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解答题-原理综合题 适中0.65 引用1 组卷102
自热化学链重整制氢 CLR(a)工艺的原理如图所示:
   
回答下列问题:
(1)25℃、101kPa 时,5.9gNi 与足量 O2反应生成 NiO 放出 47.2kJ 的热量,则在“空气反应器” 中发生反应的热化学方程式为___________
(2)“燃料反应器”中发生的部分反应有:
(I)CO(g)+NiO(s)=CO2(g)+Ni(s) ΔH1=-47.0kJ/mol 平衡常数 K1
(II)CH4(g)+4NiO(s)=CO2(g)+2H2O(g)+4Ni(s) ΔH2=+137.7kJ/mol 平衡常数 K2
(III) CH4(g)+3CO2(g)=4CO(g)+2H2O(g) ΔH3=akJ/mol 平衡常数 K3
①CO2的电子式:___________
②K1、K2、K3之间的关系是:___________
③在___________(填“高温”或“低温”)情况下有利于反应Ⅲ的自发进行。
(3)“水汽转换反应器”中发生的反应为CO(g)+ H2O(g)=CO2(g)+H2(g),将天然气看作是纯净的CH4(假定向水汽转换反应器中补充的水的物质的量等于甲烷的物质的量),若在 t℃时进行转换,水汽转换反应器中达平衡时 CO、H2O、H2、CO2浓度之比为1:x:3:1,则该反应的平衡常数 K=___________
(4)甲烷制氢传统工艺有水蒸气重整部分氧化重整以及联合重整等,CLR(a)工艺重整是一种联合重整,涉及反应的热化学方程式如下:
CH4(g)+2H2O(g)=CO2(g)+4H2(g) ΔH=+192kJ/mol
CH4(g)+O2(g)=CO2(g)+2H2(g) ΔH=-768kJ/mol
水蒸气重整反应: 部分氧化重整反应:
①采用水蒸气重整的优点是:___________
②上述两个反应的缺点之一是在制取氢气的同时产生大量温室气体 CO2,若用 NaOH 溶液来吸收 CO2,写出反应的离子方程式:___________
③若上述两个反应在保持自热条件下(假设无热量损失),理论上 2 molCH4至多可获得 H2的物质的量为___________(结果保留 1 位小数)。
21-22高二上·重庆大足·阶段练习
知识点:表示燃烧热的热化学方程式书写化学平衡常数的概念及表达方式化学平衡常数的有关计算反应进行方向判据的应用 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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I.自热化学链重整制氢CLR(a)工艺的原理如图所示:

回答下列问题:
(1)25℃、101kPa时,1.0gNi与足量O2反应生成NiO放出8.0kJ的热量,则在“空气反应器”中发生反应的热化学方程式为______
(2)“燃料反应器”中发生的部分反应有:
(I)CO(g)+NiO(s)=CO2(g)+Ni(s) △H1=-47.0kJ∙mol−1
(II)CH4(g)+4NiO(s)=CO2(g)+2H2O(g)+4Ni(s) △H2=+137.7kJ∙mol−1
(III)CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) △H3=+225.5kJ∙mol−1
则反应CH4(g)+NiO(s)=CO(g)+2H2(g)+Ni(s)的△H=______kJ∙mol−1.
(3)“水汽转换反应器”中发生的反应为CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)(平衡常数K=0.75),将天然气看作是纯净的CH4(假定向水汽转换反应器中补充的水的物质的量等于甲烷的物质的量),若在t℃时进行转换,水汽转换反应器中某时刻CO、H2O、H2、CO2浓度之比为1:x:2:1,此时υ(正)______υ(逆)(填“>”“=”或“<”),理由是______
(4)甲烷制氢传统工艺有水蒸气重整、部分氧化重整以及联合重整等,CLR(a)工艺重整是一种联合重整,涉及反应的热化学方程式如下:
水蒸气重整反应:CH4(g)+2H2O(g)=CO2(g)+4H2(g) △H=+192kJ∙mol−1
部分氧化重整反应:CH4(g)+O2(g)=CO2(g)+2H2(g) △H=-748kJ∙mol−1
采用水蒸气重整的优点是______;若上述两个反应在保持自热条件下(假设无热量损失),理论上1molCH4至多可获得H2的物质的量为______(结果保留1位小数)。
II.请按要求填空。
(5)一种以葡萄糖为燃料的微生物电池,其工作原理如图所示:

①写出负极电极反应式:______
②随着电池不断放电,电解质溶液的酸性______(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(6)查阅资料发现AgSCN为白色难溶物,Ag+可以氧化SCNˉ和Fe2+。为探究SCNˉ和Fe2+的还原性强弱,某同学设计了如图实验装置并进行下列实验。

