(15分)氢能是一种公认的高热值清洁能源,目前世界各国正致力于将高污染高排放的碳能源,过渡成清洁高效低排放的氢能源。氢能应用包括以下三个环节:
Ⅰ.氢燃料的制备
(1)我国氢气的主要来源是焦炉气制氢,所制得的氢气含有较多的$$\rm CO$$和$$\rm H_2S$$,干法脱硫是用氧化铁将硫元素转化为硫化铁。干法脱硫的反应方程式为 。
(2)我国科研人员用木屑水蒸气气化制取氢燃料,在一定条件下,反应器中存在如下反应:
i.$${\rm CO_2(g)+C(S) \ {\!=\!=\!=} \ 2CO (g)}\ \ \ \ \Delta H_1$$
ii.$$ {\rm C(g)+H_2O(g)\ {\!=\!=\!=} \ CO(g)+H_2(g)}\ \ \ \ \Delta H_2$$
iii.$${\rm C(s)+2H_2(g)\ {\!=\!=\!=} \ CH_4(g)}\ \ \ \ \Delta H_3$$
iv.$${\rm CO(g)+H_2O(g)\ {\!=\!=\!=} \ CO_2(g)+H_2(g)}\ \ \ \ \Delta H_4$$
v.$${\rm CH_4(g)+2H_2O(g)\ {\!=\!=\!=} \ CO_2(g)+4H_2(g)}\ \ \ \ \Delta H_5$$
①$$\Delta H_5=$$ 。
②研究中$$\rm CaO$$的添加量按照$$\rm CaO$$中所含的$$\rm Ca$$和松木屑所含碳的物质的量比确定,在$$750\celsius$$,控制水蒸气流量为$$\rm 0.1\ g/(min·g)$$下,探究催化剂结果如表所示:

由表中数据$$n{\rm (Ca)}/n{\rm (C)}= $$ 时最为合理。$$n{\rm (Ca)}/n{\rm (C)}= $$由0到0.5时,$$\rm H_2$$的体积分数显著增加的原因 。
③体系的气化温度不仅对木屑的热解气化反应有影响,而且对$$\rm CaO$$吸收$$\rm CO_2$$的能力以及$$\rm CaCO_3$$的分解反应也有很大影响。实验过程中,控制$$n{\rm (Ca)}/n{\rm (C)}$$为1.0,水蒸气流量为$$\rm 0.1\ g/(min·g)$$,将气化反应温度从$$700\celsius$$升到$$850\celsius$$,气化温度对产氢率、产气率的影响如表所示:

从产氢率的角度考虑,最佳操作温度是 。随着反应的进行,发现$$\rm CaO$$的吸收能力逐渐降低,原因是 。
Ⅱ.氢燃料的存储
(3)将氢气储存于液体燃料中,可以解决氢气的安全高效存储和运输。由于甲醇具有单位体积储氢量高、活化温度低等优点,是理想的液体储氢平台分子。我国学者构建一种双功能结构的催化剂,反应过程中,在催化剂的表面同时活化水和甲醇。下图是甲醇脱氢转化的反应历程(TS表示过渡态)。

根据上图判断甲醇脱氢反应中断裂的化学键是 ,该反应的$$\Delta H$$ 0(填“大于”、“等于”或“小于”)。
Ⅲ.氢燃料电池实现化学能到电能的转化:
(4)一种氢能电池的原理如图:

正极的电极反应式为 。在$$\rm Pt$$电极表面镀一层细小的铂粉,原因是 。
_(2)(H)_(5)OH(g)+(H)_(2)O(g)=2(H)_(2)(g)+C(H)_(2)COOH(g) Delta (H)_(1) K-|||-Ⅱ
Delta (H)_(1)=akJcdot (mol)^-1-|||-反应Ⅱ: (g)+(H)_(2)O(g)leftharpoons C(O)_(2)(g)+
_(2)(H)_(6)(g)=!=!= (C)_(2)(H)_(4)(g)+(H)_(2)(g) Delta (H)_(1)=+137kJcdot (mol)
6,水煤气发生炉中共有C(s),H 20(g),C 0(g),C 02(g),H 2(g)五种物质,其间能发生反应:CO 2(g)+C(s)=2 CO(g),H
已知:(rm N_{2)(g)+O_(2)(g)=2NO(g)triangle H_(1)=+180.5KJboldsymbol(⋅)mol^-1}①(rm 2
3.23化学反应如下:-|||-(H)_(4)(g)+C(O)_(2)(g)=!=!= 2CO(g)+2(H)_(2)(g)-|||-(1)利用附录中各物质的
18.已知:-|||-①H2O(g)=H2(g)+2O2(g) H=+241.88kJ/mol-|||-②C(s)+2O2(g )=CO(g) △H=-110.
(H)_(2)(g)+(O)_(2)(g)=!=!= 2(H)_(2)O(l) Delta (H)_(3)=-572kJcdot mo(l)^-1-|||-_
(g)+(H)_(2)O(g)leftharpoons (H)_(2)(g)+C(O)_(2)(g)-|||-某温度下达到平衡时-|||-(CO)=c((H)_
已知:( bigcirc (1)C(H)_(5)OH(g)+dfrac (1)(2)(O)_(2)(g)=C(O)_(2)(g)+2(H)_(2)(g) De