题目内容

【题目】据预测,到2040年我国煤炭消费仍将占能源结构的三分之一左右。H2S在催化活性碳(AC)表面的迁移,对煤的清洁和综合应用起了很大的促进作用,其机理如图所示,其中ad表示物种的吸附状态。下列有关叙述错误的是

A. 图中阴影部分表示H2S分子的吸附与离解

B. AC表面作用的温度不同,H2S的去除率不同

C. H2SAC表面作用生成的产物有H2OH2SSO2CS2

D. 图中反应过程中只有H—S键的断裂,没有H—S键的形成

【答案】

【解析】

图中阴影部分H2S(g)→H2S(ad)H2S在催化剂表面的吸附,H2S(ad)→2H(ad)+S(ad)表示H2S的离解,选项A正确;温度高时气态硫会反应生成H2S等,温度低时会变成固态的硫,选项B正确;观察图示可知H2SAC表面作用生成的产物有H2OH2SSO2CS2等,选项C正确;图中阴影部分出现H(ad)S(ad),有H—S键的断裂,部分S(g)H2(g)生成H2S(g),存在H—S键的形成,选项D错误。

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【题目】(11分)甲烷水蒸气催化重整(SMR)是传统制取富氢混合气的重要方法,具有工艺简单、成本低等优点。回答下列问题:

1)已知1000 K时,下列反应的平衡常数和反应热:

CH4(g) C(s)+2H2(g) K1=10.2 ΔH1

2CO(g) C(s)+CO2(g) K2=0.6 ΔH2

CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) K3=1.4 ΔH3

CH4(g)+2H2O(g) CO2(g)+4H2(g) K4 ΔH4SMR)则1000 K时,K4=____________ΔH4=_________(用ΔH1ΔH2ΔH3来表示)。

2)在进入催化重整装置前,先要对原料气进行脱硫操作,使其浓度为0.5 ppm以下。脱硫的目的为______________

3)下图为不同温度条件下电流强度对CH4转化率的影响。由图可知,电流对不同催化剂、不同温度条件下的甲烷水蒸气催化重整反应均有着促进作用,则可推知ΔH4____0(填“>”“<”)。

4)下图为不同温度条件下6小时稳定测试电流强度对H2产率的影响。由图可知,随着温度的降低,电流对H2产率的影响作用逐渐____________(填增加”“减小不变),600 ℃时,电流对三种催化剂中的____________(用图中的催化剂表示式回答)影响效果最为显著,当温度高于750 ℃时,无论电流强度大小,有无催化剂,H2产率趋于相同,其原因是______________

5)我国科学家对甲烷和水蒸气催化重整反应机理也进行了广泛研究,通常认为该反应分两步进行。第一步:CH4催化裂解生成H2和碳(或碳氢物种),其中碳(或碳氢物种)吸附在催化剂上,如CH4→Cads/[C(H)n]ads+(2–)H2;第二步:碳(或碳氢物种)和H2O反应生成CO2H2,如Cads/[C(H)n]ads +2H2O→CO2 +(2+)H2。反应过程和能量变化残图如下(过程①没有加催化剂,过程②加入催化剂),过程①和②ΔH的关系为:①_______②(填“>”“<”);控制整个过程②反应速率的是第_______步,其原因为____________________________

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