3.氫能是一種綠色能源,也是重要的還原劑。目前有多種方法可以制氫并儲氫。催化加氫反應可以用于重要化工原料的轉(zhuǎn)化。
Ⅰ.電解法制氫
(1)甲醇電解可制得H
2,其原理如圖1所示。陽極的電極反應式為
。
Ⅱ.催化重整法制氫
(2)已知:反應1:CH
3OH(g)═CO(g)+2H
2(g)ΔH
1=+90.6kJ?mol
-1反應2:CO(g)+H
2O(g)═CO
2(g)+H
2(g)ΔH
2=-41.2kJ?mol
-1則反應3:CH
3OH(g)+H
2O(g)═CO
2(g)+3H
2(g)ΔH
3=
kJ?mol
-1(3)以CuO-ZnO-Al
2O
3催化劑進行甲醇重整制氫時,固定其它條件不變,改變水、甲醇的物質(zhì)的量比,甲醇平衡轉(zhuǎn)化率及CO選擇性的影響如圖2所示。[CO的選擇性=
×100%]
當水、甲醇比大于0.8時,CO選擇性下降的原因是
。
(4)銅基催化劑(Cu/CeO
2)能高效進行甲醇重整制氫,但因原料中的雜質(zhì)或發(fā)生副反應生成的物質(zhì)會使催化劑失活。甲醇中混有少量的甲硫醇(CH
3SH),重整制氫時加入ZnO可有效避免銅基催化劑失活且平衡產(chǎn)率略有上升,其原理用化學反應方程式表示為
。
Ⅲ.催化加氫還原反應的應用
H
2能將4-硝基苯乙烯
在特定條件下轉(zhuǎn)化為4-乙烯基苯胺
。兩種不同催化劑將4-硝基苯乙烯還原加氫的過程如圖3所示。
(5)已知Mo單原子位點對4-硝基苯乙烯有較好吸附效果。
①使用雙單原子催化劑可以大大提高4-乙烯基苯胺的產(chǎn)率,原因是
。
②請描述4-硝基苯乙烯
在單原子催化劑下與H
2發(fā)生反應的過程
。