(2012?浙江)甲烷自熱重整是先進(jìn)的制氫方法,包含甲烷氧化和蒸汽重整.向反應(yīng)系統(tǒng)同時通入甲烷、氧氣和水蒸氣,發(fā)生的主要化學(xué)反應(yīng)有:
反應(yīng)過程 |
化學(xué)方程式 |
焓變△H(kJ/mol) |
活化能Ea(kJ/mol) |
甲烷氧化 |
CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) |
-802.6 |
125.6 |
CH4(g)+O2(g)=CO2(g)+2H2(g) |
-322.0 |
172.5 |
蒸汽重整 |
CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) |
206.2 |
240.1 |
CH4(g)+2H2O(g)=CO2(g)+4H2(g) |
165.0 |
243.9 |
回答下列問題:
(1)反應(yīng)CO(g)+H
2O(g)=CO
2(g)+H
2(g)的△H=
-41.2
-41.2
kJ/mol.
(2)在初始階段,甲烷蒸汽重整的反應(yīng)速率
小于
小于
甲烷氧化的反應(yīng)速率(填大于、小于或等于).
(3)對于氣相反應(yīng),用某組分(B)的平衡壓強(qiáng)(P
B)代替物質(zhì)的量濃度(c
B)也可表示平衡常數(shù)(記作K
P),則反應(yīng)CH
4(g)+H
2O(g)?CO(g)+3H
2(g)的K
P=
p3(H2)?P(CO) |
P(CH4)?P(H2O) |
p3(H2)?P(CO) |
P(CH4)?P(H2O) |
;隨著溫度的升高,該平衡常數(shù)
增大
增大
(填“增大”、“減小”或“不變”).
(4)從能量角度分析,甲烷自熱重整方法的先進(jìn)之處在于
放熱的甲烷氧化反應(yīng)為吸熱的蒸氣重整提供能量
放熱的甲烷氧化反應(yīng)為吸熱的蒸氣重整提供能量
.
(5)在某一給定進(jìn)料比的情況下,溫度、壓強(qiáng)對H
2和CO物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)的影響如圖1、圖2:
①若要達(dá)到H
2物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)>65%、CO的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)<10%,以下條件中最合適的是
B
B
.
A.600℃,0.9MpaB.700℃,0.9MPaC.800℃,1.5MpaD.1000℃,1.5MPa
②畫出600℃,0.1Mpa條件下,系統(tǒng)中H
2物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)隨反應(yīng)時間(從常溫進(jìn)料開始計時)的變化趨勢示意圖(如圖3):
(6)如果進(jìn)料中氧氣量過大,最終導(dǎo)致H
2物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)降低,原因是
導(dǎo)致生成的氫氣和氧氣反應(yīng)
導(dǎo)致生成的氫氣和氧氣反應(yīng)
.