水煤气变换反应
高考化学一轮第7章化学反应速率与化学平衡常考点9化学反应速率和化学平衡的综合应用新人教版
2Fe3O4(s)+H2O(g)
3Fe2O3(s)+H2(g)
请回答:
(1)ΔH2=
+6
kJ·mol-1。
ΔH1=-47.2 kJ·mol-1
ΔH2
(2)恒定总压1.70 MPa和水碳比[
(H2 ) 12
=
(CO)
5
]投料,在不同条件下达到平衡
时CO2和H2的分压(某成分分压=总压×该成分的物质的量分数)如下表:
进行。
图1
图2
图3
①在催化剂活性温度范围内,图2中b~c段对应降温操作的过程,实现该过程
AC
的一种操作方法是
。
A.按原水碳比通入冷的原料气
B.喷入冷水(蒸气)
C.通过热交换器换热
②若采用喷入冷水(蒸气)的方式降温,在图3中作出CO平衡转化率随温度
变化的曲线。
答案
(5)在催化剂活性温度范围内,水煤气变换反应的历程包含反应物分子在催
容器的容积不变,通过充入惰性气体增加体系总压,反应物浓度不变,反应
速率不变,D错误。
(4)①按原水碳比通入冷的原料气,可以降低温度,同时化学反应速率稍减
小,导致CO的转化率稍减小,与图中变化相符,A正确;喷入冷水(蒸气),可以
降低温度,但是同时水蒸气的浓度增大,会导致CO的转化率增大,与图中变
化不符,B错误;通过热交换器换热,可以降低温度,且不改变投料比,同时化
CH4+H2O。
(3)一氧化碳和氢气都可以与氧气反应,则通入反应器的原料气中应避免混
入O2,A正确;该反应前后气体体积相同,则增加体系总压平衡不移动,不能
提高平衡产率,B错误;通入过量的水蒸气可以促进四氧化三铁被氧化为氧
三年高考(2017-2019)化学真题分项版解析——专题15 化学反应原理综合(解析版)
H2，故 x>0.5，由此可判断最终平衡时体系中 H2 的物质的量分数介于 0.25~0.50，故答案为 C；
（3）根据水煤气变换[CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)]并结合水煤气变换的反应历程相对能量可知，
CO(g)+H2O(g)的能量（-0.32eV）高于 CO2(g)+H2(g)的能量（-0.83eV），故水煤气变换的 ΔH 小于 0；活化能
(g)+2HI(g) ③ ΔH3=___________kJ·mol −1。
（2）某温度下，等物质的量的碘和环戊烯（
）在刚性容器内发生反应③，起始总压为 105Pa，平
衡时总压增加了 20%，环戊烯的转化率为_________，该反应的平衡常数 Kp=_________Pa。达到平
衡后，欲增填标号）。
A．通入惰性气体
B．提高温度
C．增加环戊烯浓度
D．增加碘浓度
（3）环戊二烯容易发生聚合生成二聚体，该反应为可逆反应。不同温度下，溶液中环戊二烯浓度与反
应时间的关系如图所示，下列说法正确的是__________（填标号）。
A．T1＞T2 B．a点的反应速率小于c点的反应速率 C．a点的正反应速率大于b点的逆反应速率 D．b点时二聚体的浓度为0.45 mol·L−1
（4）环戊二烯可用于制备二茂铁（Fe(C5H5)2，结构简式为
），后者广泛应用于航天、化工等领
域中。二茂铁的电化学制备原理如下图所示，其中电解液为溶解有溴化钠（电解质）和环戊二烯 的 DMF 溶液（DMF 为惰性有机溶剂）。
该电解池的阳极为____________，总反应为__________________。电解制备需要在无水条件下进
水煤气反应的熵变
水煤气反应的熵变熵变是热力学中一个重要的概念，它描述了一个系统在化学反应或物理过程中的无序程度的变化。
而水煤气反应就是一个经典的化学反应，它涉及到水和煤气的反应，产生一系列的产物。
水煤气反应是指一种将煤气和水蒸气加热至高温时发生的反应。
在这个过程中，煤气（主要是一氧化碳和氢气的混合物）与水蒸气反应生成一氧化碳、二氧化碳和氢气。
这个反应的化学方程式可以用以下方式表示：C + H2O → CO + H2在这个反应中，煤气中的一氧化碳与水蒸气反应生成一氧化碳和氢气。
这个反应是一个放热反应，也即是放出热能的反应。
而熵变则描述了这个反应中的无序程度的变化。
熵是描述一个系统无序程度的物理量，它通常用S表示。
熵的单位是焦耳/开尔文（J/K）。
熵的定义可以用以下方式表示：ΔS = S(final) - S(initial)在水煤气反应中，熵的变化可以通过计算产物与反应物的熵差来确定。
在这个反应中，一氧化碳、二氧化碳和氢气是产物，而煤气和水蒸气是反应物。
根据热力学的原理，当一个物质从有序状态转变为无序状态时，其熵会增加。
