19.為了實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰和碳中和目標(biāo),二氧化碳的高效利用成為研究的熱點(diǎn)。某研究小組采用雙合金團(tuán)簇催化甲烷干法重整法(DRM)取得了良好的效果。已知:CH
4、H
2、CO的燃燒熱分別為-890.3kJ/mol、-285.8kJ/mol,-283kJ/mol。
(1)甲烷干法重整(DRM)反應(yīng)為CH
4(g)+CO
2(g)?2CO(g)+2H
2(g)△H,則△H=
。
(2)通過大量的研究Pt
12Ni、Sn
12Ni、Cu
12Ni三種雙金屬合金團(tuán)簇可用于催化DRM反應(yīng),在催化劑表面涉及多個(gè)基元反應(yīng),分別為過程1:甲烷逐步脫氫,過程2:CO
2的活化(包括直接活化和氫誘導(dǎo)活化),過程3:C*和CH*的氧化,過程4:擴(kuò)散吸附反應(yīng)。其反應(yīng)機(jī)理如圖1所示。
則CO
2的氫誘導(dǎo)活化反應(yīng)方程式為
,過程3的最終產(chǎn)物為
,過程4發(fā)生擴(kuò)散吸附的微粒為
。
(3)三種催化劑催化甲烷脫氯過程的能量變化如圖2所示:
①甲烷脫氫過程中最大活化能步驟為
。(用反應(yīng)方程式表示)
②Sn
12Ni、Pt
12Ni、Cu
12Ni三種催化劑催化甲烷脫氫過程的脫氫速率分別為v
1、v
2、v
3,則脫氫速率由大到小的順序?yàn)?
。
③Sn
12Ni雙金屬團(tuán)簇具有良好的抗積碳作用,有效抑制碳沉積對催化劑造成的不良影響,請結(jié)合圖示解釋原因:
。
(4)已知:甲烷干法重整(DRM)過程中發(fā)生副反應(yīng)CO
2(g)+H
2(g)?CO(g)+H
2O(g)△H>0,T℃時(shí),在恒壓反應(yīng)器中,通入2molCH
4和1molCO
2,總壓強(qiáng)為p
0,平衡時(shí)甲烷的轉(zhuǎn)化率為40%,H
2O的分壓為p。
①關(guān)于上述平衡體系,下列說法正確的是
(填標(biāo)號)。
A.n(CH
4):n(CO
2)=2:1
B.將H
2O(g)液化,可以提高主反應(yīng)的速率
C.若反應(yīng)在恒容條件下進(jìn)行,甲烷轉(zhuǎn)化率小于40%
D.若降低反應(yīng)溫度,主、副反應(yīng)均逆向進(jìn)行
②DRM反應(yīng)的K
p=
(列出計(jì)算式即可,分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。