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【題目】氫氣是重要的清潔能源?茖W家嘗試多種方法制取氫氣。

I.(1)儲氫材料能與水反應得到氫氣。請寫出的電子式______________,該反應的化學方程式為______________________________。

Ⅱ.甘油和水蒸氣、氧氣經催化重整或部分催化氧化可制得氫氣,反應主要過程如下:

甘油水蒸氣重整()

H1

甘油部分氧化()

H2=-1206kJmol-1

甘油氧化水蒸汽重整()

H3=-950kJmol-1

(2)反應H1=_____ kJmol-1。

(3)實際生產中將反應設定在600700℃進行,選擇該溫度范圍的原因是:________________。

(4)反應的副產物很多,加入一定量的通入適當過量的都能提高氫氣的產率。則加入的原因:___________________;若混合氣體中,比例過高,則產率降低,其原因是:____________________________。

(5)通常將分散在高比表面的載體()上以提高催化效率。分別用三種催化劑的載體進行實驗,持續通入原料氣一段時間,繪制油轉化率與時間的關系如圖所示。

①結合上圖分析催化劑具有的優點是____________________。

②研究發現造成催化效率隨時間下降的主要原因是副反應產生的大量碳粉(積碳)包裹催化劑,通過加入微量的、可循環利用的氧化鑭()可有效減少積碳。其反應機理包括兩步:

第一步為:

第二步為:___________________________(寫出化學反應方程式)。

【答案】Na+[:H]- NaH+H2O=NaOH+H2 +128 催化劑活性和選擇性高、升高溫度反應速率加快 CaO結合CO2生成CaCO3,使反應Ⅰ平衡正向移動,H2產率提高 甘油直接燃燒不產生H2,或過量O2會與H2反應 催化效率高,穩定性高(或催化劑壽命長) La2O2CO3+CLa2O3+2CO

【解析】

I.(1)NaHNa+H-構成,電子式為Na+[:H]-,NaH與水反應,生成NaOHH2,該反應的化學方程式為NaH+H2O=NaOH+H2↑。答案為:Na+[:H]-;NaH+H2O=NaOH+H2↑;

Ⅱ.(2) H2=-1206kJmol-1

H3=-950kJmol-1

利用蓋斯定律,將(②-①)×,得H1=+128kJmol-1。答案為:+128;

(3)實際生產中將反應設定在600700℃進行,選擇該溫度范圍,主要從催化劑的活性和溫度對反應速率的影響考慮,其原因是:催化劑活性和選擇性高、升高溫度反應速率加快;

(4)加入CaO,可吸收產物中的CO2生成CaCO3,使反應Ⅰ平衡正向移動,H2產率提高;若混合氣體中,比例過高,則產率降低,其原因是:甘油直接燃燒不產生H2,或過量O2會與H2反應。答案為:CaO結合CO2生成CaCO3,使反應Ⅰ平衡正向移動,H2產率提高;甘油直接燃燒不產生H2,或過量O2會與H2反應;

(5)①從圖中可以看出,隨著時間的延長,其催化效率基本不變,所以催化劑具有的優點是催化效率高,穩定性高(或催化劑壽命長)。答案為:催化效率高,穩定性高(或催化劑壽命長);

②題中強調氧化鑭可循環利用,則應分解生成La2O3,反應方程式為La2O2CO3+CLa2O3+2CO↑。答案為:La2O2CO3+CLa2O3+2CO↑。

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