Question

【题目】水蒸汽催化重整生物油是未来工业化制氢的可行方案。以乙酸为模型物进行研究，发生的主要反应如下：

Ⅰ.CH3COOH（g）+2H2O（g）2CO2（g）+4H2（g） △H1

Ⅱ.CH3COOH（g）2CO（g）+2H2（g） △H2

Ⅲ.CO2（g）+H2（g）CO（g）+H2O（g） △H3

回答下列问题：

（1）用△H1、△H2表示，△H3=___。

（2）重整反应的含碳产物产率、H2产率随温度、水与乙酸投料比（S/C）的变化关系如图（a）、（b）所示。

①由图（a）可知，制备H2最佳的温度约为___。

②由图（b）可知，H2产率随S/C增大而___（填“增大”或“减小”）。

（3）向恒容密闭容器中充入等物质的量的CH3COOH和H2O混合气体，若仅发生反应Ⅰ至平衡状态，测得H2的体积分数为50%，则CH3COOH的平衡转化率为___。

（4）反应体系常生成积碳。当温度一定时，随着S/C增加，积碳量逐渐减小，其原因用化学方程式表示为___。

Answer 1

【答案】 800℃ 增大 40% C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)

【解析】

(1)根据题干信息分析，反应Ⅲ=(反应Ⅱ-反应Ⅰ)，由盖斯定律可得，故答案为：；

(2)①由图(a)可知，制备H2在800℃时，达到最高转化率，则制备氢气最佳的温度约为800℃,故答案为：800℃；

②由图(b)可知，S/C增大时，反应I平衡向正反应方向移动，反应III平衡向逆反应方向移动，使体系中的H2的量增大，故答案为：增大；

(3)设CH3COOH和H2O的物质的量均为1mol，平衡时，反应了CH3COOH x mol，列三段式有：

测得H2的体积分数为50%，则，计算得x=0.4mol，醋酸的转化率为：=40%，即CH3COOH平衡转化率为40%，故答案为：40%；

(4)当温度一定时，随着S/C增加，积碳量逐渐减小，是由于积碳与水蒸气反应生成了CO和H2，反应的化学方程式为C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)，故答案为：C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)；