海底蘊(yùn)藏著大量的“可燃冰”。用甲烷制水煤氣(CO、H2),再合成甲醇來代替日益供應(yīng)緊張的燃油。
已知:
① CH4(g)+H2O (g)=CO (g)+3H2(g)     △H1=+206.2kJ·mol-1
② CH4(g)+O2(g)=CO(g)+2H2(g)        △H2=-35.4 kJ·mol-1
③ CH4 (g)+2H2O (g)=CO2 (g)+4H2(g)   △H3=+165.0 kJ·mol-1
(1)CH4(g)與CO2 (g)反應(yīng)生成CO(g)和H2(g)的熱化學(xué)方程式為           。
(2)從原料、能源利用的角度,分析反應(yīng)②作為合成甲醇更適宜方法的原因是                            。
(3)水煤氣中的H2可用于生產(chǎn)NH3,在進(jìn)入合成塔前常用[Cu(NH3)2]Ac溶液來吸收其中的CO,防止合成塔中的催化劑中毒,其反應(yīng)是:
[Cu(NH3)2]Ac + CO + NH3 [Cu(NH3)3]Ac·CO    △H<0
[Cu(NH3)2]Ac溶液吸收CO的適宜生產(chǎn)條件應(yīng)是             。
(4)將CH4設(shè)計(jì)成燃料電池,其利用率更高,裝置示意如下圖(A、B為多孔性石墨棒)。持續(xù)通入甲烷,在標(biāo)準(zhǔn)狀況下,消耗甲烷體積VL。

① 0<V≤44.8 L時(shí),電池總反應(yīng)方程式為                                      。
② 44.8 L<V≤89.6 L時(shí),負(fù)極電極反應(yīng)為                                
③ V="67.2" L時(shí),溶液中離子濃度大小關(guān)系為                              。

(1)CH4 (g)+CO2 (g) =2CO (g)+2H2(g)   △H=+247.4 kJ·mol1
(2)反應(yīng)②是放熱反應(yīng),可節(jié)省能源;同時(shí)制得的CO與H2物質(zhì)的量之比為1:2,能恰好反應(yīng)合成甲醇,符合綠色化學(xué)的“原子經(jīng)濟(jì)”原則。
(3)低溫、高壓
(4)①CH4 + 2O2+ 2KOH =K2CO3+ 3H2
②CH4—8e+ 9CO32-+3H2O =10HCO3-
③c(K)>c(HCO3-)>c(CO32-)>c(OH)>c(H+)

(1)根據(jù)蓋斯定律可知,①×2-③可得CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g),所以其△H=[(+206.2)×2-(+165.0)]kJ?mol-1="+247.4" kJ?mol-1,所以CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)△H="+247.4" kJ?mol-1
(2)從能量角度比較,①是吸熱反應(yīng),需要消耗更多能量,②是放熱反應(yīng),不需要太多能量;從原子利用率角度,由于CO+2H2→CH3OH,①的產(chǎn)物中氫原子不可能全部變?yōu)镃H3OH,而②的產(chǎn)物中所有原子都可能全部變?yōu)镃H3OH;因此選②,甲烷不完全燃燒制合成氣時(shí)放出熱量,還得到物質(zhì)的量之比為1:2的CO和H2的混合氣體,能恰好完全反應(yīng)生成甲醇。
(3)已知正反應(yīng)是氣態(tài)物質(zhì)體積減小的放熱反應(yīng),因此采用降低溫度、增大壓強(qiáng)能使平衡右移,提高CO的轉(zhuǎn)化率,故答案為:低溫、高壓。
(4)n(KOH)=2mol/L×2L=4mol,可能先后發(fā)生反應(yīng)①CH4+2O2→CO2+2H2O、②CO2+2KOH=K2CO3+H2O、③K2CO3+CO2+H2O=2KHCO3;①當(dāng)0<V≤44.8 L時(shí),0<n(CH4)≤2mol,則0<n(CO2)≤2mol,只發(fā)生反應(yīng)①②,且KOH過量,則電池總反應(yīng)式為CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O;②當(dāng)44.8 L<V≤89.6 L,2mol<n(CH4)≤4mol,則2mol<n(CO2)≤4mol,發(fā)生反應(yīng)①②③,得到K2CO3和KHCO3溶液,則負(fù)極反應(yīng)式為CH4-8e-+9CO32-+3H2O=10HCO3-;③當(dāng)V="67.2" L時(shí),n(CH4)=3mol,n(CO2)=3mol,則電池總反應(yīng)式為3CH4+6O2+4KOH=K2CO3+2KHCO3+7H2O,則得到1molK2CO3和2molKHCO3的溶液,則c(K+)>c(HCO3-)>c(CO32-)>c(OH-)>c(H+)。
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源:不詳 題型:填空題

