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  • 1. (2022高三上·浙江开学考) 氢气是一种理想的能源,探索绿色化制氢是化学界一个热门话题。(本题反应中涉及△H、△S、△G均为298K条件值)。

    1. (1) 传统制备氢气方法之一为水煤气法:C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) △H=+132kJ·mol-1 , 该反应自发进行的条件是
    2. (2) 利用生物质可再生资源乙醇制备氢气具有良好的开发前景。乙醇在Ni-MgO催化下,制取氢气有如下方法:

      方法a:水蒸气催化重整CH3CH2OH(g)+H2O(g)4H2(g)+2CO(g) △H1=+257kJ·mol-1△S1=+459J·mol-1·K-1△G1=+122.9kJ·mol-1

      方法b:部分催化重整CH3CH2OH(g)+O2(g)3H2(g)+2CO(g) △H2△S2=+400J·mol-1·K-1△G2

      已知:298K时,相关物质的相对能量如图1。

      ①依据图1数据,计算方法b反应的△H2=kJ·mol-1

      ②已知体系自由能变化:△G=△H-T△S,△G<0时反应自发进行。请从△G的角度分析方法a、b哪个更有利?

      ③在某恒温和恒压(p0)体系中,CH3CH2OH和H2O以系数比投料进行方法a制氢,若平衡时H2的产率为50%,该条件下方法a反应的平衡常数Kp=。[如H2的平衡压强p(H2)= χ(H2)×p,χ(H2)为平衡系统中H2的物质的量分数,p为平衡时总压]

    3. (3) 有化学工作者提出,在Ni-MgO催化剂中添加纳米CaO强化,开展“催化氧化重整”制氢,是一种优化的制氢方法。

      方法c:CH3CH2OH(g)+2H2O(g)+O2(g)5H2(g)+2CO2(g) △H=-67kJ·mol-1

      ①下列有关说法正确的是

      A.方法c制氢时,充分提高廉价原料O2的浓度,一定能增加氢气产率

      B.方法c与a比,相同条件下方法c能耗更低,制氢速率更快

      C.乙醇制氢的三种方法中原子利用率(期望产物的总质量与生成物总质量之比)大小关系为:c>a>b

      D.方法c相当于方法b与水煤气变换CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的优化组合水醇比对乙醇平衡转化率有较大影响

      ②已知:常压、800K,反应在Ni-MgO催化下,测得乙醇平衡转化率与水醇比关系如图。请在图2中画出相同条件下,添加纳米CaO强化下的乙醇平衡转化率曲线

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