【題目】甲烷水蒸氣重整制取的合成氣可用于熔融碳酸鹽燃料電池。

1)制取合成氣的反應(yīng)為CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)H =+206 kJ/mol。

向體積為2 L密閉容器中,按n(H2O)n(CH4)1投料:

a.保持溫度為T1時,測得CH4(g)的濃度隨時間變化曲線如圖1所示。

b.其他條件相同時,在不同催化劑(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)作用下,反應(yīng)相同時間后,CH4的轉(zhuǎn)化率隨反應(yīng)溫度的變化如圖2所示。

①結(jié)合圖1,寫出反應(yīng)達(dá)平衡的過程中的能量變化:______kJ。

②在圖1中畫出:起始條件相同,保持溫度為T2(T2 T1)時, c(CH4)隨時間的變化曲線______

③根據(jù)圖2判斷:

ⅰ. a點所處的狀態(tài)不是化學(xué)平衡狀態(tài),理由是_______。

ⅱ. CH4的轉(zhuǎn)化率:cb,原因是________。

2)熔融碳酸鹽燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖如下。

①電池工作時,熔融碳酸鹽中CO32-移向________(填“電極A”或“電極B)

②寫出正極上的電極反應(yīng):________。

3)若不考慮副反應(yīng),1 kg甲烷完全轉(zhuǎn)化所得到的合成氣全部用于燃料電池中,外電路通過的電子的物質(zhì)的量最大為_____mol

【答案】吸收412(x-y) 催化劑不能改變物質(zhì)的平衡轉(zhuǎn)化率 750℃時,反應(yīng)相同時間,a點對應(yīng)的CH4的轉(zhuǎn)化率低于使用Ⅰ時CH4的轉(zhuǎn)化率 電極A O2+4e-+2CO2=2CO32- 500

【解析】

1)①結(jié)合圖1,反應(yīng)的甲烷的物質(zhì)的量為(x-y)mol·L-1×2L=2(x-y)mol,反應(yīng)達(dá)平衡的過程中的能量變化:吸收2(x-y)mol×216kJ·mol-1=412(x-y)kJ。故答案為:吸收412(x-y);

②起始條件相同,保持溫度為T2(T2 T1)時,由于是吸熱反應(yīng),升高溫度,平衡正向移動,平衡時甲烷的濃度降低,但反應(yīng)速率加快,平衡所用時間縮短, c(CH4)隨時間的變化曲線。故答案為:

③根據(jù)圖2ⅰ. a點所處的狀態(tài)不是化學(xué)平衡狀態(tài),理由是催化劑不能改變物質(zhì)的平衡轉(zhuǎn)化率。故答案為:催化劑不能改變物質(zhì)的平衡轉(zhuǎn)化率;

ⅱ. CH4的轉(zhuǎn)化率:cb,原因是750℃時,反應(yīng)相同時間,a點對應(yīng)的CH4的轉(zhuǎn)化率低于使用Ⅰ時CH4的轉(zhuǎn)化率。故答案為:750℃時,反應(yīng)相同時間,a點對應(yīng)的CH4的轉(zhuǎn)化率低于使用Ⅰ時CH4的轉(zhuǎn)化率;

2)①氫氣和一氧化碳作還原劑,發(fā)生氧化反應(yīng),電極A是電池的負(fù)極,電池工作時,熔融碳酸鹽中陰離子CO32-移向負(fù)極,即電極A,故答案為:電極A;

②正極上氧化劑得電子,發(fā)生還原反應(yīng),正極上的電極反應(yīng):O2+4e-+2CO2=2CO32-。故答案為:O2+4e-+2CO2=2CO32-;

3)若不考慮副反應(yīng),1 kg甲烷完全轉(zhuǎn)化所得到的合成氣全部用于燃料電池中,最終轉(zhuǎn)化為CO2和水,甲烷中碳由-4價升高為+4價,氫化合價相當(dāng)于沒有變,外電路通過的電子的物質(zhì)的量最大為 =500mol。故答案為:500