剪長(zhǎng)約6cm、寬2cm的銅片、鋁片各一片,分別用接線柱平行地固定在一塊塑料板上(間隔2cm)。將銅片與鋁片分別和電流表的“+”、“-”端相連接,電流表指針調(diào)到中間位置。取兩個(gè)50mL的小燒杯,在一個(gè)燒杯中注入約40mL的濃硝酸,在另一只燒杯中注入40mL0.5mol/L的硫酸溶液。試回答下列問題:
(1)兩電極同時(shí)插入稀硫酸中,電流表指針偏向       (填“鋁”或“銅”)極,鋁片上電極反應(yīng)式為                               ;
(2)兩電極同時(shí)插入濃硝酸時(shí),電流表指針偏向        (填“鋁”或“銅”)極,此時(shí)鋁是           (填“正”或“負(fù)”)極,鋁片上電極反應(yīng)式為                     。

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源:不詳 題型:單選題

現(xiàn)代生產(chǎn)、生活和國(guó)防中大量使用電池.下列有關(guān)電池的說法正確的是( 。
A.堿性鋅錳電池性能好于普通電池的原因是能反復(fù)使用
B.堿性鋅錳電池的正極是MnO2,當(dāng)電池中有6.5gZn反應(yīng)時(shí),將產(chǎn)生0.2molMnOOH
C.鉛蓄電池放電時(shí),負(fù)極的質(zhì)量減少
D.使用堿性電解質(zhì)的氫氧燃料電池,負(fù)極的電極反應(yīng)是H2-2e-=2H+

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源:不詳 題型:單選題

下列有關(guān)化學(xué)電源電極的敘述不正確的是( 。
A.鋅錳堿性電池的負(fù)極材料為鋅
B.鉛蓄電池的負(fù)極材料為鉛
C.鎳鎘電池的負(fù)極材料為鎳
D.鋰電池的負(fù)極材料為鋰

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源:不詳 題型:問答題

根據(jù)氧化還原反應(yīng)Cu+2Ag+═Cu2++2Ag設(shè)計(jì)一個(gè)原電池?并判斷正負(fù)極、寫出各電極電極反應(yīng)方程和反應(yīng)的類型(在方框內(nèi)畫出原電池裝置圖)

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源:不詳 題型:填空題

火力發(fā)電廠釋放出大量氮氧化物(NOx)、SO2和CO2等氣體會(huì)造成環(huán)境問題。對(duì)燃煤廢氣進(jìn)行脫硝、脫硫和脫碳等處理,可實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保、節(jié)能減排、廢物利用等目的。
(1)脫硝。利用甲烷催化還原NOx
CH4(g)+ 4NO2(g)=4NO(g)+ CO2(g)+ 2H2O(g) △H1=-574 kJ·mol-1    ①
CH4(g)+ 4NO(g)=2N2(g)+ CO2(g)+ 2H2O(g) △H2=-1160 kJ·mol-1    ②
甲烷直接將NO2還原為N2的熱化學(xué)方程式為                                   
(2)脫碳。將CO2轉(zhuǎn)化為甲醇:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)  △H3
       
①在一恒溫恒容密閉容器中充入1 mol CO2和3 mol H2進(jìn)行上述反應(yīng)。測(cè)得CO2和CH3OH(g)濃度隨時(shí)間變化如圖1所示;卮穑0~10 min內(nèi),氫氣的平均反應(yīng)速率為   mol/(L·min);第10 min后,保持溫度不變,向該密閉容器中再充入1 mol CO2(g)和1 mol H2O(g),則平衡        (填“正向”、“逆向”或“不”)移動(dòng)。
②如圖2,25℃時(shí)以甲醇燃料電池(電解質(zhì)溶液為稀硫酸)為電源來電解300mL 某NaCl溶液,正極反應(yīng)式為                        。在電解一段時(shí)間后,NaCl溶液的pH值變?yōu)?3(假設(shè)NaCl溶液的體積不變),則理論上消耗甲醇的物質(zhì)的量為     mol。
③取五份等體積的CO2和H2的混合氣體(物質(zhì)的量之比均為1∶3),分別加入溫度不同、容積相同的恒容密閉容器中,發(fā)生上述反應(yīng),反應(yīng)相同時(shí)間后,測(cè)得甲醇的體積分?jǐn)?shù)φ(CH3OH)與反應(yīng)溫度T的關(guān)系曲線如圖3所示,則上述CO2轉(zhuǎn)化為甲醇的反應(yīng)的△H3    0(填“>”、“<”或“=”)。
(3)脫硫。燃煤廢氣經(jīng)脫硝、脫碳后,與一定量氨氣、空氣反應(yīng),生成硫酸銨。硫酸銨水溶液呈酸性的原因是                                           (用離子方程式表示);室溫時(shí),向(NH4)2SO4,溶液中滴人NaOH溶液至溶液呈中性,則所得溶液中微粒濃度大小關(guān)系c(Na       c(NH3·H2O)。(填“>”、“<”或“=”)

