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huanming1985

新虫 (初入文坛)

[交流] H2(氢气)与C(碳单质)可以反应生成甲烷吗? 已有2人参与

请问反应的温度、压力、催化条件。

碳管炉在高温下氢保护气中变薄的原因是生成甲烷吗?
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huanming1985

新虫 (初入文坛)

学术机器人。。。搜索结果基本没有用。。。
2楼2014-12-10 11:15:26
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冰点降温

版主 (文坛精英)

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小木虫: 金币+0.5, 给个红包,谢谢回帖
fatewu: 金币+6, ICEPI+1, 谢谢回帖,欢迎常来无机物化交流~辛苦了~有参考意义,授予EPI 2015-01-30 22:06:11
呃...
从热力学角度分析,这个反应在一定的温度范围内可以正向发生也可以逆向发生。
以298.15K、100KPa的标准热力学数据为例,石墨标准摩尔熵为5.740J/(mol.K),氢气标准摩尔熵130.684(单位同前不写了),甲烷标准摩尔熵186.264,因此算得甲烷的标准摩尔熵变为-80.844,单位同上。
相同状况下,甲烷的标准摩尔生成焓为:-74.81KJ/(mol.K),标准摩尔生成吉布斯自由能变为-50.72,单位同焓变。在298.15、100KPa下,标准摩尔反应吉布斯自由能和标准摩尔吉布斯自由能变是相同的,即吉布斯自由能小于0,反应是自发进行的,但这是一个放热和熵减的反应,意味着反应在低温下可以进行,高温下反应会达到平衡甚至发生逆向反应。
以下计算反应达到平衡的温度和逆向反应开始的温度:
因反应焓变和熵变随温度变化极小,变化忽略不计,数据参考298.15K和100KPa下的数据。计算高温下的标准摩尔吉布斯自由能变,公司比较难打,用文字代替:
标准摩尔吉布斯自由能变=标准摩尔反应焓变(298.15K)-温度*标准摩尔反应熵变(298.15K)
根据以上公式计算,在100KPa下,反应达到平衡的温度为925.36K,超过925.36K(652.21摄氏度),反应即开始逆向进行,甲烷会自动分解生成碳黑和氢气。
注:以上只是从热力学角度考虑反应进行方向,未考虑压力。热力学仅表示反应的可行性,与反应动力学无关。
生于忧患,死于安乐。
3楼2014-12-11 10:28:39
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忠辉爵士

木虫 (正式写手)


小木虫: 金币+0.5, 给个红包,谢谢回帖
引用回帖:
3楼: Originally posted by 冰点降温 at 2014-12-11 10:28:39
呃...
从热力学角度分析,这个反应在一定的温度范围内可以正向发生也可以逆向发生。
以298.15K、100KPa的标准热力学数据为例,石墨标准摩尔熵为5.740J/(mol.K),氢气标准摩尔熵130.684(单位同前不写了),甲烷 ...

你这个结果只能表示H2和CH4的压力都是100kPa的时候的情况,实际上显然是H2压力很高而CH4压力很低,但只要有微量烃类生成,日积月累就会造成腐蚀。
4楼2014-12-11 17:59:36
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冰点降温

版主 (文坛精英)

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小木虫: 金币+0.5, 给个红包,谢谢回帖
fatewu: 金币+2, 谢谢回帖,欢迎常来无机物化交流~辛苦了~ 2015-01-30 22:06:27
引用回帖:
4楼: Originally posted by 忠辉爵士 at 2014-12-11 17:59:36
你这个结果只能表示H2和CH4的压力都是100kPa的时候的情况,实际上显然是H2压力很高而CH4压力很低,但只要有微量烃类生成,日积月累就会造成腐蚀。...

我回答的问题只是楼主提问的关于氢气和C能否反应生成甲烷,我这个分析也有一定的条件,并不是说其它条件下的反应和我所描述的反应相同。我仅仅分析了热力学上的一种可能性而已,并未列举所有的可能性。我并未回答楼主最后提问的炭炉管高温下腐蚀的问题,因为实际条件与我所假定的条件未必相同。
生于忧患,死于安乐。
5楼2014-12-12 11:01:05
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