【題目】人口資源環(huán)境委員會副主任、中國科學(xué)院院士秦大河表示,當(dāng)前情況下散燒煤和沒有清潔的煤是造成中國城市霧霾或者東部霧霾的主要原因。煤的氣化是解決霧霾,清潔地利用煤炭的重要途徑之一。

⑴已知:H2O(g)=H2O(I) △H=-44kJ/mol

物質(zhì)

H2(g)

C(s)

CO(g)

燃燒熱kJ/mol

-285.8

-393.5

-283.0

①請寫出煤的氣化反應(yīng)生成合成氣(CO和H2)的熱化學(xué)方程式___________。

②在恒溫、恒容的反應(yīng)器中,能表明上述反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是_______。

a.混合氣體平均相對分子質(zhì)量不再改變

b.氣體壓強(qiáng)不再改變

c.各氣體濃度相等

d.反應(yīng)體系中溫度保持不變

e.斷裂氫氧鍵速率是斷裂氫氫鍵速率的2倍

f.混合氣體密度不變

g.單位時間內(nèi),消耗水的質(zhì)量與生成氫氣的質(zhì)量比為9:1

⑵在催化劑作用下合成氣合成甲烷過程中會發(fā)生如下反應(yīng):

I CO(g)+3H2(g) = CH4(g)+H2O(g) △H1= -206 kJ/mol

II CO(g)+H2O(g) = CO2(g)+H2(g) △H2= -41 kJ/mol

Ⅲ 2CO(g)+2H2(g)= CH4(g)+CO2(g) △H 3= -247.4 kJ/mol

①圖1是太原理工大學(xué)煤化工研究所利用熱力學(xué)數(shù)據(jù)分析得到溫度對反應(yīng)ⅠInK(化學(xué)平衡常數(shù)K的自然對數(shù))的曲線圖,請分析出現(xiàn)這樣趨勢的原因是____________

②提高甲烷反應(yīng)選擇性的關(guān)鍵因素是_______,根據(jù)相關(guān)知識和圖2分析合成甲烷適宜的反應(yīng)條件是

在550~630K,1MPa的原因是__________________。

③850℃時在體積為5L反應(yīng)器中發(fā)生反應(yīng)Ⅱ,CO和H2O(g)濃度變化如圖所示,請列式計算此條件下的平衡常數(shù)_____________ 。

(3)CH4燃料電池利用率很高,裝置中添加1L2mol/L的KOH溶液為電解質(zhì),持續(xù)緩慢通入標(biāo)準(zhǔn)狀況下甲烷22.4L~33.6 L時負(fù)極電極反應(yīng)為___________。

【答案】 C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) △H=+131.31kJ/mol abef 在其他條件不變時,溫度升高反應(yīng)I向吸熱的逆反應(yīng)方向移動使InK減小 催化劑 此條件下反應(yīng)速率較快而且甲烷產(chǎn)率較高 K= = =1 CH4-8e-+9CO32-+3H2O=10HCO3-

【解析】⑴①已知:H2O(g)=H2O(I) H1= -44kJ/mol H2(g)+O2(g)=H2O(l) H2= -285.8kJ/mol C(s)+O2(g)=CO2 H3= -393.5 kJ/mol CO(g)O2(g)=CO2 H4= -283.0 kJ/mol;根據(jù)蓋斯定律+--可得C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) ,H=+--=( -393.5 kJ/mol)+(-44kJ/mol)-(-285.8kJ/mol)-(-283.0 kJ/mol)=+131.31kJ/mol,即煤的氣化反應(yīng)生成合成氣(CO和H2)的熱化學(xué)方程式為C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) H=+131.31kJ/mol:

已知C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) 反應(yīng)物中有一種是固體,生成物方向是體積增大的方向;a.氣體的總質(zhì)量和氣體總物質(zhì)的量是不確定值,當(dāng)混合氣體平均相對分子質(zhì)量不再改變時是平衡狀態(tài),故a正確;b.反應(yīng)混合氣體的總物質(zhì)的量是不確定的值,當(dāng)氣體壓強(qiáng)不再改變時,說明氣體總物質(zhì)的量不再改變,是平衡狀態(tài),故b正確;c.各氣體濃度相等時不一定是平衡狀態(tài),故c錯誤;d.恒溫容器,溫度保持不變,體系不一定達(dá)到平衡,故d錯誤;e.斷裂氫氧鍵速率是斷裂氫氫鍵速率的2倍,說明達(dá)到平衡狀態(tài),故e正確;f.混合氣體密度不變,說明氣體的總質(zhì)量不再隨時間的變化而變化,是平衡狀態(tài),故f正確;g.單位時間內(nèi),消耗水的質(zhì)量與生成氫氣的質(zhì)量比為9:1,均為正反應(yīng)速率,無法判斷是平衡狀態(tài),故g錯誤;答案為abef;

⑵①CO(g)+3H2(g) = CH4(g)+H2O(g) H1= -206 kJ/mol此反應(yīng)正方向是放熱反應(yīng),在其它條件不變的情況下,升高溫度平衡逆向移動,平衡常數(shù)減少,InK也減;

催化劑只改變反應(yīng)速率,不影響平衡的移動,是提高甲烷反應(yīng)選擇性的關(guān)鍵因素,根據(jù)相關(guān)知識和圖2分析在在550~630K和1MPa的條件下反應(yīng)速率較快而且甲烷產(chǎn)率較高是合成甲烷適宜的反應(yīng)條件;

CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)

起始濃度(mol/L) 0.20 0.30 0 0

變化濃度(mol/L) 0.12 0.12 0.12 0.12

平衡濃度(mol/L) 0.08 0.18 0.12 0.12

50時條件下的平衡常數(shù)K= = =1;

