Question

【題目】氫氣是重要的清潔能源。科學(xué)家嘗試多種方法制取氫氣。

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

Ⅱ．甘油和水蒸氣、氧氣經(jīng)催化重整或部分催化氧化可制得氫氣，反應(yīng)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(yīng)的H1=_____ kJmol-1。

(3)實際生產(chǎn)中將反應(yīng)設(shè)定在600～700℃進(jìn)行，選擇該溫度范圍的原因是：________________。

(4)反應(yīng)的副產(chǎn)物很多，加入一定量的通入適當(dāng)過量的都能提高氫氣的產(chǎn)率。則加入的原因：___________________；若混合氣體中，比例過高，則產(chǎn)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(jìn)行實驗，持續(xù)通入原料氣一段時間，繪制油轉(zhuǎn)化率與時間的關(guān)系如圖所示。

①結(jié)合上圖分析催化劑具有的優(yōu)點是____________________。

②研究發(fā)現(xiàn)造成催化效率隨時間下降的主要原因是副反應(yīng)產(chǎn)生的大量碳粉(積碳)包裹催化劑，通過加入微量的、可循環(huán)利用的氧化鑭()可有效減少積碳。其反應(yīng)機(jī)理包括兩步：

第一步為：

第二步為：___________________________(寫出化學(xué)反應(yīng)方程式)。

Answer 1

【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(yīng)速率加快 CaO結(jié)合CO2生成CaCO3，使反應(yīng)Ⅰ平衡正向移動，H2產(chǎn)率提高 甘油直接燃燒不產(chǎn)生H2，或過量O2會與H2反應(yīng) 催化效率高，穩(wěn)定性高(或催化劑壽命長) La2O2CO3+C＝La2O3+2CO↑

【解析】

I．(1)NaH由Na+和H-構(gòu)成，電子式為Na+[:H]-，NaH與水反應(yīng)，生成NaOH和H2，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為NaH+H2O=NaOH+H2↑。答案為：Na+[:H]-；NaH+H2O=NaOH+H2↑；

Ⅱ．(2) H2=-1206kJmol-1 ①

H3=-950kJmol-1 ②

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

(3)實際生產(chǎn)中將反應(yīng)設(shè)定在600～700℃進(jìn)行，選擇該溫度范圍，主要從催化劑的活性和溫度對反應(yīng)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(yīng)速率加快；

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

(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(yōu)點是催化效率高，穩(wěn)定性高(或催化劑壽命長)。答案為：催化效率高，穩(wěn)定性高(或催化劑壽命長)；

②題中強(qiáng)調(diào)氧化鑭可循環(huán)利用，則應(yīng)分解生成La2O3，反應(yīng)方程式為La2O2CO3+C＝La2O3+2CO↑。答案為：La2O2CO3+C＝La2O3+2CO↑。