先断开电键K,向溶液X中滴加0.1mol·L-1KSCN溶液,无明显现象,说明______;闭合电键K后,若观察到的实验现象有溶液X逐渐变红、右边石墨电极上有固体析出、电流计指针偏转,据此得出的结论是______,溶液变红的原因是____________(用电极反应式和离子方程式表示)。
(7)一种新型燃料电池,一极通入空气,另一极通入丁烷气体,电解质是掺杂氧化钇(Y2O3)的氧化锆(ZrO2)晶体,在熔融状态下能传导O2-。则通入丁烷的一极的电极反应式为:______
碳及其化合物在生产、生活中广泛存在。请回答下列问题:
I.已知甲烷隔绝空气在不同温度下有可能发生如下两个裂解反应:
①CH4(g)→C(s)+2H2(g)        ΔH(298K)=+74.8kJ/mol,ΔS(298K)=+80.7J/(mol·K)
②2CH4(g) →C2H2(g)+3H2(g)       ΔH(298K)=+376.4kJ/mol,ΔS(298K)=+220.2J/(mol·K)
某同学为了得到用天然气制取炭黑的允许温度范围和最佳温度,在图书馆查到如下热力学数据:
(1)反应①属于___________(填“高温”或“低温”)自发反应。反应①自发进行是由___________(填“焓变”或“熵变”)决定的。
(2)计算反应②能自发进行的温度范围(写出计算过程)___________
(3)已知:①C(s)+CO2(g)2CO(g)        ΔH1=akJ/mol                    平衡常数K1
②CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)          ΔH2=bkJ/mol            平衡常数K2
③C(s)+H2O(g)H2(g)+CO(g)          ΔH3             平衡常数K3
则K1、K2、K3之间的关系是K3=___________
(4)煤化工通常通过研究不同温度下平衡常数以解决各种实际问题。已知等体积的一氧化碳和水蒸气2L密闭容器中,发生如下反应:CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)。该反应平衡常数随温度的变化如表所示:该反应的正反应方向是___________反应(填“吸热”或“放热”)。
温度/℃400500800
平衡常数/K9.9491
(5)若在500℃时进行,设起始时CO和H2O起始浓度均为0.02mol/L,在该条件下,CO的平衡转化率为___________
(6)保持温度500℃不变,某一体积为1L的密闭容器中加入该反应中四种物质各2mol,则此时反应___________移动(填“正向”、“逆向”或“不”),理由是:___________
工业产生的废气COx、NOx、SOx对环境有害,若能合理的利用吸收,可以减少污染,变废为宝。
(1)已知甲烷的燃烧热为890kJ/mol;1mol 水蒸气变成液态水放热44k;N2O2反应生成NO 的过程如下:

CH4(g) +4NO(g)=2N2 (g) +CO2(g) +2H2O(g)H=_________
(2)汽车尾气中含有CO NO,某研究小组利用反应:
2CO(g)+2NO(g) N2(g)+2CO2(g)实现气体的无害化排放。T1时,在恒容的密闭容器中通入一定量的CO NO,能自发进行上述反应,测得不同时间的NOCO 的浓度如下表
时间/s012345
c(NO)10-3mol/L1.000.450.250.150.100.10
c(CO)10-3mol/L 3.603.052.852.752.702.70
0~2 s 内用N2表示的化学反应速率为______该温度下,反应的平衡常数K1________
②若该反应在绝热恒容条件下进行,则反应达到平衡后体系的温度为T2℃,此时的化学平衡常数为K2,则K1___K2 (“>”、“<”“=”),原因是____________________
(3)向甲、乙两个容积均为1L 的恒温恒容的密闭容器中,分别充入一定量的SO2O2(其中,甲充入2molSO2、1molO2乙充入1molSO2 、0.5molO2),发生反应:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) H=-197.74 kJ/mol,一段时间后达到平衡,测得两容器中c(SO2)(mol/L)随时间t(min)的变化关系如图所示。

下列说法正确的是_________(填标号)。
放出的热量Q:Q()>2Q ()     
②体系总压强p: p () >2p(Z)
③甲容器达到化学平衡时,其化学平衡常数为4
④保持其他条件不变,若起始时向乙中充入0.4 molSO2、0.2mol O2、0.4 molSO3则此时v()>v()
(4)在强酸性的电解质水溶液中,惰性材料做电极,电解CO2 可得到多种燃料,其原理如图所示。

①该工艺中能量转化方式主要有___________________
②电解时,生成乙烯的电极反应式是__________________________
(5)CO2在自然界循环时可与CaCO3反应,CaCO3是一种难溶物质,其Ksp=2.8×10-9。CaCl2溶液与Na2CO3溶液混合可形成CaCO3沉淀,现将等体积的CaCl2溶液与Na2CO3溶液混合,若Na2CO3溶液的浓度为2×10-4 mol / L,则生成沉淀所需CaCl2溶液的最小浓度为_______

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