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甲烷在高温下与水蒸气反应,反应方程式为:CH4(g)+H2O(g)
CO(g)+3H2(g).部分物质的燃烧热数据如下表:
已知1 mol H2O(g)转变为1 mol H2O(l)时放出44.0 kJ热量.写出CH4和H2O(g)在高温下反应的热化学方程式________.
甲烷在高温下与水蒸气反应反应方程式为:CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g).部分物质的燃烧热数据如下表:
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已知1 mol H2O(g)转变为1 mol H2O(l)时放出44.0 kJ热量.
(1)写出CO燃烧的热化学方程式________.
(2)2H2(g)+O2(g)
2H2O(g) ΔH=________kJ/mol
⑴生物甲烷是由植物和动物粪便在一定条件下发酵而得的甲烷:
若某植物纤维素的含量为10%,某沼气池,当加入该植物162kg,在微生物作用下完全转化可得CH4在标准状况下的体积为 m3。
⑵合成二甲醚主要步骤为造气和合成。过程如下:
若造气时,设每步转化率均为100%,设某天然气中只含5%CO2,不含其他杂质,每100m3天然气,应同时通入水蒸气和空气各多少体积(空气只含N2和O2,且体积比为4:1,下同),才能保证合成时CO和H2充分利用。V[H2O(g)]= m3;V[空气]= m3。
⑶为了充分利用反应过程中生成的比较纯净的氮气,某企业用天然气为主要原料联合生产二甲醚和氨,过程如下:
制气设备:①CH4+H2O → CO+3H2 ②2CH4+O2 → 2CO+4H2
合成塔Ⅰ:CO+2H2 → CH3OH ; 2CH3OH → CH3OCH3+H2O
合成塔Ⅱ:N2+3H2==2NH3
假设天然气中只含CH4,反应②中通入适量空气,调节①和②投入的CH4的量,以使反应①剩余的H2和反应②剩余的N2的体积比恰好为3:1,以便合成氨。该企业每生产34t NH3理论上同时可以得到二甲醚多少吨?(设工业多次转化,总转化率假定为100%设合成塔Ⅰ中水与CO不反应)?
天然气(以甲烷计)在工业生产中用途广泛。
Ⅰ.在制备合成氨原料气H2 中的应用
(1)甲烷蒸汽转化法制H2的主要转化反应如下:
CH4(g) + H2O(g)
CO(g)
+ 3H2(g) ΔH = +206.2 kJ/mol
CH4(g) + 2H2O(g)
CO2(g)
+4H2(g) ΔH = +165.0kJ/mol
上述反应所得原料气中的CO能使氨合成催化剂中毒,必须除去。工业上常采用催化剂存在下CO与水蒸气反应生成易除去的CO2,同时又可制得等体积的氢气的方法。此反应称为一氧化碳变换反应,该反应的热化学方程式是 。
(2)CO变换反应的汽气比(水蒸气与原料气中CO物质的量之比)与CO平衡变换率
(已转化的一氧化碳量与变换前一氧化碳量之比)的关系如下图所示:
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汽气比与CO平衡变换率的关系
析图可知:
① 相同温度时,CO平衡变换率与汽气比的关系是 。
② 汽气比相同时,CO平衡变换率与温度的关系是 。
(3)对于气相反应,用某组分(B)的平衡压强(pB)代替物质的量浓度也可以表示平衡常数(记作Kp),则CO变换反应的平衡常数表示式为:Kp= 。随温度的降低,该平衡常数 (填“增大”“减小”或“不变”)。
Ⅱ.在熔融碳酸盐燃料电池中的应用
以熔融Li2CO3和K2CO3为电解质,天然气经内重整催化作用提供反应气的燃料电池示意图如下:
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(1)外电路电子流动方向:由 流向 (填字母)。
(2)空气极发生反应的离子方程式是 。
(3)以此燃料电池为电源电解精炼铜,当电路有0.6 mol e‑ 转移,有 g 精铜析出。
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Ⅰ.在制备合成氨原料气H2中的应用
(1)甲烷蒸汽转化法制H2的主要转化反应如下:
CH4(g) + H2O(g)
CH4(g) + 2H2O(g)
上述反应所得原料气中的CO能使氨合成催化剂中毒,必须除去。工业上常采用催化剂存在下CO与水蒸气反应生成易除去的CO2,同时又可制得等体积的氢气的方法。此反应称为一氧化碳变换反应,该反应的热化学方程式是 。
(2)CO变换反应的汽气比(水蒸气与原料气中CO物质的量之比)与CO平衡变换率
(已转化的一氧化碳量与变换前一氧化碳量之比)的关系如下图所示:
汽气比与CO平衡变换率的关系
析图可知:
① 相同温度时,CO平衡变换率与汽气比的关系是 。
② 汽气比相同时,CO平衡变换率与温度的关系是 。
(3)对于气相反应,用某组分(B)的平衡压强(pB)代替物质的量浓度也可以表示平衡常数(记作Kp),则CO变换反应的平衡常数表示式为:Kp= 。随温度的降低,该平衡常数 (填“增大”“减小”或“不变”)。
Ⅱ.在熔融碳酸盐燃料电池中的应用
以熔融Li2CO3和K2CO3为电解质,天然气经内重整催化作用提供反应气的燃料电池示意图如下:
(1)外电路电子流动方向:由 流向 (填字母)。
(2)空气极发生反应的离子方程式是 。
(3)以此燃料电池为电源电解精炼铜,当电路有0.6 mol e?转移,有 g 精铜析出。