乙醇水蒸氣重整制氫是制備氫氣的常用方法,體系中發(fā)生的主要反應(yīng)如下:
Ⅰ.C2H5OH(g)+H2O(g)=2CO(g)+4H2(g)△H1
Ⅱ.C2H5OH(g)+3H2O(g)=2CO2(g)+6H2(g)△H2=+173kJ?mol-1
Ⅲ.CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)△H3=-41.2kJ?mol-1
Ⅳ.C2H5OH(g)+2H2(g)=2CH4(g)+H2O(g)△H4=-156.2kJ?mol-1
(1)△H1=
+255.4
+255.4
kJ?mol-1。
(2)壓強(qiáng)為100kPa的條件下,圖1是平衡時(shí)體系中各產(chǎn)物的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)與溫度的關(guān)系,圖2是H2的平衡產(chǎn)率與溫度及起始時(shí)的關(guān)系。
①圖1中c線對(duì)應(yīng)的產(chǎn)物為 CH4
CH4
(填“CO2”、“H2”或“CH4”)。
②圖2中B點(diǎn)H2的產(chǎn)率與A點(diǎn)相等的原因是 B點(diǎn)溫度高于A點(diǎn),升高溫度,反應(yīng)Ⅲ逆向移動(dòng)消耗氫氣的量與I、II正向移動(dòng)及反應(yīng)IV逆向移動(dòng)產(chǎn)生H2的量相等
B點(diǎn)溫度高于A點(diǎn),升高溫度,反應(yīng)Ⅲ逆向移動(dòng)消耗氫氣的量與I、II正向移動(dòng)及反應(yīng)IV逆向移動(dòng)產(chǎn)生H2的量相等
。
(3)反應(yīng)溫度T℃、0.1MPa的恒壓密閉容器中,充入1molCH3CH2OH(g)和xmolH2O(g),若只發(fā)生反應(yīng)CH3CH2OH(g)+3H2O(g)?2CO2(g)+6H2(g),平衡時(shí),乙醇轉(zhuǎn)化率為α,則該反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp=(列出計(jì)算式即可)。
(4)選擇合適的催化劑能夠加快反應(yīng)的速率,請(qǐng)?jiān)谠谌鐖D畫(huà)出上述反應(yīng)Ⅰ.C2H5OH(g)+H2O(g)=2CO(g)+4H2(g)不使用催化劑和使用催化劑反應(yīng)過(guò)程中體系能量的變化圖 。