CO2和CH4是兩種主要的溫室氣體,以CH4和CO2為原料制造更高價(jià)值的化學(xué)產(chǎn)品是用來(lái)緩解溫室效應(yīng)的研究方向,回答下列問(wèn)題:
(1)工業(yè)上CH4-H2O催化重整是目前大規(guī)模制取合成氣(CO和H2混合氣稱為合成氣)的重要方法,其原理為:
反應(yīng)Ⅰ:CH4(g)+H2O(g)?CO(g)+3H2(g);△H1=+206.4kJ?mol-1
反應(yīng)Ⅱ:CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g);△H2=-41kJ?mol-1
CH4(g)和H2O(g)反應(yīng)生成CO2(g)和H2(g)的熱化學(xué)方程式是CH4(g)+2H2O(g)?CO2(g)+4H2(g)△H=+165.4kJ?mol-1CH4(g)+2H2O(g)?CO2(g)+4H2(g)△H=+165.4kJ?mol-1。
(2)將1mol CH4(g)和1mol H2O(g)加入恒溫恒壓的密閉容器中(溫度298K、壓強(qiáng)100kPa),發(fā)生反應(yīng)Ⅰ,不考慮反應(yīng)Ⅱ的發(fā)生,該反應(yīng)中,正反應(yīng)速率v正=k正×p(CH4)×p(H2O),p為分壓(分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)),若該條件下k正=4.5×10-4kPa-1?s-1,當(dāng)CH4分解20%時(shí),v正=0.50.5kPa?s-1。
(3)將CO2和CH4在一定條件下反應(yīng)可制得合成氣,在1L密閉容器中通入CH4與CO2,使其物質(zhì)的量濃度均為1.0mol?L-1,在一定條件下發(fā)生反應(yīng):CH4(g)+CO2(g)?2CO(g)+2H2(g),測(cè)得CH4的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度及壓強(qiáng)的關(guān)系如圖1所示:
①壓強(qiáng)P1、P2、P3、P4由小到大的關(guān)系為p1<p2<p3<p4p1<p2<p3<p4。
②對(duì)于氣相反應(yīng),用某組分(B)的平衡壓強(qiáng)p(B)代替物質(zhì)的量濃度c(B)也可表示平衡常數(shù)(記作Kp),如果P4=2MPa,求x點(diǎn)的平衡常數(shù)Kp=169(MPa)2169(MPa)2(用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算)。
③下列措施中能使平衡正向移動(dòng)的是acdacd(填字母)。
a.升高溫度 b.增大壓強(qiáng) c.保持溫度、壓強(qiáng)不變,充入He d.恒溫、恒容,再充入1mol CO2和1mol CH4
(4)科學(xué)家還研究了其他轉(zhuǎn)化溫室氣體的方法,利用如圖2所示裝置可以將CO2轉(zhuǎn)化為氣體燃料紫外光CO(電解質(zhì)溶液為稀硫酸),該裝置工作時(shí),M為負(fù)負(fù)極(填“正”或“負(fù)”),導(dǎo)線中通過(guò)2mol電子后,假定體積不變M極電解質(zhì)溶液的pH不變不變(填“增大”、“減小”或“不變”),N極電解質(zhì)溶液變化的質(zhì)量△m=1818g。
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【答案】CH4(g)+2H2O(g)?CO2(g)+4H2(g)△H=+165.4kJ?mol-1;0.5;p1<p2<p3<p4;(MPa)2;acd;負(fù);不變;18
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【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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發(fā)布:2024/4/20 14:35:0組卷:48引用:4難度:0.2
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1.氫氣最早于16世紀(jì)被人工制取出來(lái),氫氣是一種清潔能源。
(1)利用光伏電池電解水制H2是氫能的重要來(lái)源。已知:H-H鍵、O=O鍵、H-O鍵的鍵能依次為436kJ?mol-1、495kJ?mol-1、463kJ?mol-1。則2H2O(g)═2H2(g)+O2(g)△H=
(2)T1℃時(shí),向5L恒容密閉容器中充入0.5molCH4,只發(fā)生反應(yīng)2CH4(g)?C2H4(g)+2H2(g),達(dá)到平衡時(shí),測(cè)得c(C2H4)=2c(CH4),CH4的轉(zhuǎn)化率為
(3)CH4分解時(shí)幾種氣體的平衡分壓(pPa)的對(duì)數(shù)值lgp與溫度的關(guān)系如圖所示。
①T℃時(shí),向一恒容密閉容器中通入一定量的CH4(g)、C2H4(g)和H2(g),只發(fā)生反應(yīng)2CH4(g)?C2H2(g)+3H2(g)ΔH,ΔH
②若只改變一個(gè)反應(yīng)條件使Kp變大,則該條件是
A.減小C2H2的濃度
B.升高溫度
C.增大壓強(qiáng)
D.加入合適的催化劑
(4)工業(yè)上,以KNH2和液氨為電解質(zhì),以石墨為電極,電解液氨制備H2。陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為發(fā)布:2025/1/4 8:0:1組卷:9引用:3難度:0.5 -
2.反應(yīng) 4A(g)+5B(g)?4C(g)+6D(g)在 5L 的密閉容器中進(jìn)行,半分鐘后,C 的物質(zhì)的量增 加了 0.30mol。下列敘述正確的是( ?。?/h2>
發(fā)布:2024/12/30 19:30:2組卷:59引用:6難度:0.6 -
3.將等物質(zhì)的量的A、B混合于2L的密閉容器中,發(fā)生如下反應(yīng):3A(g)+B(g)?xC(g)+2D(g),經(jīng)5min后,測(cè)得D的濃度為0.5mol/L,c(A):c(B)=3:5,C的平均反應(yīng)速率為0.1mol/(L?min).求:
(1)此時(shí)A的濃度c(A)=
(2)B的平均反應(yīng)速率v(B)=
(3)x的值為發(fā)布:2024/12/30 19:0:1組卷:163引用:26難度:0.3
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