甲醇与水蒸气重整制氢可直接用于燃料电池。回答下列问题：（1）已知甲醇分解反应：CH3OH(...

甲醇与水蒸气重整制氢可直接用于燃料电池。回答下列问题：

（1）已知甲醇分解反应：CH3OH(g) CO(g)+2H2(g)　　　　　 △H1=+90.64 kJ/mol

水蒸气变换反应：CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)　　　　　 △H2=-41.20 kJ/mol

则CH3OH(g)+H2O(g) CO2(g)+3H2(g)　　　　　 △H3=____________kJ/mol

（2）科学家通过密度泛函理论研究甲醇与水蒸气重整制氢反应机理时，得到甲醇在Pd(Ⅲ)表面发生解离时四个路径与相对能量关系如图所示，其中附在Pd(Ⅲ)表面的物种用*标注。此历程中活化能最小的反应方程式为________________________________________________。

（3）在0.1MPa下，将总进料量1mol且n(CH3OH)：n(H2O)=1：1.3的混合气体充入一刚性密闭容器中反应。

①实验测得水煤气变换反应的速率随温度的升高明显下降，原因是_____________。

②平衡时，测得CH3OH的含量在给定温度范围内极小，H2、H2O(g)、CO、CO2四种组分含量与反应温度关系如图所示，a、c曲线对应物质的化学式分别为_______________、______________。

（4）573.2K时，向一刚性密闭容器中充入5.00 MPa CH3OH使其分解，t h后达平衡时H2的物质的量分数为60%，则t h内v(CH3OH)=_____________MPa/h，其平衡常数分压Kp=_________。

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甲醇与水蒸气重整制氢可直接用于燃料电池。回答下列问题：

（1）已知甲醇分解反应：CH3OH(g) CO(g)+2H2(g)　　　　　 △H1=+90.64 kJ/mol

水蒸气变换反应：CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)　　　　　 △H2=-41.20 kJ/mol

则CH3OH(g)+H2O(g) CO2(g)+3H2(g)　　　　　 △H3=____________kJ/mol

（2）科学家通过密度泛函理论研究甲醇与水蒸气重整制氢反应机理时，得到甲醇在Pd(Ⅲ)表面发生解离时四个路径与相对能量关系如图所示，其中附在Pd(Ⅲ)表面的物种用*标注。此历程中活化能最小的反应方程式为________________________________________________。

（3）在0.1MPa下，将总进料量1mol且n(CH3OH)：n(H2O)=1：1.3的混合气体充入一刚性密闭容器中反应。

①实验测得水煤气变换反应的速率随温度的升高明显下降，原因是_____________。

②平衡时，测得CH3OH的含量在给定温度范围内极小，H2、H2O(g)、CO、CO2四种组分含量与反应温度关系如图所示，a、c曲线对应物质的化学式分别为_______________、______________。

（4）573.2K时，向一刚性密闭容器中充入5.00 MPa CH3OH使其分解，t h后达平衡时H2的物质的量分数为60%，则t h内v(CH3OH)=_____________MPa/h，其平衡常数分压Kp=_________。

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甲醇与水蒸气重整制氢可直接用于燃料电池。回答下列问题：

（1）已知：甲醇分解反应：CH3OH(g)CO(g)＋2H2(g) △H1＝________ kJ·mol－1水蒸气变换反应：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) △H2＝－41．20 kJ·mol－1，则CH3OH（g）＋H2O（g）CO2（g）＋3H2（g）△H3＝+49.44kJ·mol－1。

（2）科学家通过密度泛函理论研究甲醇与水蒸气重整制氢反应机理时，得到甲醇在Pd（Ⅲ）表面发生解离时四个路径与相对能量关系如图所示，其中附在Pd（Ⅲ）表面的物种用*标注。此历程中活化能最小的反应方程式为_________________________。

