Question

【題目】將甘油（C3H8O3）轉(zhuǎn)化為高附值產(chǎn)品是當(dāng)前熱點(diǎn)研究方向，如甘油和水蒸氣、氧氣經(jīng)催化重整或部分催化氧化可制得氫氣，反應(yīng)主要過程如下：

（1）下列說法正確的是______（填字母序號(hào)）。

a.消耗等量的甘油，反應(yīng)I的產(chǎn)氫率最高

b.消耗等量的甘油，反應(yīng)II的放熱最顯著

c.經(jīng)過計(jì)算得到反應(yīng)III的H3=-237.5 kJ/mol，

d.理論上，通過調(diào)控甘油、水蒸氣、氧氣的用量比例可以實(shí)現(xiàn)自熱重整反應(yīng)，即焓變約為0，這體現(xiàn)了科研工作者對(duì)吸熱和放熱反應(yīng)的聯(lián)合應(yīng)用

（2）研究人員經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)，實(shí)際生產(chǎn)中將反應(yīng)III設(shè)定在較高溫度（600~700°C）進(jìn)行，選擇該溫度范圍的原因有：催化劑活性和選擇性高、____________。

（3）研究人員發(fā)現(xiàn)，反應(yīng)I的副產(chǎn)物很多，主要含有：CH4、C2H4、CO、CO2、CH3CHO、CH3COOH等，為了顯著提高氫氣的產(chǎn)率，采取以下兩個(gè)措施。

①首要抑制產(chǎn)生甲烷的副反應(yīng)。從原子利用率角度分析其原因：__________________。

②用CaO吸附增強(qiáng)制氫。如圖1所示，請(qǐng)解釋加入CaO的原因：____________________。

（4）制備高效的催化劑是這種制氫方法能大規(guī)模應(yīng)用于工業(yè)的重要因素。通常將Ni分散在高比表面的載體（SiC、Al2O3、CeO2）上以提高催化效率。分別用三種催化劑進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，持續(xù)通入原料氣，在一段時(shí)間內(nèi)多次取樣，繪制甘油轉(zhuǎn)化率與時(shí)間的關(guān)系如圖2所示。

①結(jié)合圖2分析Ni/SiC催化劑具有的優(yōu)點(diǎn)是____________________。

②研究發(fā)現(xiàn)造成催化效率隨時(shí)間下降的主要原因是副反應(yīng)產(chǎn)生的大量碳粉（積碳）包裹催化劑，通過加入微量的、可循環(huán)利用的氧化鑭（La2O3）可有效減少積碳。其反應(yīng)機(jī)理包括兩步：

第一步為：La2O3+CO2 La2O2CO3

第二步為：______________________________（寫出化學(xué)反應(yīng)方程式）。

Answer 1

【答案】abcd 產(chǎn)氫率高，化學(xué)反應(yīng)速率快 CH4中氫元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，抑制產(chǎn)生甲烷的副反應(yīng)與抑制其它副反應(yīng)相比，更有利于提高氫原子的利用率 加入CaO可降低二氧化碳的濃度，促進(jìn)反應(yīng)I平衡正向移動(dòng)，提高氫氣的產(chǎn)率 催化效率高，穩(wěn)定性好 La2O2CO3+C= La2O3+2CO

【解析】

（1）抓住表中信息和蓋斯定律分析即可解答；

（2）主要從溫度對(duì)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的移動(dòng)的影響的角度進(jìn)行分析解答；

（3）①在所有的副產(chǎn)物中，CH4中氫元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，抑制產(chǎn)生甲烷的副反應(yīng)與抑制其它副反應(yīng)相比，更有利于提高氫原子的利用率，據(jù)此分析可得結(jié)論；②根據(jù)圖1可知，加入CaO可降低二氧化碳的濃度，促進(jìn)反應(yīng)I平衡正向移動(dòng)，提高氫氣的產(chǎn)率，據(jù)此分析可得結(jié)論；

（4）①由圖2信息可知，Ni/SiC催化劑的催化效率并不隨時(shí)間的延長而降低，而另兩種催化劑均出現(xiàn)催化效率降低的現(xiàn)象，由此分析解答；②由題給信息可知，氧化鑭在清除積炭過程中（C+CO22CO）起到催劑的作用，則第二步反應(yīng)為積炭與La2O2CO3反應(yīng)生成La2O3和CO，由此可得結(jié)論。

（1）a.由反應(yīng)I、反應(yīng)II、反應(yīng)III對(duì)比可知，消耗等量的甘油，反應(yīng)I的產(chǎn)氫率最高，故a正確；

b. 由反應(yīng)I、反應(yīng)II、反應(yīng)III對(duì)比可知，當(dāng)消耗1mol甘油時(shí)，反應(yīng)反應(yīng)II中放出的熱量最多，故b正確；

c.由蓋斯定律可知，H3=H1+H2=（+128kJ/mol）÷2+（-603 kJ/mol）÷2=-237.5 kJ/mol，故c正確；

d.因反應(yīng)I為吸熱反應(yīng)，反應(yīng)II為放熱反應(yīng)，則在反應(yīng)過程中可通過調(diào)控甘油、水蒸氣、氧氣的用量比例可以實(shí)現(xiàn)焓變約為0，故d正確；

故答案為：abcd；

（2）因反應(yīng)I為吸熱反應(yīng)，在較高溫度下有利于反應(yīng)I的進(jìn)行，從而提高產(chǎn)氫率，同時(shí)升高溫度可加快反應(yīng)速率，故答案為：產(chǎn)氫率高，化學(xué)反應(yīng)速率快；

（3）①在所有的副產(chǎn)物中，CH4中氫元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，抑制產(chǎn)生甲烷的副反應(yīng)與抑制其它副反應(yīng)相比，更有利于提高氫原子的利用率，故答案為：CH4中氫元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，抑制產(chǎn)生甲烷的副反應(yīng)與抑制其它副反應(yīng)相比，更有利于提高氫原子的利用率；

②根據(jù)圖1可知，加入CaO可降低二氧化碳的濃度，促進(jìn)反應(yīng)I平衡正向移動(dòng)，提高氫氣的產(chǎn)率，故答案為：加入CaO可降低二氧化碳的濃度，促進(jìn)反應(yīng)I平衡正向移動(dòng)，提高氫氣的產(chǎn)率；

（4）①由圖2信息可知，Ni/SiC催化劑具有催化效率高，穩(wěn)定性好的特點(diǎn)，故答案為：催化效率高，穩(wěn)定性好；

②由題給信息可知，氧化鑭在清除積炭過程中（C+CO22CO）起到催劑的作用，則第二步反應(yīng)為積炭與La2O2CO3反應(yīng)生成La2O3，則反應(yīng)方程式為：La2O2CO3+C= La2O3+2CO，故答案為：La2O2CO3+C= La2O3+2CO。