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】(1)有以下六種物質(zhì):①乙醇 溶液 固體 ④液態(tài)氯化氫 ⑤純 ⑥石墨,上述狀態(tài)下的物質(zhì)中,能導(dǎo)電的有___________(填序號,下同),屬于強電解質(zhì)的有___________。

(2)和濃鹽酸常用于實驗室制氯氣,請用雙線橋法標(biāo)出電子轉(zhuǎn)移方向和數(shù)目。________________

(3)配平下列化學(xué)方程式,在橫線上填寫化學(xué)計量數(shù)。

___________________________=___________________________

(4)已知反應(yīng):,當(dāng)反應(yīng)生成2.40gBr2時,電子轉(zhuǎn)移的數(shù)目為____________。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】已知反應(yīng)A2(g)+2B2(g)2AB2(g) ΔH<0,下列說法正確的是(

A. 達(dá)到平衡后,升高溫度或增大壓強都有利于該反應(yīng)平衡正向移動

B. 達(dá)到平衡后,降低溫度或減小壓強都有利于該反應(yīng)平衡正向移動

C. 升高溫度有利于反應(yīng)速率增加,從而縮短達(dá)到平衡的時間

D. 升高溫度,正向反應(yīng)速率增加,逆向反應(yīng)速率減小

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】某學(xué)校實驗小組欲探究硫粉與鐵粉的反應(yīng),并驗證反應(yīng)后的產(chǎn)物中鐵元素的化合價,如圖是鐵粉和硫粉反應(yīng)的裝置圖。

(1)將硫粉和鐵粉按物質(zhì)的量之比11充分混合。

(2)按裝置圖將儀器連接好。

(3)____________。

(4)將混合物均勻地放在硬質(zhì)玻璃管內(nèi)。

(5)接通電源,將電壓指示盤調(diào)到35 V,電爐絲很快變紅,并引發(fā)左邊混合物發(fā)生反應(yīng)。關(guān)閉電源。

(6)將反應(yīng)后的混合物冷卻后加入稀硫酸中,然后取上層清液滴加硫氰酸鉀溶液驗證產(chǎn)物中鐵元素的化合價。

(思考探究)

(1)步驟(3)中缺少的實驗操作是什么?____。

(2)關(guān)閉電源后,反應(yīng)仍繼續(xù)進行的原因是什么?_____________

(3)將盛有NaOH溶液的瓶中A、B導(dǎo)管位置反接是否可以?為什么?______________。

(4)某同學(xué)認(rèn)為,若Fe粉與S粉反應(yīng)產(chǎn)物中鐵元素的化合價是+2價,則上述步驟(6)中的溶液不變紅,你認(rèn)為他的說法正確嗎?__________________。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】噴泉實驗是中學(xué)化學(xué)的重要實驗。

(1)實驗室中常用圖甲裝置進行NH3的噴泉實驗。用該裝置完成噴泉實驗的操作方法是_________。

(2)若用圖乙裝置進行NH3的噴泉實驗,打開止水夾后,燒杯中的液體不能進入燒瓶。請寫出引發(fā)噴泉實驗的一種操作方法:____________。

(3)若將圖甲裝置中膠頭滴管和燒杯中液體改為NaOH溶液,能用改動后的甲裝置進行噴泉實驗的一組氣體是_________(填字母)。

AHClCO2 BCl2CO CO2SO2 DNO2NO

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】甲醇是一種可再生能源,具有廣泛的開發(fā)和應(yīng)用前景。工業(yè)上一般采用下列兩種反應(yīng)合成甲醇。

反應(yīng)Ⅰ:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g),△H1

反應(yīng)Ⅱ:C02(g)+3H2(g) CH30H(g)+ H2O(g),△H2

下表所列數(shù)據(jù)是反應(yīng)I在不同溫度下的化學(xué)平衡常數(shù)(K):

溫度

250℃

300℃

350℃

K

2.O

0.27

0.012

(1)由表中數(shù)據(jù)判斷△H1_____0(填“>”、“<”或“=”)反應(yīng),C02(g)+H2(g)CO(g)+H20(g) △H3=____(△H1△H2表示)。