因此，在水煤气反应中，产生的一氧化碳、二氧化碳和氢气的无序程度会增加，而煤气和水蒸气的无序程度会减少。
根据熵的定义，我们可以计算水煤气反应的熵变。
在这个过程中，煤气和水蒸气的初始熵可以通过查表或计算得到，而产物的熵也可以通过查表或计算得到。
假设煤气和水蒸气的初始熵为S1，产物的熵为S2，那么水煤气反应的熵变ΔS可以用以下公式表示：ΔS = S2 - S1通过计算ΔS，我们可以得到水煤气反应的熵变。
根据热力学的原理，当ΔS大于0时，表示反应的无序程度增加，系统的熵增加；当ΔS小于0时，表示反应的无序程度减少，系统的熵减少。
水煤气反应的熵变是一个重要的热力学参数，它可以用来评估反应的可逆性和热力学驱动力。
当ΔS大于0时，表示反应是可逆的，并且具有较大的热力学驱动力；当ΔS小于0时，表示反应是不可逆的，并且具有较小的热力学驱动力。
水煤气变换反应(WGSR)AuFe2O3催化剂的相关影响因素
水煤气变换反应（WGSR）Au/Fe 2O 3催化剂的相关影响因素薛学良（郑州大学化工与能源学院，河南郑州450001）摘要：通过H2-TPR、CO-TPD-MS、BET、XRD、UV-VIS、XRF等表征手段，初步考察Au/Fe 2O 3催化剂具有高催化活性的原因,并分析讨论催化剂的制备方法、助剂、金载荷量、、沉淀剂种类、烘焙温度、沉淀PH值、氢气氛处理等对Au/Fe 2O 3催化性能的影响,关键词：水煤气变换反应，Au/Fe 2O 3催化剂，助剂，金载荷量，沉淀剂种类，烘焙温度，沉淀PH值，氢气氛处理引言水煤气变换反应（WGSR）是三效催化剂用于汽车尾气净化处理时发生的一个重要反应。
不仅能有效促进CO的消除，而且生成的H 2也有利于去除NO X 。
甲醇燃料电池汽车的研制正在兴起，但制氢过程产生的CO会对铂电极造成严重的毒害作用。
可利用水蒸气将C0变换成H 2和CO 2，或再引入氧气选择性氧化CO。
鉴于WGSR在尾气治理过程中的重要性以及在甲醇燃料电池汽车上原料气（H 2）净化的应用前景，近年来该反应再次引起国内外研究者的极大兴趣。
目前，负载型金催化剂正受到人们的极大关注。
它对许多反应显示出优异的催化性能，如CO,H 2氧化、烃类催化燃烧、NOX直接分解或用CO还原、CO 2加氢反应、氯氟烃的催化分解以及不饱和烃的选择加成等。
国外对低温水煤气变换反应金催化剂作了较多研究。
自从Andreeva 等首次报道了Au/Fe 2O 3具有较高的低温水煤气变换反应催化活性后,人们对金催化剂的制备和微观结构进行了大量的研究,发现金催化剂的活性受制备方法的影响较大。
国内迄今未见负载型金催化剂用于该反应的研究报道。
由于金为贵金属，其价格相对较昂贵。
文献［］系统地考察了制备参数、预处理条件以及金负载量对Au/Fe 2O 3催化剂的低温水煤气变换活性影响。
但金催化剂在催化过程中易失活，稳定性差，制约了其在化工领域中的应用。
水煤气变换催化剂
水煤气变换催化剂摘要：水煤气变换反应（WGRS)在化工生产中起着积极而重要的作用，一是人们研究的课题之一。
催化反应进行的催化剂是近年来的研究热点。
本文对各种催化剂的制备及性能、影响因素做了详细的阐述，并就我国低温水煤气变换催化剂的研发提出了一些见解。
关键词：水煤气；催化剂；发展0 引言众所周之，氢是工业领域中一种至关重要的天然材料，它已经在合成氨工业中广泛应用，分解高分子的天然油脂和脱硫。
除此之外，氢也是一种不平常的燃料，它的能量密度或者发热量远高于其他气体或者液体燃料。
氢的天然存在量很少，需要工业大量合成，水煤气变换反应是工业用氢气的主要来源。
水煤气变换反应(CO+H2O==CO+H2，△H=一41．9 Kmol／mo1),在合成氨、合成甲醇等制氢工业中)是一重要的反应过程。
水煤气变换反应速度相对较慢，需高性能的催化剂使放映得以进行。
工业化的变换催化剂均是固体催化剂，如铁系高温变换催化剂、铜锌系低温变换催化剂、钴钼系耐硫宽温变换催化剂等，且均采用固定床反应器[1]。
国外对气一水溶液体系水煤气变换反应一直没有间断过研究，研究主要从两个方面进行。
一是对各种无机化合物作为催化剂反应系统的效能进行考察，另一方面是对各种贵金属有机化合物作为催化剂进行研究，无机化合物作为催化剂的反应体系适用性较好，对氧气有一定的承受能力，而金属有机化合物作为催化剂的反应体系，对氧非常敏感，几乎要求在无氧条件下进行，PPM 级的杂质氧就能使催化剂失活[2]，国内在这方面的研究也在不断进行。
