题目

甲烷水蒸气重整制取的合成气可用于熔融碳酸盐燃料电池。 （1） 甲烷水蒸气重整制取合成气反应为CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)  ∆H＝+206 kJ/mol。 向体积为2 L密闭容器中，按n(H2O) ∶n(CH4) ＝1投料： a.保持温度为T1时，测得CH4(g)的浓度随时间变化曲线如图1所示。 b.其他条件相同时，在不同催化剂（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）作用下，反应相同时间后，CH4的转化率随反应温度的变化如图2所示。                          图1                                 图2 结合图1，写出反应达平衡的过程中的能量变化：kJ。 根据图2判断： ⅰ. a点所处的状态不是化学平衡状态，理由是。 ⅱ. CH4的转化率：c＞b，原因是。 （2） 一定温度下，在容积均为2 L的两个密闭容器中，按如下方式加入反应物，发生反应：CO2(g) + 3H2(g) CH3OH(g) + H2O(g)，10 min后达到平衡。 容器 甲 乙 反应物投入量 1 mol CO2、3 mol H2 a mol CO2、b mol H2、 c mol CH3OH(g)、c mol H2O(g)（a、b、c均不为零） 若甲容器平衡后气体的压强为开始时的0.8倍，则反应10 min内甲容器中以CH3OH(g)表示的化学反应速率为；要使平衡后乙容器与甲容器中相同组分的体积分数相等，且起始时维持化学反应向逆反应方向进行，则乙容器中c的取值范围为。 （3） 氢气可将CO2还原为甲烷，反应为CO2(g) + 4H2(g) CH4(g) + 2H2O(g)。ShyamKattel等结合实验与计算机模拟结果，研究了在Pt/SiO2催化剂表面上CO2与H2的反应历程，前三步历程如图所示其中吸附在Pt/SiO2催化剂表面用“·”标注，Ts表示过渡态。从物质吸附在催化剂表面到形成过渡态的过程会（填“放出热量”或“吸收热量”）；反应历程中最小能垒(活化能)步骤的化学方程式为。 答案： 【1】吸收412(x-y)【2】催化剂不能改变物质的平衡转化率；750℃时，反应相同时间，a点对应的CH4的转化率低于使用Ⅰ时CH4的转化率【3】相同催化剂时，升高温度平衡正向移动，转化率增大 【1】0.02 mol·L－1·min－1【2】0.4＜c≤1 【1】吸收热量【2】·OH+·H = H2O(g)

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