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:

化学方程

焓变ΔH/kJ·mol-1

活化能Ea/kJ·mol-1

CH4(g)+2O2(g)===

CO2(g)+2H2O(g)

-802.6

125.6

CH4(g)+O2(g)===

CO2(g)+2H2(g)

-322.0

172.5

CH4(g)+H2O(g)===

CO(g)+3H2(g)

+206.2

240.1

CH4(g)+2H2O(g)===

CO2(g)+4H2(g)

+165.0

243.9

回答下列问题:

(1)反应CO(g)+H2O(g)===CO2(g)+H2(g)的ΔH=________kJ·mol-1

(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)也可表示平衡常数(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)从能量角度分析,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物质的量分数<10%,以下条件中最合适的是________。

A.600 ℃,0.9 MPa             B.700 ℃,0.9 MPa

C.800 ℃,1.5 MPa                D.1 000 ℃,1.5 MPa

②画出600 ℃,0.1 MPa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

___________________________________________________________________。

 0  142125  142133  142139  142143  142149  142151  142155  142161  142163  142169  142175  142179  142181  142185  142191  142193  142199  142203  142205  142209  142211  142215  142217  142219  142220  142221  142223  142224  142225  142227  142229  142233  142235  142239  142241  142245  142251  142253  142259  142263  142265  142269  142275  142281  142283  142289  142293  142295  142301  142305  142311  142319  203614 

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