工业上利用天然气(主要成分是CH4)与H2O进行重整制备合成气(CO+H2),CO和H2在一定条件下能制备甲醛、

工业上利用天然气(主要成分是CH4)与H2O进行重整制备合成气(CO+H2),CO和H2在一定条件下能制备甲醛、,第1张

(1)已知:①2CH4(g)+3O2(g)=2CO(g)+4H2O(g)△H=-13026kJmol-1

②2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△H=-4836kJmol-1

依据盖斯定律计算(①-②×3)×

1
2
得到天然气与水蒸气在高温下反应制备合成气的热化学方程式为:CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)△H=+741 kJmol-1;

故答案为:CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)△H=+741 kJmol-1;

(2)①0~2min内,V(CH4)=

02mol/L01mol/L
2min
=005mol/Lmin;

一氧化碳的平均反应速率v(CO)=V(CH4)=005mol/Lmin,

故答案为:005;

②根据图象可知3min时,平衡时甲烷浓度为01mol/L,氢气的浓度为03mol/L,则:

             CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)

开始(mol/L):02      03      0      0

变化(mol/L):01      01      01    03

平衡(mol/L):01      02      01    03

4min时甲烷的浓度为009mol/L,浓度减小01-009=001

水的浓度为019mol,浓度减小02-019=001;

CO的浓度为011,浓度增大011-01=001

氢气的浓度为033,浓度增大033-03=003

浓度变化量之比为1:1:1:3,等于化学计量数之比,应是改变温度平衡向正反应方向移动,该反应正反应是吸热反应,故3min改变条件为升高温度;

故答案为:正反应;升高温度;

(3)①该反应正反应为吸热反应,升高温度平衡向正反应方向移动,甲烷的含量降低,故温度T1<T2,故答案为:<;

②碳水比[

n(CH4)
n(H2O)
]值越大,平衡时甲烷的转化率越低,含量越高,故x1>x2,故答案为:>;

③该反应正反应是气体体积增大的反应,增大压强平衡向逆反应方向移动,平衡时甲烷的含量降低,故p1>p2,故答案为:>.

天然气重整制氢缺点包括。

1、环境污染:天然气重整制氢过程中会产生大量的二氧化碳和一氧化碳等有害气体,对环境造成污染。

2、能源消耗:天然气重整制氢需要消耗大量的能源,例如天然气和电力等,对能源资源造成浪费。

3、安全隐患:天然气重整制氢需要高温高压条件下进行反应,存在一定的安全隐患,例如爆炸、泄漏等。

4、储运成本高:氢气是一种高压气体,需要进行高压储存和运输,成本较高。

5、依赖化石能源:天然气重整制氢需要使用天然气等化石能源作为原料,存在对化石能源的依赖性,不利于可持续发展。

考察的是盖斯定律

先写出燃烧热的方程式CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH1 = -89031KJ/mol

H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) △H2=-2858KJ/mol

CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) △H3=-283KJ/mol

那么所求CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)的△H= ΔH1 -2 △H2-2△H3=2473 KJ/mol

空气的主要成分是:

氮气和氧气,正常的空气成分按体积分数计算是:氮(N2)约占78%,氧(O2)约占21%,稀有气体约占0939%(氦He、氖Ne、氩Ar、氪Kr、氙Xe、氡Rn),二氧化碳(CO2)约占0031%,还有其他气体和杂质约占003%,如臭氧(O3)、一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO2)、水蒸气(H2O)等。

空气的主要成分的含量:

空气是指地球大气层中的混合气体,因此空气属于混合物,它主要由 氮气、氧气、稀有气体(氦、氖、氩、氪、氙、氡),二氧化碳以及其他物质(如水蒸气、杂质等)组合而成。

其中氮气的体积分数约为78%,氧气的体积分数约为21%,稀有气体(氦、氖、氩、氪、氙、氡)的体积分数约为0934%,二氧化碳的体积分数约为004%,其他物质(如水蒸气、杂质等)的体积分数约为0002%。空气的成分不是固定的,随着高度的改变、气压的改变,空气的组成比例也会改变。

目前,大气污染已不仅仅是在几个工业化国家中,他已逐渐发展成为世界性的问题,尤其是在一些大中城市。随着汽车保有量的增加(年递增率达到10%以上),汽车排气污染物造成的环境污染情况将日趋严重。所以对汽车排气污染物的监控预防治,已处于刻不容缓的地步。要搞好汽车排气污染物的监控与防治,首先必须做好防治工作。用废气分析仪和烟度计测定排气污染物的浓度,目的是控制排气污染物的扩散,使其限定在被允许的范围内,已达到保护生态环境和自然界生态平衡的目的。

一、废气污染物的主要成分

    汽车排放的主要污染物是:一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)、氮氧化合物(NOx)硫化物和微粒物(又碳烟、铅氧化物等重金属氧化物和烟灰等组成)。

    就CO来说,如果把汽油发动机CO排放量当作1的话,则液化气发动机的CO排放量为1/2,而柴油发动机的CO排放量为1/100。可以看出,柴油发动机与其有发动机相比,其CO排出量要小得多。而且,柴油发动机的HC排出量也较少,但NOx排出量则和汽油机差不多,且会排出令人讨厌的黑烟。