（3）在0.1MPa下，将总进料量1 mol且n（CH3OH）：n（H2O）＝1：1.3的混合气体充入一刚性密闭容器中反应。

①实验测得水煤气变换反应的速率随温度的升高明显下降，原因是__________。

②平衡时，测得CH3OH的含量在给定温度范围内极小，H2、H2O（g）、CO、CO2四种组分含量与反应温度关系如图所示，试解释a的含量约是c的含量3倍的原因__________。

（4）297 K时，向密闭容器Ⅰ(体积为4L）和Ⅱ（体积为8L）中分别充入下列物质发生反应，

达平衡时两个容器中c(H2)相等且c(H2)=0.5mol/L。则

①a=_____________。

②该温度时，Ⅰ中反应的K=___________。

③Ⅱ中按表格数据充入反应物此时反应的方向__________（填“正向进行”、“平衡”或“逆向进行”）。

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甲醇与水蒸气重整制氢可直接用于燃料电池。回答下列问题：

（1）已知：甲醇分解反应：CH3OH(g)CO(g)＋2H2(g) △H1＝________ kJ·mol－1水蒸气变换反应：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) △H2＝－41．20 kJ·mol－1，则CH3OH（g）＋H2O（g）CO2（g）＋3H2（g）△H3＝+49.44kJ·mol－1。

（2）科学家通过密度泛函理论研究甲醇与水蒸气重整制氢反应机理时，得到甲醇在Pd（Ⅲ）表面发生解离时四个路径与相对能量关系如图所示，其中附在Pd（Ⅲ）表面的物种用*标注。此历程中活化能最小的反应方程式为_________________________。

（3）在0.1MPa下，将总进料量1 mol且n（CH3OH）：n（H2O）＝1：1.3的混合气体充入一刚性密闭容器中反应。

①实验测得水煤气变换反应的速率随温度的升高明显下降，原因是__________。

②平衡时，测得CH3OH的含量在给定温度范围内极小，H2、H2O（g）、CO、CO2四种组分含量与反应温度关系如图所示，试解释a的含量约是c的含量3倍的原因__________。

（4）297 K时，向密闭容器Ⅰ(体积为4L）和Ⅱ（体积为8L）中分别充入下列物质发生反应，

达平衡时两个容器中c(H2)相等且c(H2)=0.5mol/L。则

①a=_____________。

②该温度时，Ⅰ中反应的K=___________。

③Ⅱ中按表格数据充入反应物此时反应的方向__________（填“正向进行”、“平衡”或“逆向进行”）。

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甲醇水蒸气催化重整反应是生产氢能的有效方法之一。

(1)甲醇水蒸气重整制氢存在以下副反应：(已知a、b均大于零)

Ⅰ：甲醇分解 ：CH3OH(g)⇌ CO(g)+2H2(g)　　　　 △H= +akJ·mol-1

Ⅱ：水蒸气变换：CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+ H2(g)　　 △H= kJ·mol-1

催化重整反应：CH3OH(g) +H2O(g)⇌CO2(g)+ 3H2(g)　　 △H=________kJ·mol-1

(2)甲醇分解与水蒸气变换反应Kp与温度关系见下表：

①698K时．CH3OH(g) +H2O(g)⇌CO2(g)+ 3H2(g)的Kp=___________。(保留小数点后二位)

②在较高温度下进行该反应．发现平衡时体系中CO含量偏高的原因是_____________。

(3)甲醇水蒸气重整反应的可能机理如图甲所示．结合下表分析CH3OH →CH3O的主要反应为______________(填序号)，解释原因______________________________________________________________。

(4)某研究小组对重整反应温度(T)与水醇比()进行优化，得到图乙、丙。

结合图乙分析温度、水醇比与甲醇平衡转化率的关系：________________.