1 水煤气变换反应关于水煤气变换反应的反应机理，目前普遍接受的是表面氧化还原机理，可表示为[3]：H 2O(g)一H2O(S) (1)H2O(S)一OH(S)+H(S) (2) OH(S)一O(S)+H(S) (3)2H(S)一H2(g) (4)CO(g)一CO(S) (5)CO(S)+O(S)一CO(S) (6)CO2(S)一CO2(g) (7)式中，g表示气态，S表示表面吸附态。
三年高考(2017-2019)化学真题分项版解析——专题15 化学反应原理综合(原卷版)
专题15 化学反应原理综合1．[2019新课标Ⅰ]水煤气变换[CO(g)+H 2O(g)=CO 2(g)+H 2(g)]是重要的化工过程，主要用于合成氨、制氢以及合成气加工等工业领域中。
回答下列问题：（1）Shibata 曾做过下列实验：①使纯H 2缓慢地通过处于721 ℃下的过量氧化钴CoO(s)，氧化钴部分被还原为金属钴Co(s)，平衡后气体中H 2的物质的量分数为0.0250。
②在同一温度下用CO 还原CoO(s)，平衡后气体中CO 的物质的量分数为0.0192。
根据上述实验结果判断，还原CoO(s)为Co(s)的倾向是CO_________H 2（填“大于”或“小于”）。
（2）721 ℃时，在密闭容器中将等物质的量的CO(g)和H 2O(g)混合，采用适当的催化剂进行反应，则平衡时体系中H 2的物质的量分数为_________（填标号）。
A ．＜0.25B ．0.25C ．0.25~0.50D ．0.50E ．＞0.50（3）我国学者结合实验与计算机模拟结果，研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程，如图所示，其中吸附在金催化剂表面上的物种用❉标注。
可知水煤气变换的ΔH ________0（填“大于”“等于”或“小于”），该历程中最大能垒（活化能）E 正=_________eV ，写出该步骤的化学方程式_______________________。
（4）Shoichi 研究了467 ℃、489 ℃时水煤气变换中CO 和H 2分压随时间变化关系（如下图所示），催化剂为氧化铁，实验初始时体系中的2H O p 和CO p 相等、2CO p 和2H p 相等。
计算曲线a 的反应在30~90 min 内的平均速率v (a)=___________kPa·min −1。
467 ℃时2H p 和CO p 随时间变化关系的曲线分别是___________、___________。
489 ℃时2H p 和CO p 随时间变化关系的曲线分别是___________、___________。
水煤气
水煤气/制气原理
(一) 理想水煤气
理想水煤气条件: (1)气化原料为纯碳，通空气时只产生CO2；
通水蒸气时只产生CO和H2。 (2)反应物按化学反应方程式计量提供，反应物无损失、
无过剩。 (3)整个气化过程无热损失，热量自身平衡。 理想水煤气两个反应:
热量自身平衡: 406.4/118.8≈3.44 理想水煤气总反应:
移动床加压气化/
液态排渣加压气化法的主要特点： （与固态排渣法相比较） (1)气化强度高。“液”比“固”提高3~5倍。 (2)水蒸气耗量低;水蒸气分解率提高。
汽氧比(摩尔比)：“固” 9，“液” 1.3； 水蒸汽耗量“液”为“固”的20%左右； 水蒸汽分解率： “固” 40%左右， “液” 95% (3)煤气中可燃组分和热值提高。 (4)煤种适应性强. (5)碳转化率、气化效率和热效率均有提高。 (6)废水处理量仅为固态排渣时的1/4~1/3。
1.每个循环分成五个阶段(省去“②蒸汽吹净阶段”）； 2.在吹蒸汽制气阶段的同时加入适量的空气(一般称加 氮空气)。
为避免加氮空气和残存的煤气相遇发生爆炸，在上、 下吹制气换向时，加氮空气的送入时间要稍迟于蒸汽送入 时间，加氮空气停送时间要稍早于水蒸气停送时间。
水煤气/间歇法水煤气的生产
（五）水煤气生产对原料的要求
移动床加压气化/加压气化原理
(三) 压力对气化炉生产能力的影响
移动床气化炉的生产能力常以控制一定的带出物数量为 限度。 ω1、ρ1和ω2、ρ2----分别表示常压气化炉和加压气化炉内的
煤气实际流速、煤气实际密度。 按动压头相等时，煤气带出物量相同(对于同一原料煤） 则有下列方程式:
若气化炉截面积S相同，煤气产量分别为V10和V20（准状态下）。
水煤气的变换工艺
(3)合成氨变换CO的确定？ 液氮洗冷量回收的一部分，1％的CO含量可以维持液氮 洗的冷量平衡，少加液氮提供冷量。 作为液氮洗的处理气体，CO在整个流程中可以控制即 通过控制变换工艺使CO含量降低至0.4％，可以有效的减 少液氮洗去燃料气管网的CO气量！ 哪一种更经济！ 液氮洗冷量： ①高压氮气产生J-T效应而获得了液氮洗工序所需的绝大 部分冷量。 ②从空分装置引入的液氮向液氮洗工序提供补充冷量。 ③燃料气和回收氢气的冷量回收。