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源:不詳 題型:單選題

下列敘述中正確的有
①燃燒熱是指1 mol可燃物完全燃燒生成氧化物時(shí)所釋放的能量
②某反應(yīng)的△H=+100kJ/mol,可知該反應(yīng)的正反應(yīng)活化能比逆反應(yīng)活化能大100kJ/mol
③碳酸銨在室溫條件下能自發(fā)分解產(chǎn)生氨氣,是因?yàn)樯闪藲怏w,體系的熵增大
④強(qiáng)電解質(zhì)水溶液的導(dǎo)電能力一定比弱電解質(zhì)水溶液的導(dǎo)電能力強(qiáng)
⑤Mg比Al活潑,在Mg和Al形成的原電池中,Mg必定做負(fù)極
⑥輪船的船殼水線以下常裝有一些鋅塊,這是利用了犧牲陽極的陰極保護(hù)法進(jìn)行保護(hù)
A.3B.4C.5D.6

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源:不詳 題型:單選題

下列實(shí)驗(yàn)?zāi)苓_(dá)到預(yù)期目的的是
編號(hào)
實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
實(shí)驗(yàn)?zāi)康?br />
A
取兩只試管,分別加入4ml 0.01mol/L KMnO4酸性溶液,然后向一只試管中加入0.1mol/L H2C2O4溶液2ml,向另一只試管中加入0.1mol/L H2C2O4溶液4ml,記錄褪色時(shí)間。
可以證明H2C2O4濃度越大反應(yīng)速率越快。
B
向1ml 0.2mol/L NaOH溶液中滴入2滴0.1mol/L MgCl2溶液,產(chǎn)生白色沉淀后,再滴加2滴0.1mol/L FeCl3溶液,又生成紅褐色沉淀。
可以證明在相同溫度下,溶解度Mg(OH)2>Fe(OH)3
C
測(cè)定等物質(zhì)的量濃度的Na2SO3與Na2CO3溶液的pH,后者較大。
證明了非金屬性S>C
D
向含有酚酞的Na2CO3溶液中加入少量BaCl2固體,溶液紅色會(huì)變淺。
可以證明Na2CO3溶液中存在水解平衡。
 

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源:不詳 題型:填空題

工業(yè)上一般在恒容密閉容器中可以采用下列反應(yīng)合成甲醇:
CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)  ΔH

(1)根據(jù)圖1請(qǐng)寫出合成甲醇的熱化學(xué)方程式                                    
(熱量用E1、E2或E3表示)。
(2)該反應(yīng)的逆反應(yīng)速率隨時(shí)間變化的關(guān)系如上圖2。t1時(shí)改變了某種條件,改變的條件可能是                       。
(3)判斷反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的依據(jù)是       (填字母序號(hào),下同)。
A.2v(H2)(逆) =v(CO)(正)
B.混合氣體的密度不變
C.混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不變
D.CH3OH、CO、H2的濃度都不再發(fā)生變化
E.容器內(nèi)CO、H2、CH3OH的濃度之比為1:2:1  
(4)在一定溫度下,若將4a mol H2和2amol CO放入2L的密閉容器中,充分反應(yīng)后測(cè)得CO的轉(zhuǎn)化率為50%,則該反應(yīng)的平衡常數(shù)為         。若此時(shí)再向該容器中投入a mol CO、2amol H2和amol CH3OH,判斷平衡移動(dòng)的方向是     (“正向移動(dòng)”“逆向移動(dòng)”或“不移動(dòng)”);與原平衡相比,CO的物質(zhì)的量濃度    (填“增大”、“不變”或“減小”)。
(5)某甲烷燃料電池是以熔融碳酸鹽為電解質(zhì),CH4為燃料,空氣為氧化劑,稀土金屬材料做電極。為了使該燃料電池長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行,電池的電解質(zhì)組成應(yīng)保持穩(wěn)定,電池工作時(shí)必須有部分A物質(zhì)參加循環(huán)(見右圖)。A物質(zhì)的化學(xué)式是_________;該原電池的負(fù)極反應(yīng)式可表示為                                    。

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊(cè)答案