(9分)美國Bay等工廠使用石油熱裂解的副產(chǎn)物甲烷來制取氫氣,其生產(chǎn)流程如

下圖:

(1)此流程的第II步反應(yīng)為:CO(g)+H2O(g) H2(g)+CO2(g),該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為K=         ;反應(yīng)的平衡常數(shù)隨溫度的變化如表一,

溫度/℃

400

500

830

1000

平衡常數(shù)K

10

9

1

0.6

 

 

 

從上表可以推斷:此反應(yīng)是_______________ (填“吸”、“放”)熱反應(yīng)。在830℃下,若開始時(shí)向恒容密閉容器中充入CO與HzO均為1 mo1,則達(dá)到平衡后CO的轉(zhuǎn)化率為_____。

(2)此流程的第II步反應(yīng)CO(g)+H2O(g) H2(g)+CO2(g),在830℃,以表二的物質(zhì)的量(單位為mol)投入恒容反應(yīng)器發(fā)生上述反應(yīng),其中反應(yīng)開始時(shí),向正反應(yīng)方向進(jìn)行的有          (填實(shí)驗(yàn)編號(hào));

實(shí)驗(yàn)編號(hào)

N(CO)

N(H2O)

n(H2

N(CO2

A

1

5

2

3

B

2

2

1

1

C

0.5

2

1

1

 

 

 

                                     

 

(3)在一個(gè)不傳熱的固定容積的容器中,判斷此流程的第II步反應(yīng)達(dá)到平衡的標(biāo)志是

 ① 體系的壓強(qiáng)不再發(fā)生變化            ②混合氣體的密度不變             ③混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不變     ④ 各組分的物質(zhì)的量濃度不再改變   ⑤ 體系的溫度不再發(fā)生變化            ⑥ v(CO2正)= v(H2O逆)

 (4) 圖表示該反應(yīng)此流程的第II步反應(yīng)在時(shí)刻t達(dá)到平衡、在時(shí)刻t分別因改變某個(gè)條件而發(fā)生變化的情況:圖中時(shí)刻t發(fā)生改變的條件是_________。(寫出兩種)

(5)若400℃時(shí),第Ⅱ步反應(yīng)生成l mol氫氣的熱量數(shù)值為 33.2(單位為kJ),第Ⅰ步反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為: CH4(g)+H2O(g)=3H2(g)+CO(g)△H=-103.3kJ·mol-1。則400℃時(shí),甲烷和水蒸氣反應(yīng)生成二氧化碳和氫氣的熱化學(xué)方程式為           

 

(1)        (1分)放   50%  (各1分)   

(2)B (1分)     (3) ④ ⑤  ⑥  (1分)

(4)降低溫度或增加水蒸汽的量或減少氫氣的量(2分)

(5)CH4(g)+2H2O(g)=CO2(g)+4H2(g)△H=—136.5kJ·mol-1      (2分)

解析:

 

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:閱讀理解

美國Bay等工廠使用石油熱裂解的副產(chǎn)物甲烷來制取氫氣,其生產(chǎn)流程如圖1:
(1)此流程的第Ⅱ步反應(yīng)為:CO(g)+H2O(g)?H2(g)+CO2(g),該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為K=
c(H2)c(CO2)
c(CO)c(H2O)
c(H2)c(CO2)
c(CO)c(H2O)
;反應(yīng)的平衡常數(shù)隨溫度的變化如表一,
溫度/℃ 400 500 830 1000
平衡常數(shù)K 10 9 1 0.6
從上表可以推斷:此反應(yīng)是
 (填“吸”、“放”)熱反應(yīng).在830℃下,若開始時(shí)向恒容密閉容器中充入CO與HzO均為1mol,則達(dá)到平衡后CO的轉(zhuǎn)化率為
50%
50%

(2)此流程的第Ⅱ步反應(yīng)CO(g)+H2O(g)?H2(g)+CO2(g),在830℃,以表二的物質(zhì)的量(單位為mol)投入恒容反應(yīng)器發(fā)生上述反應(yīng),其中反應(yīng)開始時(shí),向正反應(yīng)方向進(jìn)行的有
B
B
(填實(shí)驗(yàn)編號(hào));
實(shí)驗(yàn)編號(hào) n(CO) n(H2O) n(H2 n(CO2
A 1 5 2 3
B 2 2 1 1
C 0.5 2 1 1
(3)在一個(gè)不傳熱的固定容積的容器中,判斷此流程的第Ⅱ步反應(yīng)達(dá)到平衡的標(biāo)志是
④⑤⑥
④⑤⑥