3.水汽比 （1）定义：是指水蒸汽与水煤气中干基 工艺气的体积比。 (2)计算方法：水蒸汽/工艺气 或 在饱和状态下：P水/(P总－P水）； (3) 作用：水汽比增加能够提高变换反 应的平衡变换率，加快反应速度。 从反应方程式来看，提高水气比即增 加水的含量有利于CO 的转化。 同时，一定的水气比可以带走大量的反 应热，起到降低床层温度的作用。
甲醇变换1.2.3分离器 不凝气去硫回收 高闪气来至气化 来至洗氨塔
氨变换1.2分离器 变换冷凝液槽 冷凝液气提塔
高温冷凝液去气化
0.3Mpa蒸汽
冷凝液去气化
高压冷凝液泵
低压冷凝液泵
高温冷凝液：去冷凝液槽经加压后去水洗 塔； 低温冷凝液：去蒸发热水塔：
公用工程在变换： 锅炉给水：脱盐水经加热后进入除氧槽，使水中 的O2＜15ug/l，然后由锅炉给水泵送到各废锅。 脱盐水经换热器加热后由30℃升高到90℃左右。 脱盐水指标： PH=8.8-9.2； Fe：《50ug/L； 电导率：《20ug/cm； Cu：《10ug/L； SiO2： 《20ug/L； O2: 《15ug/L； 硬度： 《0.2mmol/cm；
降温后的变换气与甲醇来的驰放气进入低温变换 炉，炉内装有两段耐硫变换触媒，出口变换气 CO浓度为1.0%（干）；出低温变换炉的变换气 276℃经低变废热锅炉降温至205℃，同时生产 1.2MPaG蒸汽，然后进入第一水分离器分离掉冷 凝液；分离掉冷凝液后的变换气进入低压废热锅 炉降温，同时生产0.4MPaG饱和蒸汽，然后进入 第二水分离器分离掉冷凝液后再依次经并列的低 压锅炉给水加热器Ⅰ脱盐水加热器Ⅰ、变换气水 冷器Ⅰ温度降至40℃，然后进入洗氨塔Ⅰ的底部 洗涤氨后送至低温甲醇洗。
水煤气变换反应
水煤气变换反应是一种化学反应，也称为"水煤气转化反应"。
这种反应的化学式为：
H2O + C -> CO2 + H2
这种反应的反应物是水和煤，生成物是二氧化碳和氢气。
这种反应是一种氧化反应，因为煤中的碳在反应中被氧化成二氧化碳。
这种反应可以通过加热、压缩或加入催化剂来加速。
水煤气变换反应在工业上有广泛应用，用于生产氢气和二氧化碳。
氢气可以用作工业原料，也可以用于汽车燃料。
二氧化碳则是一种常用的工业气体，广泛应用于食品加工、制药和冶金等行业。
水煤气反应的操作
水煤气反应的操作1、水煤气：焦炉煤气在燃烧的过程中，H2+O2→H2O，这部分水汽量较大，特别是600℃---700℃最容易体现出来。
虽然通过常用放散阀和预存段调节阀进行放散，但仍有大量的水汽在系统中循环，造成循环气体中的含氧量下降。
有可能造成火焰熄灭。
2、火焰脉动：在水煤气反应这一阶段，由于煤气量的增加，随之H2和CH4也在增加。
H2和CH4在燃烧过程中，产生水，体积瞬间收缩，产生局部负压区，是在烧嘴上方，有时火焰高度只有100mm，有时可产生几米高的火焰。
3、导入空气：随着烘炉所需温度指标的上升，相应的煤气量也在增加，燃烧所需的空气量也相应的增加，但由于导入空气位置的局限性，已不能满足烘炉后期的需要量。
措施：1、与公司调度联系，确保进入干熄炉区域煤气主管压力稳定大于1700Pa2、水煤气反应是开工阶段不可避免的，在增加煤气量的同时，输送煤气管道内的水量也有所增加，增加煤气输送管道的输水次数是必要的。
3、提升干熄焦炉盖，由于常用放散阀和预存段调节阀的通径有限，不可能在短时间内将循环气体排出，提升炉盖增加了放散面积，也使蓄积在干熄炉顶部的水汽排出，炉盖内的是耐火浇注料，又是冷凝区。
耐火浇注料容易吸附冷凝水，这部分水不烘出，对炉盖的使用寿命有影响，提升高度30---50mm。
4、增加导入空气的途径：在烘炉的低温阶段，通过一、二次风门的调节就可满足火焰燃烧所需要的空气量，随着升温的上升，到了水煤气反应阶段，一、二次风门的导入空气量已不能满足煤气燃烧所需空气量。
这时，可通过打开导入空气中栓，通过导入空气调节阀导入空气，开始导入空气一瞬间，T5温度急剧上升，这是煤气完全燃烧造成的，通过调整煤气量和导入空气就可解决，循环气体中的氧含量控制在10---11%/5、增加中央风帽的开度，当煤气量增加后，火焰的燃烧体积增加，容易造成冷却室内温度的上升过快，增加中央的开度，可提升火焰的高度，但一次增加不能过大，过大容易将火吹灭，根据火焰情况，每次增加5%。
高中化学考点37 化学平衡的移动(原卷版)
（3）研究发现：浸出液中含银化合物总浓度与含硫化合物总浓度及浸出液pH的关系如下图。
