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  • 1. (2023·忻州模拟) 为了实现碳达峰和碳中和目标,二氧化碳的高效利用成为研究的热点。某研究小组采用双合金团簇催化甲烷干法重整法(DRM)取得了良好的效果。已知:CH4、H2、CO的燃烧热分别为-890.3 kJ/mol、-285.8kJ/mol,-283kJ/mol。

    1. (1) 甲烷干法重整(DRM)反应为CH4(g)+CO2(g)⇌2CO(g)+2H2(g) △H,则△H=
    2. (2) 通过大量的研究Pt12Ni、Sn12Ni、Cu12Ni三种双金属合金团簇可用于催化DRM反应,在催化剂表面涉及多个基元反应,分别为过程1:甲烷逐步脱氢,过程2:CO2的活化(包括直接活化和氢诱导活化),过程3:C★和CH★的氧化,过程4:扩散吸附反应。其反应机理如图1所示。

      则CO2的氢诱导活化反应方程式为,过程3的最终产物为,过程4发生扩散吸附的微粒为

    3. (3) 三种催化剂催化甲烷脱氯过程的能量变化如图2所示:

      ①甲烷脱氢过程中最大活化能步骤为。(用反应方程式表示)

      ②Sn12Ni、Pt12Ni、Cu12Ni三种催化剂催化甲烷脱氢过程的脱氢速率分别为v1、v2、v3 , 则脱氢速率由大到小的顺序为

      ③Sn12Ni双金属团簇具有良好的抗积碳作用,有效抑制碳沉积对催化剂造成的不良影响,请结合图示解释原因:

    4. (4) 已知:甲烷干法重整(DRM)过程中发生副反应  △H>0,T℃时,在恒压反应器中,通入2molCH4和1molCO2 , 总压强为p0 , 平衡时甲烷的转化率为40%,H2O的分压为p。

      ①关于上述平衡体系,下列说法正确的是(填标号)。

      A.n(CH4):n(CO2)=2:1

      B.将H2O(g)液化,可以提高主反应的速率

      C.若反应在恒容条件下进行,甲烷转化率小于40%

      D.若降低反应温度,主、副反应均逆向进行

      ②DRM反应的Kp=(列出计算式即可,分压=总压×物质的量分数)。

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