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為了實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰和碳中和目標(biāo),二氧化碳的高效利用成為研究的熱點(diǎn)。某研究小組采用雙合金團(tuán)簇催化甲烷干法重整法(DRM)取得了良好的效果。已知:CH4、H2、CO的燃燒熱分別為-890.3kJ/mol、-285.8kJ/mol,-283kJ/mol。
(1)甲烷干法重整(DRM)反應(yīng)為CH4(g)+CO2(g)?2CO(g)+2H2(g)△H,則△H=
+247.3kJ/mol
+247.3kJ/mol

(2)通過大量的研究Pt12Ni、Sn12Ni、Cu12Ni三種雙金屬合金團(tuán)簇可用于催化DRM反應(yīng),在催化劑表面涉及多個(gè)基元反應(yīng),分別為過程1:甲烷逐步脫氫,過程2:CO2的活化(包括直接活化和氫誘導(dǎo)活化),過程3:C*和CH*的氧化,過程4:擴(kuò)散吸附反應(yīng)。其反應(yīng)機(jī)理如圖1所示。
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則CO2的氫誘導(dǎo)活化反應(yīng)方程式為
CO2*+H*=CO*+OH*
CO2*+H*=CO*+OH*
,過程3的最終產(chǎn)物為
CO*
CO*
,過程4發(fā)生擴(kuò)散吸附的微粒為
H*和OH*
H*和OH*
。
(3)三種催化劑催化甲烷脫氯過程的能量變化如圖2所示:
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①甲烷脫氫過程中最大活化能步驟為
CH3*=CH2*+H*
CH3*=CH2*+H*
。(用反應(yīng)方程式表示)
②Sn12Ni、Pt12Ni、Cu12Ni三種催化劑催化甲烷脫氫過程的脫氫速率分別為v1、v2、v3,則脫氫速率由大到小的順序?yàn)?
v2>v3>v1
v2>v3>v1

③Sn12Ni雙金屬團(tuán)簇具有良好的抗積碳作用,有效抑制碳沉積對(duì)催化劑造成的不良影響,請(qǐng)結(jié)合圖示解釋原因:
脫氫反應(yīng)第4步為CH*=C*+H*,發(fā)生該步反應(yīng),三種催化劑中Sn12Ni需要克服的活化能最大,反應(yīng)不易發(fā)生,故產(chǎn)生的積碳較少
脫氫反應(yīng)第4步為CH*=C*+H*,發(fā)生該步反應(yīng),三種催化劑中Sn12Ni需要克服的活化能最大,反應(yīng)不易發(fā)生,故產(chǎn)生的積碳較少
。
(4)已知:甲烷干法重整(DRM)過程中發(fā)生副反應(yīng)CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)△H>0,T℃時(shí),在恒壓反應(yīng)器中,通入2molCH4和1molCO2,總壓強(qiáng)為p0,平衡時(shí)甲烷的轉(zhuǎn)化率為40%,H2O的分壓為p。
①關(guān)于上述平衡體系,下列說法正確的是
CD
CD
(填標(biāo)號(hào))。
A.n(CH4):n(CO2)=2:1
B.將H2O(g)液化,可以提高主反應(yīng)的速率
C.若反應(yīng)在恒容條件下進(jìn)行,甲烷轉(zhuǎn)化率小于40%
D.若降低反應(yīng)溫度,主、副反應(yīng)均逆向進(jìn)行
②DRM反應(yīng)的Kp=
8
p
0
23
+
P
2
×
8
p
0
23
-
P
2
6
p
0
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×
p
0
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-
P
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P
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×
8
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0
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-
P
2
6
p
0
23
×
p
0
23
-
P
(列出計(jì)算式即可,分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。

【答案】+247.3kJ/mol;CO2*+H*=CO*+OH*;CO*;H*和OH*;CH3*=CH2*+H*;v2>v3>v1;脫氫反應(yīng)第4步為CH*=C*+H*,發(fā)生該步反應(yīng),三種催化劑中Sn12Ni需要克服的活化能最大,反應(yīng)不易發(fā)生,故產(chǎn)生的積碳較少;CD;
8
p
0
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+
P
2
×
8
p
0
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-
P
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6
p
0
23
×
p
0
23
-
P
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
聲明:本試題解析著作權(quán)屬菁優(yōu)網(wǎng)所有,未經(jīng)書面同意,不得復(fù)制發(fā)布。
發(fā)布:2024/4/20 14:35:0組卷:65引用:4難度:0.5
相似題
  • 1.某反應(yīng)A(g)+B(g)→C(g)+D(g)的速率方程為v=k?cm(A)?cn(B)(k為速率常數(shù),lgk=-
    E
    a
    2
    .
    303
    RT
    +lgA,其中A、R為常數(shù),Ea為活化能,T為開氏溫度),其半衰期(當(dāng)剩余反應(yīng)物恰好是起始的一半時(shí)所需的時(shí)間)為
    0
    .
    8
    k
    。改變反應(yīng)物濃度時(shí),反應(yīng)的瞬時(shí)速率如表所示:
    c(A)/(mol?L-1 0.25 0.50 1.00 0.50 1.00
    c(B)/(mol?L-1 0.050 0.050 0.100 0.100 0.200
    v/(10-3mol?L-1?min-1 1.6 3.2 v1 3.2 v2
    下列說法正確的是( ?。?/h2>

    發(fā)布:2024/11/14 18:30:5組卷:45引用:4難度:0.5
  • 2.已知反應(yīng)2N2O(g)═2N2(g)+O2(g),速率方程為v═k?cn(N2O)。N2O在金(Au)表面分解的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表所示。已知:①k為速率常數(shù),只與溫度、催化劑有關(guān),與濃度無關(guān);②n=0時(shí),該反應(yīng)為0級(jí)反應(yīng),n=1時(shí),該反應(yīng)為1級(jí)反應(yīng),以此類推,n可以為整數(shù),也可以為分?jǐn)?shù);③濃度消耗一半所用的時(shí)間叫半衰期(
    t
    1
    2
    )。
    t/min 0 20 40 60 80 100
    c(N2O)/(mol?L-1 0.100 0.080 0.060 a 0.020 0
    下列說法正確的是(  )

    發(fā)布:2024/11/13 9:0:1組卷:48引用:3難度:0.5
  • 3.工業(yè)上利用CO2和H2制備HCOOH,相關(guān)化學(xué)鍵的鍵能如表所示:
    C=O H-H O-H C-H C-O
    鍵能/kJ?mol-1 745 436 462.8 413.4 351
    已知:①溫度為T1℃時(shí),CO2(g)+H2(g)?HCOOH(g)K=2;
    ②實(shí)驗(yàn)測(cè)得:v=kc(CO2)?c(H2),v=kc(HCOOH),k、k為速率常數(shù)。
    下列說法不正確的是( ?。?/h2>

    發(fā)布:2024/11/13 19:30:1組卷:99引用:3難度:0.7
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