氢能是一种极具发展潜力的清洁能源。可通过下列反应大规模制取氢气。
Ⅰ.水煤气变换反应(WGSR)
反应a:
(1)一定压强下,由最稳定单质生成1mol化合物的焓变为该物质的摩尔生成焓。已知、
的摩尔生成焓分别为
、
。则
的摩尔生成焓的热化学方程式为。
(2)实验发现,其他条件不变,在相同时间内,向上述体系中投入一定量的CaO可以增大H2的体积分数。对比实验的结果如下图所示。投入CaO时,的体积分数增大的原因为。投入纳米CaO装置的氢气产率更高,其原因为。
(3)酸性溶液中电解副产物可用于生产
, 实现
的资源化,其电极反应式为。生成
的电极应连接电源的极(选填“正”或“负”)。
Ⅱ.甲烷干重整(DRM)
DRM的主要反应为:
反应b:
反应c:
该过程中会逐渐生成积碳覆盖在催化剂表面,使催化剂中毒。
(4)甲烷和二氧化碳的起始物质的量均为1mol,实验测得在0.1MPa下,平衡时各组分的量随温度变化如下图所示。已知气体分压=气体总压×气体的物质的量分数,用平衡分压代替平衡浓度可以得到平衡常数。625℃时反应c的压强平衡常数
为。
(5)对催化剂载体改性,使其形成氧空位,可减少积碳。
晶胞如下图所示。取干燥
在Ar气条件下加热,热重分析显示样品一直处于质量损失状态;X射线衍射分析结果表明随着温度升高,该晶胞边长变长,但铈离子空间排列没有发生变化。加热后,当失重率(损失的质量/总质量)为2.32%时,每个晶胞拥有的
的个数为。