4.甲烷自热氧化重整是工业上获得氢气的重要方法,其反应为:
2CH4(g)+O2(g)═2CO(g)+4H2(g)△H=akJ/mol.
(1)已知:①CH4(g)+2O2(g)═CO2(g)+2H2O(g)△H1=bkJ/mol
②CH4(g)+CO2(g)═2CO(g)+2H2(g)△H2
③CH4(g)+H2O(g)═CO(g)+3H2(g)△H3=ckJ/mol.
则△H2=(2a-b-2c)kJ/mol(用含a、b、c的代数式表示).
(2)以CO、H2为原料合成甲醇的反应为:CO(g)+2H2(g)═CH3OH(g).在体积均为2L的三个恒容密闭容器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中,分别都充入1molCO和2molH2,三个容器的反应温度分别为T1、T2、T3且恒定不变.图1为三个容器中的反应均进行到5min时H2的体积分数示意图,其中有一个容器反应一定达到平衡状态.CO的平衡转化率在不同压强下随温度的变化如图2所示.

①0~5min时间内容器II中用CH3OH表示的反应速率为0.0875mol/(L•min).
②三个容器中一定达到平衡状态的是容器II.
③当三个容器中的反应均达到平衡状态时,CO的转化率最低的是容器III.
④平衡常数最大的是容器I.
⑤工业实际合成CH3OH生产中,常用图中M点而不是N点对应的反应条件,运用化学反应速率和平衡知识,同时考虑生产实际,说明选择该反应条件的理由:相对于N点而言,采用M点,温度在500~600K之间,温度较高,反应速率较快,CO的平均转化率也较高,压强为常压,对设备要求不高.
(3)合成甲醇尾气中CO的浓度常用电化学气敏传感器进行测量,其中CO传感器可用图3简单表示,则阳极发生的电极反应为CO+H2O-2e-=CO2+2H+
 0  154202  154210  154216  154220  154226  154228  154232  154238  154240  154246  154252  154256  154258  154262  154268  154270  154276  154280  154282  154286  154288  154292  154294  154296  154297  154298  154300  154301  154302  154304  154306  154310  154312  154316  154318  154322  154328  154330  154336  154340  154342  154346  154352  154358  154360  154366  154370  154372  154378  154382  154388  154396  203614 

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