②在图中用阴影画出最优化的反应条件区域(下图为乙和丙组合的平面图，实线为甲醇平衡转化率，虚线为CO物质的量分数)：______________

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甲醇、水蒸气重整制氢(SRM)系统简单，产物中H2含量高，是电动汽车氢氧燃料电池理想的氢源。其部分主要反应过程如下流程所示：

请回答下列问题：

I．对反应ICH3OH(g) CO(g) + 2H2(g)的单独研究：

(1) 已知CO(g)的热值为10.1 kJ·g-1；CH3OH(g)、H2(g)的燃烧热分别为760 kJ·mol-1、286 kJ·mol-1；计算反应I的ΔH1=______kJ·mol-1 (保留三位有效数字)。

(2) 原料进气比对反应I的选择性(某产物的选择性越大，则其含量越多)的影响较为复杂，其关系如图甲。 当n(O2)/n(CH3OH)=0.2~0.3时，CH3OH与O2发生的主要反应为______。

图甲　　　　　　　　　　　　 图乙　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 图丙

II．对反应II CO(g) + H2O(g) H2(g) + CO2(g)ΔH<0的单独研究：

(3) 在进气比n(CO)/n(H2O)不同时，测得相应的CO的平衡转化率如图乙(各点对应温度可能不同)。图乙中D、G两点对应的反应温度分别为TD和TG，其中相对低温的是______(填TD或TG)。

(4) 实验发现，其他条件不变，向反应II平衡体系中投入一定量纳米CaO可明显提高H2的体积分数，原因是______。

III．对反应I和II的综合研究：

(5)某催化剂条件下，体系中CH3OH转化率、中间产物CO生成率与温度变化关系如图丙所示。

① 随着温度升高，CH3OH实际转化率不断接近平衡转化率的原因可能是______；但是，CO的实际生成率并没有不断接近平衡生成率，其原因可能是______ (填标号)。

A．反应Ⅱ正向移动　　　 B．部分CO转化为CH3OH

C．催化剂对反应Ⅱ的选择性低　　 D．催化剂对反应I的选择性低

② 写出能提高CH3OH转化率而降低CO生成率的一条措施______。

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甲醇不仅是重要的化工原料，而且还是性能优良的能源和车用燃料。

Ⅰ.甲醇水蒸气重整制氢是电动汽车氢氧燃料电池理想的氢源，生产过程中同时也产生CO，CO会损坏燃料电池的交换膜。相关反应如下：

反应①CH3OH(g) + H2O(g)⇌CO2(g) + 3H2(g) △H1

反应②H2(g)+CO2(g)⇌CO(g) + H2O(g)　　 △H2=+41kJ/mol

如图表示恒压容器中0.5mol CH3OH(g)和0.5mol H2O(g)转化率达80％时的能量变化。

(1)计算反应①的△H1= ________。

(2)反应①能够自发进行的原因是________。升温有利于提高CH3OH转化率，但也存在一个明显的缺点是 _________。

(3)恒温恒容下，向密闭容器中通入体积比为1:1的H2和CO2，能判断反应CH3OH(g) + H2O(g)⇌CO2(g) + 3H2(g)处于平衡状态的是____________。

A.体系内压强保持不变

B.体系内气体密度保持不变

C.CO2的体积分数保持不变

D.断裂3mol H-H键的同时断裂3mol H-O键

(4)250℃，一定压强和催化剂条件下，1.00mol CH3OH 和 1.32mol H2O充分反应，平衡测得H2为2.70mol，CO为 0.030mol，则反应①中CH3OH的转化率_________，反应②的平衡常数是 _________(以上结果均保留两位有效数字)。

Ⅱ.如图是甲醇燃料电池工作示意图：

(5)当内电路转移1.5molCO32-时，消耗甲醇的质量是_________g。

(6)正极的电极反应式为 _______。

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中国首台静默移动发电站MFC30 正式问世，MFC30 是基于甲醇重整制氢燃料电池发电技术。已知甲醇制氢方式主要有以下三种：

方法Ⅰ甲醇水蒸气重整制氢：CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g)　 ΔH1= +49.4kJ/mol

方法Ⅱ甲醇氧化重整制氢: CH3OH(g)+O2(g)CO2(g)+ 2H2(g)　　 ΔH2=-192.4 kJ/mol

方法Ⅲ甲醇分解制氢：CH3OH(g)CO(g)+2H2(g)　 ΔH3

（1）已知CO 的燃烧热△H=-283.0kJ/mol，请结合方法Ⅱ的热化学方程式计算△H3=__________，该反应在_________条件(“高温”，“低温”或“任意温度”下自发进行。