（3）在体积为1L的密闭容器中，充入3mol H2和1mol CO2，测得温度对CO2的平衡转化率和催化剂催化效率的影响如图1所示。下列说法正确的是_________。
A.平衡常数大小：KM>KN
B.其他条件不变，若不使用催化剂，则250℃时CO2的平衡转化率可能位于点M1
C.图1中M点时，乙烯的体积分数为7.7%
（2）某温度下，等物质的量的碘和环戊烯（ ）在刚性容器内发生反应③，起始总压为105Pa，平衡时总压增加了20%，环戊烯的转化率为_________，该反应的平衡常数Kp=_________Pa。达到平衡后，欲增加环戊烯的平衡转化率，可采取的措施有__________（填标号）。
A．通入惰性气体B．提高温度
A.反应I2(aq)＋I-(aq) I3-(aq)的ΔH>0
B.利用该反应可以除去硫粉中少量的碘单质
C.在上述平衡体系中加入CCl4，平衡不移动
D.25℃时，在上述平衡体系中加入少量KI固体，平衡常数K小于680
2．（湖南省长沙市长郡中学2019届高三上学期第五次调研考试）如图装置中，容器甲内充入0.1 mol NO气体。干燥管内装有一定量Na2O2，从A处缓慢通入CO2气体。恒温下，容器甲中活塞缓慢由D处向左移动，当移至C处时容器体积缩至最小，为原体积9/10，干燥管中物质的质量增加了2.24 g。随着CO2的继续通入，活塞又逐渐向右移动。下列说法中正确的是
水煤气变换反应平衡常数
水煤气变换反应平衡常数1.引言1.1 概述水煤气变换反应平衡常数是指在反应达到平衡状态时，反应物和生成物的浓度之比的稳定值。
水煤气变换是一种重要的工业反应，其主要产物为一氧化碳和氢气。
水煤气作为一种重要的能源来源，对于了解和掌握水煤气变换反应平衡常数具有重要的理论和实际意义。
本文将对水煤气变换反应平衡常数的定义、影响因素进行详细分析和探讨。
首先，我们将介绍反应平衡常数的定义，即通过平衡常数可以描述反应的平衡状态。
其次，我们将探讨影响水煤气变换反应平衡常数的因素，包括温度、压力、反应物浓度和催化剂等。
通过对这些影响因素的研究和分析，可以为工业生产中的水煤气变换反应的优化和控制提供理论依据和实践指导。
本文的目的在于全面了解和掌握水煤气变换反应平衡常数的相关知识，为深入研究水煤气变换反应的机理和控制提供基础。
同时，通过对未来研究方向的展望，可以为相关学者和工程师提供一定的参考和指导，推动水煤气变换反应领域的发展和进步。
在接下来的正文部分，我们将详细介绍和讨论反应平衡常数的定义以及不同因素对水煤气变换反应平衡常数的影响。
最后，我们将总结反应平衡常数的重要性，并展望未来研究的方向。
通过本文的阐述，相信读者能够全面了解水煤气变换反应平衡常数的重要性和研究的价值，为相关领域的研究和应用提供一定的参考和指导。
文章结构部分主要描述了本文的组织结构和各个章节的内容概述。
通过这样的介绍，读者可以对整篇文章有一个整体的了解，同时也方便读者快速找到所感兴趣的内容。
本文的结构如下：1. 引言1.1 概述在这一部分，我们将介绍水煤气变换反应平衡常数的背景和意义，引出本文要讨论的主题。
1.2 文章结构在这一部分，我们将简要介绍本文的组织结构。
接下来的章节将分别讨论反应平衡常数的定义和影响因素，并在结论部分总结并展望未来的研究方向。
1.3 目的在这一部分，我们将明确本文的目的，即通过对水煤气变换反应平衡常数的讨论，加深我们对这一概念的理解，并为未来的研究提供一定的参考。
高三化学反应原理试题精编(二)
高三化学反应原理试题精编（二）1.（2019全国Ⅰ卷）水煤气变换[CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)]是重要的化工过程，主要用于合成氨、制氢以及合成气加工等工业领域中。
回答下列问题：（1）Shibata曾做过下列实验：①使纯H2缓慢地通过处于721 ℃下的过量氧化钴CoO(s)，氧化钴部分被还原为金属钴(Co)，平衡后气体中H2的物质的量分数为0.0250。
②在同一温度下用CO还原CoO(s)，平衡后气体中CO的物质的量分数为0.0192。
根据上述实验结果判断，还原CoO(s)为Co(s)的倾向是CO_________H2（填“大于”或“小于”）。
（2）721 ℃时，在密闭容器中将等物质的量的CO(g)和H2O(g)混合，采用适当的催化剂进行反应，则平衡时体系中H2的物质的量分数为_________（填标号）。
