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,
编号 | CO(mol) | H2(mol) | CH3OH(mol) |
Ⅰ | 4 | a | 0 |
Ⅱ | 4 | 4 | 4 |
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”)。
高三化学综合题中等难度题
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,
编号 | CO(mol) | H2(mol) | CH3OH(mol) |
Ⅰ | 4 | a | 0 |
Ⅱ | 4 | 4 | 4 |
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,
编号 | CO(mol) | H2(mol) | CH3OH(mol) |
Ⅰ | 4 | a | 0 |
Ⅱ | 4 | 4 | 4 |
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_________________________________。
高三化学综合题中等难度题查看答案及解析
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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