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甲烷是重要的資源，通過下列過程可實現(xiàn)由甲烷到氫氣的轉化。
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（1）500℃時，CH4與H2O重整主要發(fā)生下列反應：
CH4（g）+H2O（g）?CO（g）+3H2（g）
CO（g）+H2O（g）?H2（g）+CO2（g）
已知CaO（s）+CO2（g）=CaCO3（s）ΔH=-178.8kJ?mol-1。向重整反應體系中加入適量多孔CaO，其優(yōu)點是
吸收CO2，提高H2的產率，提供熱量
吸收CO2，提高H2的產率，提供熱量
。
（2）CH4與CO2重整的主要反應的熱化學方程式為
反應I：CH4（g）+CO2（g）=2CO（g）+2H2（g）ΔH=+246.5kJ?mol-1
反應II：H2（g）+CO2（g）=CO（g）+H2O（g）ΔH=+41.2kJ?mol-1
反應III：2CO（g）=CO2（g）+C（s）ΔH=-172.5kJ?mol-1
①在CH4與CO2重整體系中通入適量H2O（g），可減少C（s）的生成，反應3CH4（g）+CO2（g）+2H2O（g）=4CO（g）+8H2（g）的ΔH=
+657.1kJ?mol-1
+657.1kJ?mol-1
。
②1.01×105Pa下，將n起始（CO2）：n起始（CH4）=1：1的混合氣體置于密閉容器中，不同溫度下重整體系中CH4和CO2的平衡轉化率如圖1所示。800℃下CO2平衡轉化率遠大于600℃下CO2平衡轉化率，其原因是
反應Ⅰ和反應Ⅱ的ΔH＞0，高溫下反應的平衡常數(shù)大（反應正向進行程度大），CO2的消耗量大，反應Ⅲ的ΔH＜0，高溫下反應的平衡常數(shù)?。ǚ磻蜻M行程度?。珻O2的生成量小
反應Ⅰ和反應Ⅱ的ΔH＞0，高溫下反應的平衡常數(shù)大（反應正向進行程度大），CO2的消耗量大，反應Ⅲ的ΔH＜0，高溫下反應的平衡常數(shù)小（反應正向進行程度?。?，CO2的生成量小
。
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（3）利用銅-鈰氧化物（xCuO?yCeO2，Ce是活潑金屬）催化氧化可除去H2中少量CO，催化氧化過程中Cu、Ce的化合價均發(fā)生變化，可能機理如圖2所示。將n（CO）：n（O2）：n（H2）：n（N2）=1：1：49：49的混合氣體以一定流速通過裝有xCuO?yCeO2催化劑的反應器，CO的轉化率隨溫度變化的曲線如圖3所示。
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①Ce基態(tài)原子核外電子排布式為[Xe]4f15d16s2，圖2所示機理的步驟（i）中，元素Cu、Ce化合價發(fā)生的變化為
銅的化合價由+2變?yōu)?1價，鈰的化合價由+4價變?yōu)?3價
銅的化合價由+2變?yōu)?1價，鈰的化合價由+4價變?yōu)?3價
。
②當催化氧化溫度超過150℃時，催化劑的催化活性下降，其可能原因是
高溫下，Cu（+2價）或Cu（+1價）被H2還原為金屬Cu
高溫下，Cu（+2價）或Cu（+1價）被H2還原為金屬Cu
。
【答案】吸收CO2，提高H2的產率，提供熱量；+657.1kJ?mol-1；反應Ⅰ和反應Ⅱ的ΔH＞0，高溫下反應的平衡常數(shù)大（反應正向進行程度大），CO2的消耗量大，反應Ⅲ的ΔH＜0，高溫下反應的平衡常數(shù)小（反應正向進行程度?。珻O2的生成量??；銅的化合價由+2變?yōu)?1價，鈰的化合價由+4價變?yōu)?3價；高溫下，Cu（+2價）或Cu（+1價）被H2還原為金屬Cu
【解答】
【點評】
聲明：本試題解析著作權屬菁優(yōu)網(wǎng)所有，未經(jīng)書面同意，不得復制發(fā)布。
發(fā)布：2024/4/20 14:35:0組卷：566引用：4難度：0.5
相似題
  • 1．（1）下列物質中，屬于電解質的是
     
    ，屬于強電解質的是
     
    ，屬于弱電解質的是
     
    （填序號）。
    ①H2SO4 ②鹽酸 ③硫酸鋇 ④乙醇 ⑤銅 ⑥H2S ⑦蔗糖 ⑧氨氣 ⑨NH4HSO3
    （2）甲醇是重要的化工原料，利用合成氣（主要成分為CO、CO2和H2）在催化劑作用下合成甲醇，相關反應的熱化學方程式及平衡常數(shù)如下所示：
    ?。瓹O+2H2?CH3OH ΔH=akJ?mol-1 K1
    ⅱ．CO+3H2?CH3OH+H2O ΔH=bkJ?mol-1 K2
    ⅲ．CO+H2?CO+H2O ΔH=ckJ?mol-1  K3
    回答下列問題：
    ①a═
     
    （用b、c表示），則K1═
     
    （用K2、K3表示）。
    ②在一定溫度下，向體積為1L的恒容密閉容器中通入等物質的量的CO2和H2，在催化劑的作用下僅發(fā)生反應ⅲ．下列敘述能表示該反應達到平衡狀態(tài)的是
     
    （填標號）。
    a.容器中混合氣體的壓強不再改變
    b.容器中CO、CO2的物質的量相等
    c.容器中氣體的密度不再改變
    d.相同時間內，斷裂H-O的數(shù)目是斷裂H-H的2倍
    （3）在密閉容器中充入一定量的CO和NO氣體，發(fā)生反應2CO（g）+2NO（g）?2CO2（g）+N2（g）ΔH＜0，如圖為平衡時NO的體積分數(shù)與溫度、壓強的關系：
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    ①溫度：T1 
     
    T2 （填“＞”、“＜”或“═”）。
    ②若在D點對應容器升溫，同時擴大體積使體系壓強減小，重新達到的平衡狀態(tài)可能是圖中A～G點中的
     
    點（填字母）。
    發(fā)布：2024/9/14 7:0:10組卷：3引用：1難度：0.7
  • 2．已知：2Zn（s）+O2（g）=2ZnO（s）；ΔH=-701.0kJ?mol-1
    2Hg（l）+O2（g）=2HgO（s）；ΔH=-181.6kJ?mol-1
    則反應Zn（s）+HgO（s）=ZnO（s）+Hg（l）的ΔH為（　?。?/div>
    發(fā)布：2024/9/19 0:0:8組卷：804引用：34難度：0.7
  • 3．工業(yè)上乙烯催化氧化制乙醛的某一反應原理為2CH2═CH2（g）+O2（g）
    P
    d
    C
    l
    2
    -
    C
    u
    C
    l
    2
    -
    HC
    l
    -
    H
    2
    O
    2CH3CHO（aq）△H，該反應原理可以拆解為如下三步反應：
    Ⅰ．CH2═CH2（g）+PdCl2（aq）+H2O（l）═CH3CHO（aq）+Pd（s）+2HCl（aq）△H1
    Ⅱ．……
    Ⅲ．4CuCl（s）+O2（g）+4HCl（aq）═4CuCl2（aq）+2H2O（l）△H3
    若第Ⅱ步反應的反應熱為△H2，且△H=2△H1+2△H2+△H3，則第Ⅱ步反應的熱化學方程式為（　　）
    發(fā)布：2024/9/10 0:0:8組卷：53引用：3難度：0.7
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