汽车有害气体主要从下述途径排入大气:

以HC为主要成分(约占HC总排量的25%),并含有CO等其他成分的窜气,从曲轴箱排出;

在不同运行工况,从发动机废气排出不同成分的CO、HC(约占HC总排量的55%)及NOx等有害气体;

汽油从油箱、化油器浮子室及油泵接头处蒸发,散发出HC(约占HC总排量的20%)。

二、废气污染物的危害

一氧化碳(CO)

在内然发动机中,CO是空气不足或其他原因造成不完全燃烧时,所产生的一种无色、无味的气体。CO吸入人体后,非常容易和血液中的血红蛋白结合,它的亲和力是氧的300倍。因此,肺里的血红蛋白不与氧结合而与CO结合,致使人体缺氧,引起头痛、头晕、呕吐等中毒症状,严重是造成死亡。

CO的容许限度规定为8h内100ppm。如1h内吸入500ppm的CO,就会出现中毒症状,并危害中枢神经系统,造成感觉、反应、理解、记忆等机能障碍,严重时引起神经麻痹。如1h内吸入1000ppm的CO,就会发生死亡。

碳氢化合物(HC)

HC是指发动机废气中的未燃部分,还包括供油系中燃料的蒸发和滴漏。单独的HC只有在浓度相当高的情况下才会对人体产生影响,一般情况下作用不大,但它却是产生光化学烟雾的重要成分。

氮氧化合物(NOx)

NOx是发动机大负荷工作时大量产生的一种褐色的有臭味的废气。发动机废气刚一排出时,气内存在的NO毒性较小,但NO很快氧化成毒性较大的NO2等其他氮氧化合物。这些氮氧化合物,我们统称为NOx。NOx进入肺泡后能形成亚硝酸和硝酸,对肺组织产生剧烈的刺激作用。亚硝酸盐则能与人体内的血红蛋白结合,形成变性血红蛋白,可在一定程度上导致组织缺氧。35ppm的NO2作用1h即可对人产生有害影响,而05ppm的NO2作用1h可对自然界中的某些敏感植物产生毒害作用。

NOx与HC受阳光中紫外线照射后发生化学反应,形成光化学烟雾。当光化学烟雾种的光化学氧化剂超过一定浓度时,具有明显的刺激性。它能刺激眼结膜,引起流泪并导致红眼症,同时对鼻、咽、喉、器官积肥不均有刺激作用,能引起急性喘息症。光化学烟雾还具有损害植物、降低大气能见度、损坏橡胶制品等危害。

铅化合物

发动机废气中的铅化合物是为了改善汽油的抗暴性而加入的,他们以颗粒装排入大气中,是污染大气的有害物质。当人们吸入含有铅微粒的空气时,铅逐渐在人体内积累。当积累量达到一定程度时,铅将阻碍血液中红血球的生长,使心、肺等处发生病变;侵入大脑时则引起头痛,出现一种精神病的症状。

炭烟

炭烟是柴油发动机燃料燃烧不完全的产物,其内含有大量的黑色炭颗粒。炭烟能影响道路上的能见度,并因含有少量的带有特殊臭味的乙醛,往往引起人们恶心和头晕。为此,包括我国在内的不少国家都规定了最大允许的烟度值,并规定了测量方法。

硫氧化物

汽车内燃机尾气中硫氧化物的主要成分为二氧化硫(SO2)。当汽车使用催化净化装置时,就算很少量的SO2也会逐渐在催化剂表面堆积,造成所谓催化剂中毒,不但危害催化剂的使用寿命,还危害身体健康,而且SO2还是造成酸雨的主要物质。

二氧化碳

世界工业化进程引起的能源大量消耗,导致大气CO2的剧增。其中30%约来自汽车排气。CO2为无色无毒气   体,对人体无直接危害,但大气中的CO2大幅度增加,因其对红外热辐射的吸收而形成的温室效应,会使全球气温上升、南北极冰层溶化;海平面上升;大陆腹地沙漠趋势加剧,是人类和动植物赖以生存的生态环境遭到破坏。因此近年来对CO2的控制也已上升为汽车排放研究的重要课题。

除以上几种物质外,还有臭气。它由多种成分组成,除了、有臭味外,主要就是燃料的不完全燃烧产物,如甲醛、丙烯醛等。当汽车停留在街道路口时,产生这些物质较多,它能刺激眼睛的粘膜。除了燃烧条件有关外,臭气的产生还与燃料的组成有关。随着燃料中芳香烃的增加,排气中的甲醛略有减小,而芳醛少许增加,从而可以适当减少臭气,但却增加了更容易产生光化学烟雾的芳烃。

题主是否想询问“空速对甲烷干重整有什么反应”?微量超标。根据查询化学知识得知,一氧化碳、二氧化碳在触媒中来不及反应完,出甲烷化炉的气体中微量超标都是空速对甲烷干重整的反应。甲烷一种最简单的有机化合物,无色无味的易燃气体,存在于沼泽地区、石油井、煤矿等处,是天然气的主要成分,可用作制造甲醛、甲醇等的原料。

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