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解答题-原理综合题 适中0.65 引用1 组卷73
碳基能源的大量消耗使大气中CO2的浓度持续不断地增大,造成的温室效应得到了世界各国的广泛重视。CO2甲烷化是有效利用二氧化碳资源的途径之一,是减少CO2的一种比较有效的实际方法,在环境保护方面显示出较大潜力。CO2甲烷化过程涉及的化学反应如下:
①CO2甲烷化反应:CO2(g) +4H2(g)CH4(g) +2H2O(g) H=-165 kJ·mol-1
②逆水煤气变换反应:CO2(g) + H2(g)CO(g) + H2O(g) H=+41.1 kJ·mol-1
(1)写出CO甲烷化反应的热化学方程式:_______
(2)图甲是温度和压强对CO2平衡转化率影响的关系图。该实验条件下的压强有0.1MPa、3.0MPa、10.0MPa,图中a点压强为_______MPa。

(3)图乙是反应条件对CO2甲烷化反应中CH4选择性影响的关系图。工业上一般选用的温度为400℃,则压强应选用_______MPa。

(4)450°C时,若在体积为1 L的恒容密闭容器中加入1 mol CO2和4 mol H2混合原料气只发生反应:CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g) ΔH=-165 kJ·mol-1。平衡时CO2的转化率为75%,则该温度下此反应的平衡常数K=_______
(5)废气中的CO2可转化为甲醚(CH3OCH3),甲醚可用于制作甲醚燃料电池(如图丙),质子交换膜左右两侧溶液均为6 mol·L-1的H2SO4溶液。则电极d为_______(填“正”或“负”)极,电极c上发生的电极反应为_______
21-22高二下·云南昆明·期中
知识点:化学反应原理综合考查化学平衡图像分析化学平衡常数的有关计算原电池电极反应式书写 答案解析 【答案】很抱歉,登录后才可免费查看答案和解析!
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甲醇可作为燃料电池的原料。以CH4和H2O为原料,通过下列反应来制备甲醇。
I:CH4 ( g ) + H2O ( g )=CO ( g ) + 3H2 ( g ) △H =+206.0 kJ·mol1
II:CO ( g ) + 2H2 ( g )=CH3OH ( g ) △H=—129.0 kJ·mol1
(1)CH4(g)与H2O(g)反应生成CH3OH (g)和H2(g)的热化学方程式为__________________
(2)将1.0 mol CH4和2.0 mol H2O ( g )通入容积为100 L的反应室,在一定条件下发生反应I,测得在一定的压强下CH4的转化率与温度的关系如右图。

①假设100 ℃时达到平衡所需的时间为5 min,则用H2表示该反应的平均反应速率为_____________
②100℃时反应I的平衡常数为__________
(3)在压强为0.1 MPa、温度为300℃条件下,将a mol CO与3a mol H2的混合气体在催化剂作用下发生反应II生成甲醇,平衡后将容器的容积压缩到原来的l/2,其他条件不变,对平衡体系产生的影响是_________ (填字母序号)。
A.c ( H2 )减少
B.正反应速率加快,逆反应速率减慢
C.CH3OH 的物质的量增加
D.重新平衡c ( H2 )/ c (CH3OH )减小

E.平衡常数K增大
(4)甲醇对水质会造成一定的污染,有一种电化学法可消除这种污染,其原理是:通电后,将Co2+氧化成Co3+,然后以Co3+做氧化剂把水中的甲醇氧化成CO2而净化。实验室用右图装置模拟上述过程:

① 写出阳极电极反应式_____________________
② 写出除去甲醇的离子方程式_______________
③若右图装置中的电源为甲醇—空气—KOH溶液的燃料电池,则电池负极的电极反应式________________,净化含1mol甲醇的水燃料电池需消耗KOH___________mol。
甲醇是重要的有机化工原料,目前世界甲醇年产量超过2.1×107吨,在能源紧张的今天,甲醇的需求也在增大。
甲醇的合成方法是:(ⅰ)CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH=-90.1 kJ· mol1
另外:(ⅱ)2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH=-566.0 kJ· mol1
(ⅲ)2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH=-572.0 kJ· mol1
若混合气体中有二氧化碳存在时,还发生下列反应:
(ⅳ)CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH=+41.1 kJ· mol1
(1)甲醇的燃烧热为______kJ· mol1
(2)在碱性条件下利用一氯甲烷(CH3Cl)水解也可制备少量的甲醇,该反应的化学方程式为_
(3)若反应在密闭恒容绝热容器中进行,反应(ⅳ)对合成甲醇反应中CO的转化率的影响是___
a.增大          b.减小        c.无影响          d.无法判断
(4)在恒温恒容的密闭容器中发生反应(ⅰ),各物质的浓度如表:
浓度/mol·L1
时间/min
c(CO)c(H2)c(CH3OH)
00.81.60
20.6x0.2
40.30.60.5
60.30.60.5

①x=_______
②前2 min内H2的平均反应速率为v(H2)=__。该温度下,反应(ⅰ)的平衡常数K=____
③反应进行到第2 min时,改变了反应条件,改变的这个条件可能是___(填序号)。
a.使用催化剂 b.降低温度 c.增加H2的浓度
(5)图是温度、压强与反应(ⅰ)中CO转化率的关系:

①由图象可知,较低温度时,CO转化率对________(选填“温度”或“压强”)敏感。
②由图象可知,温度越低,压强越大,CO转化率越高,但实际生产往往采用300~400 ℃和10 MPa的条件,其原因是___________
(6)在一容积为2 L的密闭容器内加入2 mol的CO和6 mol 的H2,在一定条件下发生反应(ⅰ)。该反应的逆反应速率与时间的关系如图所示:

①由图可知反应在t1、t3、t7时都达到了平衡,而在t2、t8时都改变了条件,试判断t8时改变的条件可能是________________
②若t4时降压,t5时达到平衡,t6时增大反应物的浓度,请在上图中画出t4~t6时逆反应速率与时间的关系曲线________

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