题目
题型:不详难度:来源:
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)与CO2 (g)反应生成CO(g)和H2(g)的热化学方程式为 。
(2)从原料、能源利用的角度,分析反应②作为合成甲醇更适宜方法的原因是 。
(3)水煤气中的H2可用于生产NH3,在进入合成塔前常用[Cu(NH3)2]Ac溶液来吸收其中的CO,防止合成塔中的催化剂中毒,其反应是:
[Cu(NH3)2]Ac + CO + NH3 [Cu(NH3)3]Ac·CO △H<0
[Cu(NH3)2]Ac溶液吸收CO的适宜生产条件应是 。
(4)将CH4设计成燃料电池,其利用率更高,装置示意如下图(A、B为多孔性石墨棒)。持续通入甲烷,在标准状况下,消耗甲烷体积VL。
① 0<V≤44.8 L时,电池总反应方程式为 。
② 44.8 L<V≤89.6 L时,负极电极反应为 。
③ V="67.2" L时,溶液中离子浓度大小关系为 。
答案
(1)CH4 (g)+CO2 (g) =2CO (g)+2H2(g) △H=+247.4 kJ·mol-1
(2)反应②是放热反应,可节省能源;同时制得的CO与H2物质的量之比为1:2,能恰好反应合成甲醇,符合绿色化学的“原子经济”原则。
(3)低温、高压
(4)①CH4 + 2O2+ 2KOH =K2CO3+ 3H2O
②CH4—8e-+ 9CO32-+3H2O =10HCO3-
③c(K+)>c(HCO3-)>c(CO32-)>c(OH-)>c(H+)
解析
(1)根据盖斯定律可知,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)从能量角度比较,①是吸热反应,需要消耗更多能量,②是放热反应,不需要太多能量;从原子利用率角度,由于CO+2H2→CH3OH,①的产物中氢原子不可能全部变为CH3OH,而②的产物中所有原子都可能全部变为CH3OH;因此选②,甲烷不完全燃烧制合成气时放出热量,还得到物质的量之比为1:2的CO和H2的混合气体,能恰好完全反应生成甲醇。
(3)已知正反应是气态物质体积减小的放热反应,因此采用降低温度、增大压强能使平衡右移,提高CO的转化率,故答案为:低温、高压。
(4)n(KOH)=2mol/L×2L=4mol,可能先后发生反应①CH4+2O2→CO2+2H2O、②CO2+2KOH=K2CO3+H2O、③K2CO3+CO2+H2O=2KHCO3;①当0<V≤44.8 L时,0<n(CH4)≤2mol,则0<n(CO2)≤2mol,只发生反应①②,且KOH过量,则电池总反应式为CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O;②当44.8 L<V≤89.6 L,2mol<n(CH4)≤4mol,则2mol<n(CO2)≤4mol,发生反应①②③,得到K2CO3和KHCO3溶液,则负极反应式为CH4-8e-+9CO32-+3H2O=10HCO3-;③当V="67.2" L时,n(CH4)=3mol,n(CO2)=3mol,则电池总反应式为3CH4+6O2+4KOH=K2CO3+2KHCO3+7H2O,则得到1molK2CO3和2molKHCO3的溶液,则c(K+)>c(HCO3-)>c(CO32-)>c(OH-)>c(H+)。
核心考点
试题【海底蕴藏着大量的“可燃冰”。用甲烷制水煤气(CO、H2),再合成甲醇来代替日益供应紧张的燃油。已知:① CH4(g)+H2O (g)=CO (g)+3H2(g)】;主要考察你对原电池原理等知识点的理解。[详细]
举一反三
甲 乙 丙 丁
A.图甲中的曲线可以表示某化学平衡体系改变温度后反应速率随时间的变化 |
B.图乙中①、②曲线分别表示反应M(g)+N(g)→Q(g)ΔH >0使用和未使用催化剂时,反应过程中的能量变化 |
C.图丙中的曲线可表示向一定量的氢氧化钠溶液中滴加一定浓度盐酸时的pH变化 |
D.图丁中开关K置于a或b处均可减缓铁的腐蚀 |
(1)在三个1L的恒容密闭容器中,分别加入0.1mol N2和0.3mol H2发生反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH1<0,实验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中c(N2)随时间(t)的变化如图所示(T表示温度)。
①实验Ⅲ在前10分钟内N2平均反应速率v(N2)= ;(写出计算过程)
②与实验Ⅱ相比,实验Ⅰ、实验Ⅲ分别采用的实验条件可能为 、 。
(2)常温下NH4+(aq)+H2O(l)NH3•H2O(aq)+H+(aq)的化学平衡常数为5.55×10-10 mol·L-1,则NH3•H2O的电离平衡常数K= (保留三位有效数字)。
(3)常温下,将1mL pH均为11的氨水与NaOH溶液分别加水稀释,请在右图中画出两溶液的pH随体积稀释倍数的变化曲线(加必要标注)。
(4)工业上用NH3消除NO污染。在一定条件下,已知每还原1molNO,放出热量120kJ,请完成下列热化学方程式: NO(g)+ NH3(g)= N2(g)+ (g) ΔH2= 。
A. Zn片、石墨 硫酸溶液
B. Cu片、Ag片 硝酸银溶液
C. Zn片、Cu片 蔗糖溶液
D. Fe片、Cu片 稀盐酸
B.正极为C,负极为Fe,电解质溶液为Fe(NO3)3
C.正极为Fe,负极为Zn,电解质溶液为Fe2(SO4)3
D.正极为Ag,负极为Fe,电解质溶液为Fe2(SO4)3
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