本章自我评价 (6).pptx

乙醇和水蒸气制备氢气可行性探究,请回忆工业制备氢气的方法,1.水煤气法C+2H2O=CO2+2H22.电解水法2H2O=2H2+O2电解得到100克氢气耗电5.62kWh；耗能大,煤炭是不可再生资源,乙醇和水蒸气制备氢气,C2H5OH(g)+3H2O(g)2CO2(g)6H2(g),C2H5OH的燃烧热为1366.8kJmol1；H2的燃烧热为285.8kJmol1,H2O(l)H2O(g)H40.8kJmol1,请计算乙醇与水蒸汽反应的反应热,问题1：从热力学的角度分析乙醇、水蒸气制氢气的反应趋势？,HTS,C2H5OH(g)+3H2O(g)2CO2(g)6H2(g)H225.6kJmol1,升温有利于反应朝自发方向进行,H0S0,问题2：从热力学的角度分析乙醇、水蒸气制氢气的平衡常数？,反应限度,HTS,平衡常数,平衡转化率,理论计算,实验测量,C2H5OH(g)+3H2O(g)2CO2(g)6H2(g)H225.6kJmol1,升温，Kp增大。,C2H5OH(g)+3H2O(g)2CO2(g)6H2(g),不同温度下的Kp,反应限度,HTS,平衡常数,平衡转化率,压强温度水醇比,T,问题3：从热力学的角度分析，如何提高乙醇水蒸气制氢气的平衡转化率？,p,高温水蒸气,C2H5OH(g)+3H2O(g)2CO2(g)6H2(g),M,C2H5OH(g)+3H2O(g)2CO2(g)6H2(g)H1225.6kJmol1,C2H5OH(g)+H2O(g)2CO(g)4H2(g)H2256kJmol1,C2H5OH(g)+2H2(g)2CH4(g)H2O(g)H3157kJmol1,CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)4H2(g)H4334.5kJmol1,主反应：,副反应：,乙醇和水蒸汽制氢气,常压下平衡转化率与温度T的关系,结论：,常压下，水醇比一定时，温度越高，平衡转化率越高。,常压下平衡转化率与水醇比M的关系,结论：,常压下，相同温度下，水醇比越大，平衡转化率越高。,问题4：从动力学的角度分析，如何提高乙醇水蒸气制氢气的反应速率？,研究反应机理，选择合适催化剂,乙醇和水蒸气制备氢气反应的L-H机理,（a）乙醇在催化剂表面吸附：C2H6O+（*）C2H6O*（b）水在催化剂表面吸附：H2O+（*）H2O*（c）吸附的水表面产生表面氧和分子氢：H2O*O*+H2（d）吸附物之间的反应：C2H6O*+3O*+（*）2CO2*+3H2（e）CO2脱吸附：CO2*CO2+（*）其中（C）是该反应的定速步骤,据此人们选择了镍基催化剂,热力学不占优势的反应，,问题4：从动力学的角度分析，如何提高乙醇水蒸气制氢气的反应速率？,选择性优良的催化剂,寻找定速步骤,合适温度,增加停留时间、改变反应器的结构都可以对反应有影响,影响催化剂性能,可控制动力学占优势,工业上一般采用水醇比为1:8，请思考为什么？,乙醇和水蒸气制备氢气适宜条件的选择,温度:700800K压强:常压水醇比:1:8催化剂:镍基催化剂,热力学、动力学研究的一般思路,热力学,反应限度,HTS,平衡常数,平衡转化率,反应速率,温度浓度(气体压强),温度浓度(气体压强)催化剂,动力学,催化机理,调控主、副反应,速率方程,催化剂活性,活化能,工业上制备氢气,工程的思想,思维模型,在恒容反应炉内测得平衡是乙醇转化率、H2时空产率（每克催化剂每小时生产的物质的量）和含碳产物体积分数与温度的关系如右图所示。（1）H2时空产率随温度升高而增大的原因是：,C2H5OH(g)+3H2O(g)2CO2(g)6H2(g)H1225.6kJmol1,C2H5OH(g)+H2O(g)2CO(g)4H2(g)H2256kJmol1,C2H5OH(g)+2H2(g)2CH4(g)H2O(g)H3157kJmol1,升温，反应速度上升，正向移动，逆向移动,（2）催化剂的最佳反应温度为；可进一步提高乙醇转化率的因素有（填标号）A增大水醇比B通入适量N2C改良催化剂D及时分离生成的CO2,723K,AD,(3)一定温度下，2L恒容反应炉内，6molC2H5OH(g)在500mg催化剂上反应45min达到平衡时测得数据如下表。已知CO=0.110molL-1H2O=0.100molL-1,c=045min内v(C2H5OH)=molL-1min-1反应的平衡常数为K,则b=(列出计算式)。,83,1.1110-2,2016全国卷，27丙烯腈(CH2=CHCN)是一种重要的化工原料，工业上可用“丙烯氨氧化法”生产，主要副产物有丙烯醛(CH2=CHCHO)和乙腈(CH3CN)等。回答下列问题：(1)以丙烯、氨、氧气为原料，在催化剂存在下生成丙烯腈(C3H3N)和副产物丙烯醛(C3H4O)的热化学方程式如下：C3H6(g)NH3(g)O2(g)=C3H3N(g)3H2O(g)H515kJmol1C3H6(g)O2(g)=C3H4O(g)H2O(g)H353kJmol1两个反应在热力学上趋势均很大，其原因是_；有利于提高丙烯腈平衡产率的反应条件是_；,两个反应均为放热量大的反应,降低温度、降低压强,2016全国卷，27丙烯腈(CH2=CHCN)是一种重要的化工原料，工业上可用“丙烯氨氧化法”生产，主要副产物有丙烯醛(CH2=CHCHO)和乙腈(CH3CN)等。回答下列问题：(1)以丙烯、氨、氧气为原料，在催化剂存在下生成丙烯腈(C3H3N)和副产物丙烯醛(C3H4O)的热化学方程式如下：C3H6(g)NH3(g)O2(g)=C3H3N(g)3H2O(g)H515kJmol1C3H6(g)O2(g)=C3H4O(g)H2O(g)H353kJmol1提高丙烯腈反应选择性的关键因素是_。,催化剂,(2)图(a)为丙烯腈产率与反应温度的关系曲线，最高产率对应的温度为460，低于460时，丙烯腈的产率_(填“是”或“不是”)对应温度下的平衡产率，判断理由是_；高于4