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合成氨所需H2取自CH4,CH4和O2作用成CO2、H2(反應(yīng)①),然而CH4和O2反應(yīng)還能生成CO2、H2O(反應(yīng)②),當有水生成時,H2O和CH4反應(yīng)(反應(yīng)③)。下表 為三個反應(yīng)在不同溫度下的平衡常數(shù)K。
反應(yīng)溫度 4OOK 600K 800K 1000K 1200K
①CH4(g)+O2(g)?CO2(g)+2H2(g) 2.2×1046 2.8×1032 3.2×1025 2.5×1021 -
②CH4(g)+2O2(g)?CO2(g)+2H2O(g) 5.5×10104 5.5×1069 1.8×1052 6.3×1041 -
③CH4(g)+2H2O(g)?CO2(g)+4H2(g) - 1.4×10-5 5.3×10-2 7.8 2.2×103
(1)反應(yīng)①的平衡常數(shù)K①的表達式為
c
C
O
2
c
2
H
2
c
C
H
4
c
O
2
c
C
O
2
c
2
H
2
c
C
H
4
c
O
2

(2)反應(yīng)①②③的平衡常數(shù)K①、K②、K③之間的關(guān)系為K②=
K
2
K
K
2
K
(用含K①、K③的式子表示)。反應(yīng)①②③的反應(yīng)焓變:△H①、△H②、△H③之間的關(guān)系為△H①=
1
2
(△H②+△H③)
1
2
(△H②+△H③)
(用含△H②、△H③的式子表示)。
(3)恒溫條件下,反應(yīng)③的能量與反應(yīng)進程關(guān)系應(yīng)對應(yīng)下圖中的
D
D
,反應(yīng)②的能量與反應(yīng)進程關(guān)系應(yīng)對應(yīng)下圖中的
B
B
。
菁優(yōu)網(wǎng)
(4)為使反應(yīng)盡可能按生成H2的方向進行,若只考慮反應(yīng)③,且不降低反應(yīng)速率,可采取
升高溫度
升高溫度
措施;若只考慮反應(yīng)①②,除采取控溫措施外,還可采取
控制甲烷與氧氣物質(zhì)的量之比約為1:1;只適用反應(yīng)①的催化劑
控制甲烷與氧氣物質(zhì)的量之比約為1:1;只適用反應(yīng)①的催化劑
(寫出兩條措施即可)。
(5)250℃時,以鎳合金為催化劑,發(fā)生CO2(g)+CH4(g)=2CO(g)+2H2(g),向40L的密閉容器中通入6molCO2(g)和6molCH4(g),平衡時測得體系中CH4的體積分數(shù) 為10%,則混合氣體的密度為
9
9
g/L,CO2的轉(zhuǎn)化率為
66.7%
66.7%
(保留三位有效數(shù)字)。

【答案】
c
C
O
2
c
2
H
2
c
C
H
4
c
O
2
;
K
2
K
;
1
2
(△H②+△H③);D;B;升高溫度;控制甲烷與氧氣物質(zhì)的量之比約為1:1;只適用反應(yīng)①的催化劑;9;66.7%
【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:2024/5/23 20:38:36組卷:34引用:2難度:0.7
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  • 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(yīng)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。
    菁優(yōu)網(wǎng)
    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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng) 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( ?。?/h2>

    發(fā)布:2024/12/30 19:30:2組卷:59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(yīng):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(yīng)速率為0.1mol/(L?min).求:
    (1)此時A的濃度c(A)=
     
    mol/L,反應(yīng)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(yīng)速率v(B)=
     
    mol/(L?min);
    (3)x的值為
     

    發(fā)布:2024/12/30 19:0:1組卷:162引用:26難度:0.3
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