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在太陽能作用下,甲烷水蒸氣重整制氫,該工藝由于具有反應物儲量豐富、反應成本低、產(chǎn)量高等特點而被廣泛采用,其發(fā)生的主要反應如下:
(i)CH4(g)+H2O(g)?3H2(g)+CO(g)   ΔH1<0
(ii)CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)    ΔH2
已知:H2O(g)═H2O(l)       ΔH3=-44kJ?mol-1
(1)在標準狀態(tài)下,由指定單質(zhì)生成1mol物質(zhì)的焓變稱為標準摩爾生成焓,如氨氣的標準摩爾生成焓可用ΔfHmθ(NH3,g)表示,規(guī)定ΔfHmθ(O2,g)和ΔfHmθ(H2,g)為0,利用標準摩爾生成焓可以求出化學反應的反應熱,部分物質(zhì)的標準摩爾焓生成如下表,則反應(ii)在標準狀態(tài)下的反應熱ΔH2=
-41.2
-41.2
kJ?mol-1
物質(zhì) CO2 CO H2O(l)
ΔfHmθ/(kJ?mol-1 -393.5 -110.5 -285.8
(2)向容積為2L的恒溫恒容密閉容器中充入物質(zhì)的量均為1mol的CH4(g)和H2O(g),在T℃、初始壓強為120kPa下只發(fā)生反應(i),CH4的物質(zhì)的量分數(shù)隨時間的變化關(guān)系如圖1。

①0~5min內(nèi),v(CO)=
0.025
0.025
mol?L-1?min-1,水蒸氣的平衡轉(zhuǎn)化率α(H2O)=
25%
25%
。
②Kp為用平衡分壓代替平衡濃度表示的平衡常數(shù)(分壓=總壓×物質(zhì)的量分數(shù)),該溫度下的平衡常數(shù)Kp=
675
675
(kPa)2。若保持溫度和體積不變,平衡后再向容器內(nèi)充入0.75molCH4(g)和0.75molCO(g),平衡將
向左移動
向左移動
(填“向左移動”、“向右移動”或“不移動”)。,
③下列說法能判斷該反應達到平衡狀態(tài)的是
CD
CD
(填標號)。
A.單位時間內(nèi)消耗3molH2的同時生成1molH2O
B.c(CH4)=c(CO)
C.各物質(zhì)的體積分數(shù)不再變化
D.混合氣體的壓強不再變化
(3)反應(i)在一定條件下進行時,CH4的平衡轉(zhuǎn)化率與水碳比[
n
H
2
O
n
C
H
4
=z]和壓強p的關(guān)系如圖2所示。則a、b、c由大到小的關(guān)系是
a>b>c
a>b>c
,原因是
同一壓強下,水碳比越大,CH4的平衡轉(zhuǎn)化率越大
同一壓強下,水碳比越大,CH4的平衡轉(zhuǎn)化率越大

【答案】-41.2;0.025;25%;675;向左移動;CD;a>b>c;同一壓強下,水碳比越大,CH4的平衡轉(zhuǎn)化率越大
【解答】
【點評】
聲明:本試題解析著作權(quán)屬菁優(yōu)網(wǎng)所有,未經(jīng)書面同意,不得復制發(fā)布。
發(fā)布:2024/4/20 14:35:0組卷:12引用:1難度:0.6
相似題
  • 1.氫氣最早于16世紀被人工制取出來,氫氣是一種清潔能源。
    (1)利用光伏電池電解水制H2是氫能的重要來源。已知:H-H鍵、O=O鍵、H-O鍵的鍵能依次為436kJ?mol-1、495kJ?mol-1、463kJ?mol-1。則2H2O(g)═2H2(g)+O2(g)△H=
     
    kJ?mol-1。
    (2)T1℃時,向5L恒容密閉容器中充入0.5molCH4,只發(fā)生反應2CH4(g)?C2H4(g)+2H2(g),達到平衡時,測得c(C2H4)=2c(CH4),CH4的轉(zhuǎn)化率為
     
    ;保持其他條件不變,溫度改為T2℃,經(jīng)25s后達到平衡,測得c(CH4)=2c(C2H4),則0~25s內(nèi)v(C2H4)=
     
    mol?L-1?s-1。
    (3)CH4分解時幾種氣體的平衡分壓(pPa)的對數(shù)值lgp與溫度的關(guān)系如圖所示。

    ①T℃時,向一恒容密閉容器中通入一定量的CH4(g)、C2H4(g)和H2(g),只發(fā)生反應2CH4(g)?C2H2(g)+3H2(g)ΔH,ΔH
     
    (填“>”或“<”)0,此時的平衡常數(shù)Kp=
     
    (用平衡分壓代替濃度進行計算)Pa2。
    ②若只改變一個反應條件使Kp變大,則該條件是
     
    (填標號)。
    A.減小C2H2的濃度
    B.升高溫度
    C.增大壓強
    D.加入合適的催化劑
    (4)工業(yè)上,以KNH2和液氨為電解質(zhì),以石墨為電極,電解液氨制備H2。陽極的電極反應式為
     
    ,一段時間后陰、陽兩極收集到的氣體質(zhì)量之比為
     

    發(fā)布:2025/1/4 8:0:1組卷:9引用:3難度:0.5
  • 2.反應 4A(g)+5B(g)?4C(g)+6D(g)在 5L 的密閉容器中進行,半分鐘后,C 的物質(zhì)的量增 加了 0.30mol。下列敘述正確的是(  )

    發(fā)布:2024/12/30 19:30:2組卷:60引用:6難度:0.6
  • 3.將等物質(zhì)的量的A、B混合于2L的密閉容器中,發(fā)生如下反應:3A(g)+B(g)?xC(g)+2D(g),經(jīng)5min后,測得D的濃度為0.5mol/L,c(A):c(B)=3:5,C的平均反應速率為0.1mol/(L?min).求:
    (1)此時A的濃度c(A)=
     
    mol/L,反應開始前容器中的A、B的物質(zhì)的量:n(A)=n(B)=
     
    mol;
    (2)B的平均反應速率v(B)=
     
    mol/(L?min);
    (3)x的值為
     

    發(fā)布:2024/12/30 19:0:1組卷:163引用:26難度:0.3
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