①體系的壓強(qiáng)不再發(fā)生變化     ②混合氣體的密度不變    ③混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不變   ④各組分的物質(zhì)的量濃度不再改變    ⑤體系的溫度不再發(fā)生變化     ⑥v(CO2)=v(H2O)
(4)圖2表示該反應(yīng)此流程的第Ⅱ步反應(yīng)在時(shí)刻t1達(dá)到平衡、在時(shí)刻t2分別因改變某個(gè)條件而發(fā)生變化的情況:圖中時(shí)刻t2發(fā)生改變的條件是
降低溫度或增加水蒸汽的量或減少氫氣的量
降低溫度或增加水蒸汽的量或減少氫氣的量
.(寫出兩種)
(5)若400℃時(shí),第Ⅱ步反應(yīng)生成1mol氫氣的熱量數(shù)值為33.2(單位為kJ),第Ⅰ步反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為:
CH4(g)+H2O(g)=3H2(g)+CO(g)△H=-103.3kJ?mol-1
則400℃時(shí),甲烷和水蒸氣反應(yīng)生成二氧化碳和氫氣的熱化學(xué)方程式為
CH4(g)+2H2O(g)=CO2(g)+4H2(g)△H=-136.5kJ?mol-1
CH4(g)+2H2O(g)=CO2(g)+4H2(g)△H=-136.5kJ?mol-1

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:閱讀理解

近來,制備和利用氫氣這一清潔能源已有多項(xiàng)成果.(1)德國克萊斯公司成功研制了利用甲醇CH3OH)車載制氫燃料電池工藝,其原理如圖1所示,請(qǐng)觀察此圖回答:
①此堿性燃料電池的正極反應(yīng)式為
O2+2H2O+4e-=4OH-
O2+2H2O+4e-=4OH-
;
②甲醇與水反應(yīng)制取氫氣的化學(xué)方程式
CH3OH+H2O?3H2+CO2
CH3OH+H2O?3H2+CO2

(2)美國Bay等工廠使用石油熱裂解的副產(chǎn)物甲烷來制取氫氣,其生產(chǎn)流程如圖2:
①此流程的第II步反應(yīng)為:CO(g)+H2O(g)
高溫
H2(g)+CO2(g),平衡常數(shù)隨溫度的變化如下表.
溫度/℃ 400 500 830 1000
平衡常數(shù)K 10 9 1 0.6
在830℃,n(CO)、n(H2O)、n(H2)、n(CO2)的物質(zhì)的量分別是1、5、2、3投入恒容反應(yīng)器發(fā)生上述反應(yīng),反應(yīng)開始時(shí),向
(填正、逆)反應(yīng)方向進(jìn)行.
②若400℃時(shí),第Ⅱ步反應(yīng)生成l mol氫氣放出的熱量為33.2kJ,第I步反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為:CH4(g)+H2O(g)=3H2(g)+CO(g)△H=-103.3kJ?mol-1 則400℃時(shí),甲烷和水蒸氣反應(yīng)生成二氧化碳和氫氣的熱化學(xué)方程式為
CH4(g)+2H2O(g)=CO2(g)+4H2(g)△H=-136.5kJ?mol-1
CH4(g)+2H2O(g)=CO2(g)+4H2(g)△H=-136.5kJ?mol-1

(3)工業(yè)上有一種用CO2來生產(chǎn)甲醇燃料的方法:
CO2(g)+3H2(g)
 
CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.0kJ?mol-1
將6molCO2和8molH2充入2L的密閉容器中,測(cè)得H2的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化如圖3所示(實(shí)線).
①a點(diǎn)正反應(yīng)速率
大于
大于
(填大于、等于或小于)逆反應(yīng)速率.
②求平衡時(shí)氫氣的轉(zhuǎn)化率
75%
75%
和該條件下反應(yīng)的平衡常數(shù)K=
0.5
0.5

③僅改變某一實(shí)驗(yàn)條件再進(jìn)行兩次實(shí)驗(yàn),測(cè)得H2的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化如圖3虛線所示,曲線I對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)條件改變是
升高溫度
升高溫度
,曲線II對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)條件改變是
增大壓強(qiáng)
增大壓強(qiáng)

