第題分 鐵系金屬催化

2008年江蘇省選拔賽第7題(共12分)第7題（10分）

鐵系金屬常用來做CO加氫反應(yīng)（Fischer--Tropsch反應(yīng)）的催化劑，已知某種催化劑在1000K可用來催化反應(yīng)：CO(g)+3H2(g)=CH4(g)+H2O(g)，在總壓1atm，CO和H2投料比為1：3時(shí)，平衡時(shí)CO物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為19.3%7-1求該溫度下的平衡常數(shù)及CO的轉(zhuǎn)化率。7-2如果用納米Co為催化劑，可以降低反應(yīng)溫度，在500K時(shí)，反應(yīng)的平衡常數(shù)為1.98×1010。該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)？_____________7-3用納米Co為催化劑，可能會(huì)發(fā)生副反應(yīng)：Co(s)+H2O(g)=CoO(s)+H2(g)，500K時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)為6.8×10-3，主反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，副反應(yīng)是否一定會(huì)發(fā)生？________，理由是：7-4計(jì)算在總壓和投料比不變的情況下，足量Co催化平衡時(shí)，CO的分壓為多少。7-5當(dāng)粒子半徑很小時(shí)，往往有很強(qiáng)的表面能，因此納米Co顆粒表面有更強(qiáng)的活性，實(shí)際使用時(shí)在納米Co顆粒周圍形成球形的CoO覆蓋層，此納米顆粒既包含反應(yīng)物（Co），又包含生成物（CoO）。這樣做的目的是什么？2008年江蘇省選拔賽第7題(共12分)第7題（10分）

鐵系金屬常用來做CO加氫反應(yīng)（Fischer--Tropsch反應(yīng)）的催化劑，已知某種催化劑在1000K可用來催化反應(yīng)：CO(g)+3H2(g)=CH4(g)+H2O(g)，在總壓1atm，CO和H2投料比為1：3時(shí)，平衡時(shí)CO物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為19.3%7-1求該溫度下的平衡常數(shù)及CO的轉(zhuǎn)化率。7-2如果用納米Co為催化劑，可以降低反應(yīng)溫度，在500K時(shí)，反應(yīng)的平衡常數(shù)為1.98×1010。該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)？__________7-3用納米Co為催化劑，可能會(huì)發(fā)生副反應(yīng)：Co(s)+H2O(g)=CoO(s)+H2(g)，500K時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)為6.8×10-3，主反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，副反應(yīng)是否一定會(huì)發(fā)生？________，理由是：7-4計(jì)算在總壓和投料比不變的情況下，足量Co催化平衡時(shí)，CO的分壓為多少。7-5當(dāng)粒子半徑很小時(shí)，往往有很強(qiáng)的表面能，因此納米Co顆粒表面有更強(qiáng)的活性，實(shí)際使用時(shí)在納米Co顆粒周圍形成球形的CoO覆蓋層，此納米顆粒既包含反應(yīng)物（Co），又包含生成物（CoO）。這樣做的目的是什么？第7題（10分）7-1CO(g)+3H2(g)=CH4(g)+H2O(g)0.250.750.1930.5790.1140.1140.307

（2分）

（2分）

（本小題共4分）

7-2放熱

（1分）7-3是

（1分）CO(g)+3H2(g)=CH4(g)+H2O(g)Co(s)+H2O(g)=CoO(s)+H2(g)Co(s)+CO(g)+2H2(g)=CoO(s)+CH4(g)K=6.8×10-3×1.98×1010=1.35×108

是完全反應(yīng)

（1分）

7-4設(shè)有1molCO，3molH2反應(yīng)，主反應(yīng)完全發(fā)生CO(g)+3H2(g)=CH4(g)+H2O(g)初始13平衡~0~011副反應(yīng)~0y1