A．＜0.25 B．0.25 C．0.25~0.50 D．0.50 E．＞0.50（3）我国学者结合实验与计算机模拟结果，研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程，如图所示，其中吸附在金催化剂表面上的物种用标注。
可知水煤气变换的ΔH________0（填“大于”“等于”或“小于”），该历程中最大能垒（活化能）E正=_________eV，写出该步骤的化学方程式_____________________________________。
（4）Shoichi研究了467 ℃、489 ℃时水煤气变换中CO和H2分压随时间变化关系（如下图所示），催化剂为氧化铁，实验初始时体系中的P H2O和P CO相等、P CO2和P H2相等。
计算曲线a 的反应在30~90 min 内的平均速率v (a)=___________kPa·min −1。
467 ℃时P H2和P CO 随时间变化关系的曲线分别是___________、___________。
489 ℃时P H2和P CO 随时间变化关系的曲线分别是___________、___________。
上海弘文学校高中化学选修一第一章《化学反应的热效应》经典练习题(含解析)
一、选择题1．水煤气变换反应为：CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)。
我国学者结合实验与计算机模拟结果，研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程，如图所示，其中吸附在金催化剂表面上的物种用·标注。
下列说法正确的是A．水煤气变换反应的∆H>0B．步骤③的化学方程式为：CO·+OH·+H2O(g)=COOH·+H2O·C．步骤⑤只有非极性键H-H键形成D．该历程中最大能垒(活化能)E正=1.86eV答案：B【详解】A.由示意图可知，反应物的总能量大于生成物的总能量，该反应为放热反应，△H＜0，故A错误；B. 由示意图可知，步骤③为CO·、OH·、H2O(g)和H·反应生成COOH·、H2O·和H·，反应的化学方程式为：CO·+OH·+H2O(g)=COOH·+H2O·，故B正确；C.由示意图可知，步骤⑤除有非极性键H—H键形成外，还要碳氧极性键和氢氧极性键生成，故C错误；D.由示意图可知，步骤④的能垒最大，E正=1.86eV—（—0.16eV）=2.02eV，故D错误；答案选B。
2．已知断裂1 mol化学键所需的能量（kJ）：N≡N为942、O=O为500、N－N为154，O －H为452.5，则断裂1 mol N－H所需的能量（kJ）是A．194B．316C．391D．658答案：C解析：依据图象分析，反应为N 2H 4+O 2=N 2+2H 2O ，反应的焓变△H=-534kJ/mol ，反应的焓变=反应物断裂化学键吸收的能量-生成物形成化学键放出的能量。
【详解】依据图象分析，反应为N 2H 4+O 2=N 2+2H 2O ，反应的焓变△H=-534kJ/mol ，反应的焓变=反应物断裂化学键吸收的能量-生成物形成化学键放出的能量，设断裂1molN-H 键吸收的能量为x ，断裂化学键吸收的能量=2752-534=2218，形成新键释放的能量=4x+154+500=2218，解得：x=391。
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.2011－2012 学年第二学期《专外与文献检索》 课程考查成绩细则成绩组成及比重具体项目及分数检索策略（15）基本格式（5）摘要（5）关键词（5）论文（80％）前言、正文、结论（30） 文中是否按顺序标明文献出处（5）参考文献的编排格式（10）中英文文献数量（5）摘要原文及翻译（20）合计（100）作业（10％）出勤（10％）成绩：得分..《专外与文献检索》课程考查课题名称（2 分）中文 低温水煤气变换反应研究进展 英文 Low-Temperature Water-Gas ShiftReactionResearchProgress一．课题简介（4 分）水煤气变换反应( Water- Gas Shift Reaction, 简称 WGSR) 的工业应用已有90 多年历史，在以煤、石油和天然气为原料的制氢工业和合成氨工业具有广泛的应用，在合成气制醇、制烃催化过程中，低温水气变换反应通常用于甲醇重整制氢反应量 CO 的去除，同时在环境科学甚至在民用化学方面所起作用也不可忽视，如汽车尾气的处理、家用煤气降低 CO 的含量等。
近年来由于在燃料电池电动车上的应用,这一经典化学反应的研究再次引起国外同行极大关注。
