Question

某小組對酸化及堿化膨潤土負載鎳催化CO₂加氫甲烷化反應(yīng)進行了研究．
（1）制備Ni一酸化膨潤土、Ni-堿化膨潤土的部分流程如圖1：
①“溶解”時維持反應(yīng)溫度為70～80℃，其目的是______．
②“氧化”一步反應(yīng)的離子方程式為______．
（2）在不同溫度下，膨潤土、Ni-酸化膨潤土、Ni-堿化膨潤土催化CO₂加氫甲烷化反應(yīng)的結(jié)果如圖2所示：
a．Ni-堿化膨潤土甲烷化選擇性
b．Ni一酸化膨潤土甲烷化選擇性
c．膨潤土甲烷化選擇性
d．Ni-堿化膨潤土CO₂轉(zhuǎn)化率
e．Ni-酸化膨潤土CO₂轉(zhuǎn)化率
f．膨潤土CO₂轉(zhuǎn)化率
①在測定溫度內(nèi)，Ni-酸化膨潤土對CO₂加氫甲烷化反應(yīng)的最適宜溫度為______，理由是______．
②在相同溫度下，對CO₂的轉(zhuǎn)化率，Ni一堿化膨潤土高于Ni-酸化膨潤土，原因可能是______．
③500℃時，在上述實驗條件下向某裝有膨潤土的密閉容器中通入5mol CO₂和20mol H₂，充分反應(yīng)后生成CH₄的物質(zhì)的量為______．

Answer 1

解：（1）①“溶解”時維持反應(yīng)溫度為70～80℃，其目的是加快反應(yīng)速率，同時防止溫度過高HNO₃分解和揮發(fā)，
故答案為：加快反應(yīng)速率，同時防止溫度過高HNO₃分解和揮發(fā)；
②由流程圖可知，過氧化氫氧化亞鐵離子，該離子反應(yīng)為2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，故答案為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
（2）①由圖象可知，在350℃的溫度下甲烷化選擇性為100%，且CO₂ 轉(zhuǎn)化率最高，所以Ni-酸化膨潤土對CO₂加氫甲烷化反應(yīng)的最適宜溫度為為350℃，
故答案為：350℃；該溫度下甲烷化選擇性為100%，且CO₂ 轉(zhuǎn)化率最高；
②在相同溫度下，對CO₂的轉(zhuǎn)化率，Ni一堿化膨潤土高于Ni-酸化膨潤土，原因可能是用堿處理的膨潤土易吸附CO₂，故答案為：用堿處理的膨潤土易吸附CO₂；
③500℃時，在上述實驗條件下向某裝有膨潤土的密閉容器中通入5mol CO₂和20mol H₂，二氧化碳的轉(zhuǎn)化率為30%，膨潤土甲烷化選擇性為6%，
則生成甲烷的物質(zhì)的量為5mol×30%×6%=0.09mol，故答案為：0.09mol．
分析：（1）①溫度越大，溶解的速率越大；
②由流程圖可知，過氧化氫氧化亞鐵離子；
（2）①由圖象可知，某溫度下甲烷的選擇性越大即可；
②相同溫度，酸堿不同，二氧化碳與堿反應(yīng)；
③500℃時，在上述實驗條件下向某裝有膨潤土的密閉容器中通入5mol CO₂和20mol H₂，二氧化碳的轉(zhuǎn)化率為30%，膨潤土甲烷化選擇性為6%，以此計算．
點評：本題考查酸化及堿化膨潤土負載鎳催化CO₂加氫甲烷化反應(yīng)，注意影響反應(yīng)速率及化學平衡的因素，圖象中的數(shù)據(jù)分析及應(yīng)用是解答本題的關(guān)鍵，題目難度中等．