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(s) ,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 _________(填"大于"或"小于") H2 。
(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 ________(填"大于""等于"或"小于")0。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(如图所示)催化剂为氧化铁,实验初始时体系中的 pH2O 和 pCO 相等、 PCO2 和 PH2 相等。
计算曲线a的反应在 30~90min 内的平均速率 -v (a)=___________ kPa·min-1 。 467℃ 时 PH2 和 pCO 随时间变化关系的曲线分别是_______、_______。 489°C 时 PH2 和 pCO 随时间变化关系曲线分别是 、 。