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:

反应过程

化学方程式

焓变△H(kJ/mol)

活化能Ea(kJ/mol)

甲烷氧化

CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)

-802.6

125.6

CH4(g)+O2(g)=CO2(g)+2H2(g)

-322.0

172.5

蒸汽重整

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H=     kJ/mol。

(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的物质的量分数<10%,以下条件中最合适的是 

A.600℃,0.9Mpa   B.700℃,0.9MPa   C.800℃,1.5Mpa   D.1000℃,1.5MPa

②画出600℃,0.1Mpa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       

13

 0  40780  40788  40794  40798  40804  40806  40810  40816  40818  40824  40830  40834  40836  40840  40846  40848  40854  40858  40860  40864  40866  40870  40872  40874  40875  40876  40878  40879  40880  40882  40884  40888  40890  40894  40896  40900  40906  40908  40914  40918  40920  40924  40930  40936  40938  40944  40948  40950  40956  40960  40966  40974  203614 

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