(3)n(KOH)=2mol/L×1L=2mol,該裝置是燃料電池,負(fù)極上甲烷失電子發(fā)生氧化反應(yīng),正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng),22.4L<V≤33.6L時,根據(jù)原子守恒得1mol<n(CO2)≤1.5mol,反應(yīng)生成碳酸氫鉀,負(fù)極反應(yīng)式為CH4-8e-+9CO32-+3H2O=10HCO3-

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】用50mL0.50mol/L鹽酸與50mL0.55mol/LNaOH溶液在如圖所示的裝置中進(jìn)行中和反應(yīng)。通過測定反應(yīng)過程中所放出的熱量可計算中和熱。回答下列問題:

(1)從實驗裝置上看,圖中尚缺少的一種玻璃儀器是

(2)大燒杯上如不蓋硬紙板,求得的中和熱數(shù)值 (填“偏大、偏小、無影響”)

(3)如果用60mL0.50mol/L鹽酸與50mL0.55mol/LNaOH溶液進(jìn)行反應(yīng),與上述實驗相比,所放出的熱量 (填“相等、不相等”),所求中和熱△H_____ (填“相等、不相等”)

(4)如果用相同濃度和體積的氨水代替NaOH溶液進(jìn)行上述實驗,所求的中和熱△H會 (填“偏大”、“偏小”、“無影響”) 若用KOH代替NaOH,實驗所測的熱量會_________________(填“偏大”、“偏小”、“無影響”)。

(5)他們記錄的實驗數(shù)據(jù)如下:

實驗用品[

溶液溫度

中和熱

△H

起始平

均溫度

反應(yīng)最高溫度

50mL,0.55mol.L-1NaOH

50mL,0.5mol.L-1HCl

20℃

23.3℃

50mL,0.55mol.L-1NaOH

50mL,0.5mol.L-1HCl

20℃

23.5℃

已知反應(yīng)后溶液的比熱容C為4.18KJ·℃-1· Kg-1,各物質(zhì)的密度均視為1g·cm-3。

①根據(jù)上表數(shù)據(jù)計算中和熱△H=__________(保留至小數(shù)點后一位)

②根據(jù)實驗結(jié)果寫出NaOH溶液與HCl溶液反應(yīng)的熱化學(xué)方程式:

(6)上述實驗數(shù)值結(jié)果與57.3 kJ/mol有偏差,產(chǎn)生偏差的原因可能是(填字母)_______________。

A.實驗裝置保溫、隔熱效果差

B.量取稀鹽酸溶液的體積時仰視讀數(shù)

C.一次性把NaOH溶液倒入盛有鹽酸的小燒杯中

D.用溫度計測定NaOH溶液起始溫度后直接測定HCl溶液的溫度

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】下列關(guān)于酸堿中和滴定的說法正確的是

A. 強(qiáng)酸滴定弱堿時可用酚酞作指示劑

B. 滴定時向待測液中滴入標(biāo)準(zhǔn)液的速率應(yīng)先快后慢

C. 滴定過程中,眼睛應(yīng)始終注視著滴定管的刻度線

D. 若操作無失誤,只需滴定次即可

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】25 ℃時,用濃度為0.1000 mol·L-1的NaOH溶液滴定25.00 mL濃度均為0.1000 mol·L-1的三種酸HX、HY、HZ,滴定曲線如圖所示。下列說法正確的是:

A.在相同溫度下,同濃度的三種酸溶液的導(dǎo)電能力順序:HZ<HY<HX

B.根據(jù)滴定曲線,可得Ka(HY)=1×10-5

C.將上述HX、HY溶液等體積混合后,用NaOH溶液滴定至HX恰好完全反應(yīng)時:

c(X)>c(Y)>c(OH)>c(H)

D.HY與HZ混合,達(dá)到平衡時c(H)=+c(Z)+c(OH)

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】同質(zhì)量的下列烴完全燃燒時,消耗氧氣量最大的是( )

A. CH4 B. C2H4 C. C2H6 D. C6H6

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】下列關(guān)于鹽類水解的說法中正確的是

A. 任何鹽均能發(fā)生水解 B. 溶液的pH —定變大

C. 使水的電離程度增大 D. 發(fā)生氧化還原反應(yīng)

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】只用NaOH溶液不能除去下列各組物質(zhì)中的雜質(zhì)(括號內(nèi)為雜質(zhì))的是

A.Mg(Al2O3) B.MgCl2(A1Cl3) CMg(Si) DMgO(SiO2)

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】下列元素中,屬于金屬元素的是(
A.C
B.Cu
C.N
D.Ar

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】NaClO2是一種重要的殺菌消毒劑,也常用來漂白織物等,其一種生產(chǎn)工藝如下:

回答下列問題:

1NaClO2Cl的化合價為_______。

2)寫出“反應(yīng)”步驟中生成ClO2的化學(xué)方程式__________________________________。

3)“電解”所用食鹽水由粗鹽水精制而成,精制時,為除去Mg2+Ca2+,要加入的試劑分別為________、________!半娊狻敝嘘帢O反應(yīng)的主要產(chǎn)物是______。

4)“尾氣吸收”是吸收“電解”過程排出的少量ClO2。此吸收反應(yīng)中,氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為________,該反應(yīng)中氧化產(chǎn)物是_________。

5)“有效氯含量”可用來衡量含氯消毒劑的消毒能力,其定義是:每克含氯消毒劑的氧化能力相當(dāng)于多少克Cl2的氧化能力。NaClO2的有效氯含量為____。(計算結(jié)果保留兩位小數(shù))

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