近年来近年来，负载型催化剂一直是低温水煤气变换反应催化剂研究的热点，尤其是负载金超微粒子催化剂研究，因此，探究低温水煤气变换反应研究进展，研究起催化剂发展状况具有重要意义。
二．中文检索词及基本检索策略（列出检索字段及逻辑运算关系）（3 分）中国知网 具体日期 2005.1.1-今天..题名：水煤气变换反应 并含主题：低温三．英文检索词及基本检索策略（列出检索字段及逻辑运算关系）（3 分）数据库：Elsevier Science 电子期刊检索方法："water-gas shift reaction" orWGSR or "WGS reaction" （title）（一行）AND "low temperature"（title）（一行）Data range： 2005 to present数据库：ISI Web of Knowledge 检索方法："water-gas shift reaction" orWGSR or "WGS reaction" （title）（一行） AND "low temperature"（title）（一行）时间跨度 2005 到 2012数据库：EI(工程索引)—compendexWebSearch forsearch in"water-gas shift reaction"titleOr WGSR or "WGS reaction"title"low temperature"title Limit by 2005-2012 注释：引号在英文半角输入四．所用电子资源名称及最终检出结果数（3 分）.电子资源名称 中国知网 Elsevier Science 电子期刊 ISI Web of Knowledge EI(工程索引)—compendexWeb.检出结果数 11 篇 43 篇 66 篇 56 篇低温水煤气变换反应研究进展摘要：低温水煤气变化反应由于它在许多工业过程起着重要作用，引起了研究者的极大兴趣， 一直是研究领域的一个热点问题。
本文简要介绍了低温水煤气反应与起反应机理，对国外水 煤气变换反应催化剂研究进展进行概括与总结，重点述了负载金超微粒子催化剂的发展、催 化机理、制备方法及载体的选取。
关键字：水煤气变换反应反应机理催化剂负载金催化剂低温水煤气变换反应( Water- Gas Shift Reaction, 简称WGSR) 的工业应用已有90多年历 史，在以煤、石油和天然气为原料的制氢工业和合成氨工业具有广泛的应用，在合成气制醇、 制烃催化过程中，低温水气变换反应通常用于甲醇重整制氢反应量CO 的去除，同时在环境..科学甚至在民用化学方面起作用也不可忽视，如汽车尾气的处理、家用煤气降低CO的含量等。
近年来由于在燃料电池电动车上的应用,这一经典化学反应的研究再次引起国外同行极大关注。
本文在参阅大量文献资料的基础上，简要介绍了国外水煤气变换反应催化剂研究的进展。
1.WGSR的反应机理WGSR是一放热反应, 较低的反应温度有利于化学平衡, 但反应温度过低则会影响反应速率[1],从纯化学的角度来看,WGSR反应的正向反应是水合反应，逆向反应是一个加氢及脱水反应，对于这类反应的研究，具有一定的代表性。
CO+H2=CO2+H2△H=-41.1kJ/mol水煤气变换反应属于中等程度放热。
按照操作温度, 可分为低温水气变换反应( 180～250℃)和中温水气变换反应( 220～350℃) 。
虽然近年来人们对WGSR 进行了广泛而深的研究, 但但鉴子各个研究者的实验手段及催化剂制备等方面的差异, 使得不同的研究者对其有着不同的看法。
截止目前, 已见报导的低变反应机理类型主要有以下四种[2]:（1）氧化还原机理H2O+M=H2+MOMO+CO=CO2+MM为铜系金属，MO为与M相对应的金属氧化物（2）三途反应机理H2O+(CO)=CO2+H2CO+(H2O)=CO2+H2CO+MO=CO2+MH2O+M=H2+MOH2O+M=H2+MO(CO)、(H2O)表示被吸附的CO、H2O，M为铜系金属，MO为与M相对应的金属氧化物。
（3）Langmuir-Hinshelwood机理CO+( )=(CO)H2O+( )=(H2O)(CO)+(H2O)=(CO2)+(H2)(CO2)=CO2+( )(H2)=H2+( )( )表示催化剂表面未被吸附活泼部位，(CO)、(H2O)、(CO2)、(H2)表示被吸附的CO、H2O、CO2、H2。
（4）甲酸型中间络合物机理CO+H2O=(H2CO2)=H2+CO2(H2CO2)表示吸附在催化剂表面且与甲酸具有相同化学计量式的中间和活化络合物。
