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试题详情

甲烷自热重整是先进的制氢方法,包含甲烷氧化和蒸汽重整。向反应系统同时通入甲烷.氧气和水蒸气,发生的主要化学反应有:

回答下列问题:

(1)反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的△H= kJ/mol。

(2)在初始阶段,甲烷蒸汽重整的反应速率 甲烷氧化的反应速率(填大于.小于或等于)。

(3)对于气相反应,用某组分(B)的平衡压强(PB)代替物质的量浓度(cB)也可以平衡常数(记作KP),则反应CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)的KP= ;

随着温度的升高,该平衡常数 (填“增大”.“减小”或“不变”)。

(4)从能量阶段分析,甲烷自热重整方法的先进之处在于 。

(5)在某一给定进料比的情况下,温度.压强对H2和CO物质的量分数的影响如下图:

①若要达到H2物质的量分数>65%.CO的物质的量分数<10%,以下条件中最合适的是 。

(a)600℃,0.9Mpa

(b)700℃,0.9MPa

(c)800℃,1.5Mpa

(d)1000℃,1.5MPa

②画出600℃,0.1Mpa条件下,系统中H2物质的量分数随反应时间(从常温进料开始计时)

的变化趋势示意图:

(6)如果进料中氧气量过大,最终导致H2物质的量分数降低,原因是 。

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试题答案

见解析。

试题解析

(1)根据盖斯定律,由蒸汽重整的两个反应不难得出该反应的△H=-41.2kJ/mol

(2)由于甲烷氧化的活化能低于蒸汽重整的活化能,所以蒸汽重整速率小于甲烷氧化速率。

(3)Kp=,由于该反应△H>0,所以升温则平衡常数变大。

(4)由于放热的甲烷氧化产生的热量可以供给吸热的蒸汽重整,提高了能源的利用率。

(5)简单读图,条件B同时符合“H2物质的量分数>65%.CO的物质的量分数<10%”;

作图的关键是找准零时刻起点位置,反应过程中的变化趋势以及平衡以后的终点位置,氢气不是原料气,即开始时刻氢气含量为0,由图中可以读出600℃,0.1Mpa条件下,平衡系统中H2物质的量分数为70%,因此不难作图如下:

(6)甲烷氧化程度过高,氢气会和氧气反应。

少年,再来一题如何?
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