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

近來,制備和利用氫氣這一清潔能源已有多項(xiàng)成果.
(1)德國克萊斯公司成功研制了利用甲醇(CH3OH)車載制氫燃料電池工藝,其原理如圖所示,請(qǐng)觀察此圖回答:
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①燃料電池的正極反應(yīng)式為
 

②甲醇與流程圖中任一反應(yīng)物反應(yīng)制取氫氣的化學(xué)方程式
 

(2)美國Bay等工廠使用石油熱裂解的副產(chǎn)物甲烷來制取氫氣,其生產(chǎn)流程如圖:
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①此流程的第Ⅱ步反應(yīng)為:CO(g)+H2O(g)?H2(g)+CO2(g),該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為K=
 
;
②此流程的第Ⅱ步反應(yīng)的平衡常數(shù)隨溫度的變化如表1,在830℃,以表2的物質(zhì)的量(單位為mol)投入恒容反應(yīng)器發(fā)生上述反應(yīng),其中反應(yīng)開始時(shí),向正反應(yīng)方向進(jìn)行的有
 
(填實(shí)驗(yàn)編號(hào));
表1
溫度/℃ 400 500 830 1000
平衡常數(shù)K 10 9 1 0.6
表2
實(shí)驗(yàn)編號(hào) n(CO) n(H2O) n(H2 n(CO2
A 1 5 2 3
B 2 2 1 1
C 3 3 0 0
D 0.5 2 1 1
③若400℃時(shí),第Ⅱ步反應(yīng)生成1 mol氫氣的熱效應(yīng)值為33.2(單位為kJ),第1步反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為:
CH4(g)+H2O(g)═3H2(g)+CO(g)△H=-103.3kJ?mol-1
則400℃時(shí),甲烷和水蒸氣反應(yīng)生成二氧化碳和氫氣的熱化學(xué)方程式為
 

(3)我國科學(xué)家研究了常溫下利用Pt等催化劑在可見光作用下使水分解制氫氣的方法,如圖是三種催化劑在光照分解水實(shí)驗(yàn)中的效果比較圖.能得出如圖結(jié)果的實(shí)驗(yàn)方案是
 
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:閱讀理解

(14分)美國Bay等工廠使用石油熱裂解的副產(chǎn)物甲烷來制取氫氣,其生產(chǎn)流程如下圖:

(1)此流程的第II步反應(yīng)為:CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g),該反應(yīng)的平衡常數(shù)隨溫度的變化如下表:

溫度/℃

400

500

830

平衡常數(shù)K

10

9

1

從上表可以推斷:此反應(yīng)是       (填“吸”或“放”)熱反應(yīng)。在830℃下,若開始時(shí)向恒容密閉容器中充入1mo1CO和2mo1H2O,則達(dá)到平衡后CO的轉(zhuǎn)化率為          。

(2)在500℃,以下表的物質(zhì)的量(按照CO、H2O、H2、CO2的順序)投入恒容密閉容器中進(jìn)行上述第II步反應(yīng),達(dá)到平衡后下列關(guān)系正確的是

實(shí)驗(yàn)編號(hào)

反應(yīng)物投入量

平衡時(shí)H2濃度

吸收或放出的熱量

反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率

A

1、1、0、0

c1

Q1

α1[來源:]

B

0、0、2、2

c2

Q2

α2

 

C

2、2、0、0

c3

Q3

α3

A.2c1= c2 =c3    B.2Q1=Q2=Q3     C.α12 3       D.α12 =1

(3)在一個(gè)絕熱等容容器中,不能判斷此流程的第II步反應(yīng)達(dá)到平衡的是        

①體系的壓強(qiáng)不再發(fā)生變化                            ②混合氣體的密度不變

③混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不變              ④各組分的物質(zhì)的量濃度不再改變

⑤體系的溫度不再發(fā)生變化                            ⑥v(CO2)v(H2O)

(4)下圖表示此流程的第II步反應(yīng),在t1時(shí)刻達(dá)到平衡、在t2時(shí)刻因改變某個(gè)條件濃度發(fā)生變化的情況:圖中t2時(shí)刻發(fā)生改變的條件是                 、                   

(寫出兩種)。若t4時(shí)刻通過改變?nèi)莘e的方法將壓強(qiáng)增大為原先的兩倍,在圖中t4和t5區(qū)間內(nèi)畫出CO、CO2濃度變化曲線,并標(biāo)明物質(zhì)(假設(shè)各物質(zhì)狀態(tài)均保持不變)。

 

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