2 .催化剂活性评价..（1）催化剂活性用CO转化率表示 CO 转化率( %) =( 1- Vco' /Vco)( 1+Vco') ×100% 式中Vco为原料气中CO 的体积百分数, Vco' 为变换气中CO 的体积百分数。
（2）催化剂的选择性 催化剂的选择性=变化气中氢气的量/原料中一氧化碳的量*100% 3.WGSR反应催化剂的研究进展 水煤气变换反应常常借助于催化剂而进行。
人们早期工作的着眼点, 是铁系氧化物催化剂， 然而由于这一催化体系活性较底，必须在高温下进行操作,造成变换率降低, 这样就限制之 中催化剂的应用，随后人们研制出以铜系氧化物为主体的变换催化剂，但这一催化剂仍存在 缺陷。
进年来整体式( 构件型) 蜂窝状WGSR 催化剂与负载型催化剂引起了人们极大兴趣， 尤其是负载金超微粒子催化剂[3]。
3.1铜催化剂低变反应所选用的催化剂, 是活性高而缺陷少的CuO-ZnO系催化剂其操作温度控制在 150℃-250℃之间。
在这类催化剂中一般具有第三组分, 早期人们常常选用氧化铬, 但由于 制备这种催化剂时, 会生成相当量的Cr+6而在催化剂使用之前的还原过程中, 可使Cr+6变成 Cr+3 , 从而放出大量的热, 使催化剂烧结, 造成环境污染, 故近期人们所采用的催化剂多 以CuO,ZnO,Al2O3 为主要组份。
Rothman Kama, CordeliaSelomulya[4]研究在低温水煤气变换反应催化剂Cu/ZnO中加入 La以及不同La含量对催化剂稳定性与催化活性的影响，得出在催化剂加入2.3wt%La，Cu/ZnO 催化性能显著提高且优于CuO/ZnO/Al2O3催化剂。
马宇飞、少华[5]通过简单的制备方法原位合成的Cu/α-MoC1-x，在低温200℃-300℃CO 传化率达到65%以上，明显高于单纯Mo2C的催化活性，同时对催化剂样品的结构表征结果表 明，铜促进了α-MoC1-x的形成，这应是其较高低温催化活性的原因。
RuiSia, Joan Raitanob等[6]研究通过不同方法制备的纳米级Cu–CeO2对低温条件下水 煤气变换反应的催化性能，结果表明只有具有Cu–[Ox]–Ce的催化剂才氧化铈表面的氧空位 结合，表现出较高的催化活性。
3.2 整体式( 构件型) 蜂窝状WGSR 催化剂许多相互隔离且均匀分布的直孔或曲孔的蜂窝状瓷或金属载体, 将催化活性组分均匀 地分布在孔道的壁, 改变了传统催化剂的形状, 从根本上克服了传统颗粒状催化剂及其采 用的固定床反应器存在的局限，流动阻力小, 催化效率高, 可以实现大空速、小体积的化工..强化过程, 单位反应器体积的表面积大, 反应速率快[7]。
杜霞茹，高典楠，袁等[8]采用微分反应器,研究了新型Re/Pt/Ce0. 8Zr0. 2O2蜂窝催化剂上低温水煤气变换反应的动力学行为。
利用非线性最小二乘法处理正交设计的实验数据,获得 了动力学方程的模型参数。
得出反应速率对CO、H2O、H2和CO2的反应级数分别为0. 09、0. 88、 -0. 54和-0. 11，与传统的Cu基低变催化剂上的反应级数相差较大，低温水煤气变换反应在 两种催化剂上遵循不同的反应机理的结论。
3.3负载Ru、Pt超微粒催化剂朱剑，付启勇，杜玉扣等[9]制备了中孔分子筛SBA-15,以SBA-15为载体采用真空浸渍法 制备了负载型Ru基水煤气变换反应的催化剂。
利用透射电子显微镜、X-射线粉末衍射等方法 对样品进行了表征。
结果表明添加适量的La2O3助剂可以显著提高催化剂的低温活性，当Ru 和La2O3的负载量分别为4%和8%时,催化剂对CO转化率在255℃和265℃下分别达到56%和98%。
Hajime Iida、Akira Igarashi等[10]研究催化剂Pt/TiO2低温水煤气变换反应的催化性 能，采用TEM, XPS, TPD, FT-IR 等方法测定了催化剂的结构。
结果表明催化剂的催化性能 受到载体与Pt相互作用的极大影响。
3.4.负载金超微粒子催化剂近几年来, 有关金催化剂的研究开发引起了人们的极大兴趣[11-13]。
负载型金催化剂 的 突出特点是具有较高的低温催化活性、较好的抗中毒性和稳定性，同时作为一种贵金属催化 剂, 金催化剂的价格要远远低于铂和钯。
金原子位于周期表第IB 族，分子量为79，与Cu 和 Ag为同族元素。
金的表面与表面分子之间的相互作用力很弱。
在单晶金的表面, 连极具反应 活性的分子如氢、氧等, 都不易吸附, 然而对纳米金属负载催化剂来说,其表面的化学吸附 及反应活性却随结构明显地发生变化，超微颗粒金常被负载于载体上,，大多含有几千个原 子，形成粒度很小的金颗粒，这种小的颗粒很容易吸附简单分子。