溫室氣體CO
2,若用NaOH溶液來吸收CO
2,寫出反應(yīng)的離子方程式:
;
③若上述兩個反應(yīng)在保持自熱條件下(假設(shè)無熱量損失),理論上2molCH
4至多可獲得H
2的物質(zhì)的量為
(結(jié)果保留1位小數(shù))。