（2）实验室模拟方法Ⅰ制氢，当合成气组成n(CH3OH)∶n(H2O)=1∶1时，体系中甲醇的平衡转化率与温度和压强的关系如图甲所示。

①温度为250℃、压强为P2时，反应达平衡时H2的体积分数为______________________；

②图中的压强由小到大的顺序是___________________，理由是_________________________________。

（3）方法Ⅲ制H2的能量变化曲线如图乙所示。图中由曲线a变化到曲线b应采取的措施是_____________________。恒温恒容时，下列选项能说明该反应达到平衡状态的是___________。

a.v正(CO)=2v逆(H2)　　　　　　　　 b.体系的平均摩尔质量不再改变

c.H2的浓度保持不变　　　　　　 d. △H不再改变

（4）甲醇会对水质造成一定的污染，有一种电化学方法可以消除这种污染，原理是在通电的条件下将酸性溶液中的Co2+氧化成Co3+，然后以Co3+做氧化剂把水中的甲醇氧化成CO2而净化。请写出Co3+去除甲醇的离子方程式______________________________。

（5）MFC30 燃料电池是以氢气为燃料、熔融Li2CO3与K2CO3混合物为电解质的高温型燃料电池，其负极的电极反应式为_________________________________。

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氢气是一种清洁高效能源，以甲醇为原料可以制取氢气。回答下列问题：

（1）甲醇水蒸气重整制氢

主反应：①CH3OH(g)CO(g)+2H2(g)　　　　　 ΔH =+90.7kJ/mol

②CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)　　　　　　　　 ΔH =-41.2 kJ/mol

副反应：③CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g)　　　 ΔH =+206.3 kJ/mol

则甲醇水蒸气重整制氢反应(反应Ⅰ)：CH3OH(g) +H2O(g)CO2(g)+3H2(g)的　　 ΔH=_________。反应②中lmolCO与lmol水蒸气反应的的活化能为E1kJ，则该反应生成物的活化能为_________kJ。

（2）实验室模拟甲醇水蒸气重整制氢过程，合成器组成n(CH3OH)：n(H2O) =1：1时，体系中甲醇的平衡转化率与温度和压强的关系如图所示。

①该反应的平衡常数表达式为_______________。

②当温度为250℃、压强为P2时，反应达平衡时H2的体积分数为______________。

③图中的压强由小到大的顺序是________________。

④根据主副反应分析，氢气的产率随压强的增大而___________，其原因是__________________。

（3）MFC30氢氧燃料电池是以碳酸盐为电解质(提供CO32-)的高温型燃料电池，负极的电极反应式为_____。

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氢气是一种清洁高效能源，以甲醇为原料可以制取氢气。回答下列问题：

（1）甲醇水蒸气重整制氢

主反应：①CH3OH(g)CO(g)+2H2(g)　　　　　 ΔH =+90.7kJ/mol

②CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)　　　　　　　　 ΔH =-41.2 kJ/mol

副反应：③CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g)　　　 ΔH =+206.3 kJ/mol

则甲醇水蒸气重整制氢反应(反应Ⅰ)：CH3OH(g) +H2O(g)CO2(g)+3H2(g)的　　 ΔH=_________。反应②中lmolCO与lmol水蒸气反应的的活化能为E1kJ，则该反应生成物的活化能为_________kJ。

（2）实验室模拟甲醇水蒸气重整制氢过程，合成器组成n(CH3OH)：n(H2O) =1：1时，体系中甲醇的平衡转化率与温度和压强的关系如图所示。

①该反应的平衡常数表达式为_______________。

②当温度为250℃、压强为P2时，反应达平衡时H2的体积分数为______________。

③图中的压强由小到大的顺序是________________。

④根据主副反应分析，氢气的产率随压强的增大而___________，其原因是__________________。

（3）MFC30氢氧燃料电池是以碳酸盐为电解质(提供CO32-)的高温型燃料电池，负极的电极反应式为_____。

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