(2)若容器容積不變,下列措施可提高反應(yīng)Ⅰ中CO轉(zhuǎn)化率的是_________(選字母)。

a.充入CO,使體系總壓強增大

b.將CH3OH(g)從體系中分離

e.充入He,使體系總壓強增大

d.使用高效催化劑

(3)寫出反應(yīng)Ⅱ的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式:K=_________;保持恒溫恒容的條件下將反應(yīng)Ⅱ的平衡體系各物質(zhì)濃度均增加一倍,則化學(xué)平衡_________(填“正向”、“逆向”或“不”)移動,平衡常數(shù)K____(填“變大”、“變小”或“不變”)。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】聚酰亞胺是一類非常有前景的可降解膜材料,其中一種膜材料Q的合成路線如下。

已知:i+ +

ii+NaOH+

(1)A是芳香烴,AB的化學(xué)方程式是________。

(2)B轉(zhuǎn)化為C的試劑和條件是________。

(3)C中所含的官能團的名稱是________。

(4)D可由CKOH溶液共熱來制備,CD反應(yīng)生成E的化學(xué)方程式是________。

(5)EF的反應(yīng)類型是________。

(6)GA互為同系物,核磁共振氫譜有2組峰,GH的化學(xué)方程式是________

(7)HF生成中間體P的原子利用率為100%,P的結(jié)構(gòu)簡式是________(寫一種)。

(8)廢棄的膜材料QNaOH溶液處理降解后可回收得到F_______(填結(jié)構(gòu)簡式)

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】某溫度下,在一個2L的密閉容器中,加入4molA 2molB進行如下反應(yīng):3A(g)2B(g)4C(s)2D(g)。反應(yīng)一段時間后達(dá)到平衡,測得生成1.6molC,則下列說法正確的是(

A.該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式是 K=

B.此時,B的平衡轉(zhuǎn)化率是40%

C.增大該體系的壓強,平衡向右移動,化學(xué)平衡常數(shù)增大

D.增加 B,平衡向右移動,B的平衡轉(zhuǎn)化率增大

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】某化學(xué)小組利用硫代硫酸鈉進行了相關(guān)的實驗。

Ⅰ.已知:Na2S2O3+H2 SO4 Na2SO4+SO2+S+H2O,某同學(xué)探究影響硫代硫酸鈉與稀硫酸反應(yīng)速率的因素時,設(shè)計了如下系列實驗:

實驗序號

反應(yīng)溫度/

Na2S2O3溶液

H2SO4

H2O

V/mL

c/(mol/L)

V/mL

c/(mol/L)

V/mL

20

10.0

0.10

10.0

0.50

0

40

V1

0.10

V2

0.50

V3

20

V4

0.10

4.0

0.50

V5

1)該實驗①、②可探究溫度對反應(yīng)速率的影響,因此V1=V2=____,V3=___;

2)若V4=10.0,V5=6.0,則實驗①、③可探究_____對反應(yīng)速率的影響。

Ⅱ.利用反應(yīng):I2+2Na2S2O3 Na2S4O6+2NaI可定量測定硫代硫酸鈉(Mr=158)的純度,現(xiàn)在稱取wg硫代硫酸鈉固體樣品,配成250mL的溶液,取25.00mL置于錐形瓶中,加入指示劑,用amol/L的碘水滴定,消耗碘水b mL,則:

3)滴定時,將碘水注入___(填“酸式”或“堿式”)滴定管中,滴定應(yīng)選擇的指示劑是____,滴定終點的現(xiàn)象為________。

4)對于該滴定實驗的有關(guān)操作或誤差分析正確的是____。

a.滴定前,要用對應(yīng)裝入的溶液潤洗錐形瓶和滴定管

b.滴定過程中,標(biāo)準(zhǔn)液滴到錐形瓶外,會使所測得的結(jié)果偏大

c.滴定開始時滴定管尖嘴有氣泡,滴定結(jié)束后氣泡消失,測得純度將偏小

d.滴定前仰視讀數(shù)而滴定結(jié)束時平視讀數(shù),則所測得的純度將會偏小

5)樣品中硫代硫酸鈉純度的表達(dá)式為____。

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