组卷网 > 高中化学综合库 > 化学反应原理 > 化学反应的热效应 > 化学反应热的计算 > 盖斯定律及其有关计算
题型:解答题-原理综合题 难度:0.4 引用次数:268 题号:10965278
CO和H2的混合气体俗称合成气,是一种重要的工业原料气。工业上利用天然气(主要成分为CH4)与水进行高温重整制备合成气。
(1)已知:CH4、H2和CO 的燃烧热(ΔH)分别为-890.3 kJ/mol、-285.8 kJ/mol和-283.0kJ/mol,且1 mol液态水汽化时的能量变化为44.0 kJ。则甲烷与水蒸气在高温下反应制取合成气的热化学方程式为_______
(2)在一定温度下,向体积为2L的密闭容器中充入0.40 mol CH4(g)和0.60 mol H2O (g),测得CH4(g)和H2(g)的物质的量浓度随时间变化如表所示:
t/min01234
CH4/(mol/L)0.20.130.10.10.09
H2/(mol/L)00.20.30.30.33

①计算该反应第一次达平衡时的平衡常数K=_____
②3 min时改变的反应条件可能是_____
(3)已知温度、压强、投料比X[n(CH4)/n(H2O)]对该反应的影响如图所示。

①图1中的两条曲线所示的投料比的关系:X1____X2(填“=”“>”或“<”,下同)。
②图2中两条曲线所示的压强的关系:p1_______ p2
(4)以合成气为原料可以制备二甲醚,将n(H2):n(CO)=3:1 投入体积固定密闭容器中发生反应:3CO(g)+3H2(g)CH3OCH3(g)+CO2(g) ΔH<0,2 分钟达平衡。升温,反应重新达平衡。下列关于两次平衡的比较中正确的是_______
A.H2体积分数不变
B.CO 体积分数增大
C.混合气体平均摩尔质量不变
D.反应速率和平衡常数均增大
(5)以二甲醚(设杂质不参与反应)、KOH溶液为原料可设计成燃料电池:
①放电时,负极的电极反应式为________
②设装置中盛有100.0 mL 3.0 mol/L KOH 溶液,放电时参与反应的氧气在标准状况下的体积为6.72 L,放电过程中没有气体逸出,则放电完毕后,所得溶液中各离子浓度由大到小的关系为_______

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【推荐1】完成下列填空
(1)氮氧化物是主要的大气污染物之一,利用氢气选择性催化还原(H2-SCR)是目前消除NO的理想方法,备受研究者关注。
H2-SCR法的主反应:2NO(g)+2H2(g)=N2(g)+2H2O(g)    ΔH1
副反应:2NO(g)+H2(g)=N2O(g)+H2O(g)    ΔH2<0
回答下列问题:
①已知:H2(g)+O2(g)=H2O(g)    ΔH3=-241.5kJ/mol
N2(g)+O2(g)=2NO(g)    ΔH4=+180.5kJ/mol
i. ΔH1=___________kJ/mol。
ii.下列提高主反应选择性的最佳措施是___________(填标号)。
A.降低温度                  B.使用合适的催化剂        C.增大c(NO) D.增大压强
②H2-SCR在Pt-HY催化剂表面的反应机理如下图所示:

已知在HY载体表面发生反应的NO、O2物质的量之比为4∶1,反应中每生成1mol N2转移的电子的物质的量为___________mol。
③T℃,时,恒容密闭容器中发生上述反应,平衡体系中N2物质的量分数为10%,平衡压强与起始压强之比为3.6:4,则NO的有效去除率(转化为N2)为___________
(2)甲醇在工业上可利用水煤气来合成:CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) ΔH<0。将1mol CO和2mol H2通入密闭容器中进行反应,在一定温度和压强下达到平衡时甲醇的体积分数φ(CH3OH)的变化趋势如图所示(其中X1→X4逐渐减小,Y1→Y4逐渐增大):

图中X轴表示的外界条件为___________,判断的理由是___________
(3)NO2、O2和熔融KNO3可制作燃料电池,其原理如图所示。该电池在放电过程中石墨Ⅰ电极上生成氧化物Y,Y可循环使用,则正极反应式为___________
2021-12-30更新 | 872次组卷
解答题-原理综合题 | 较难 (0.4)
【推荐2】回答下列问题:
Ⅰ.工业上利用甲醇和水蒸气催化重整法可制备氢气。
(1)已知:反应1:CH3OH(g)CO(g)+2H2(g)∆H1=+90.0kJ·mol-1
反应2:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)∆H2=-41.0kJ·mol-1
则反应3:CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g)∆H3=___________kJ·mol-1
(2)以CuO-ZnO-Al2O3催化剂进行甲醇重整制氢时,固定其它条件不变,改变水、甲醇的物质的量比,甲醇平衡转化率及CO选择性的影响如图1所示。[CO选择性=]
   
①当水、甲醇比大于0.8时,CO选择性下降的原因是___________
②当水、甲醇比一定时,温度升高,CO选择性有所上升,可能原因是___________
(3)在t℃下,在1L密闭容器中,当投入的CH3OH和H2O均为1mol时,甲醇平衡转化率为80%、CO选择性为60%,则c(CO)=___________mol·L-1
Ⅱ.用CO2和H2可以合成甲醇。其主要反应为
反应ⅠCO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)
反应ⅡCO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)
在恒容密闭容器内,充入1molCO2和3molH2,测得平衡时CO2转化率,CO和CH3OH选择性随温度变化如图2所示[选择性]。
   
(4)270℃时主要发生的反应是___________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。
(5)以下温度中,甲醇产率最高的是___________。
A.210℃B.230℃C.250℃D.270℃
(6)在不改变投料的情况下,既能加快反应速率,又能提高CH3OH产率的方法有___________(填一种方法即可)。
2023-07-01更新 | 420次组卷
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【推荐3】甲醇是重要的化工原料。回答问题:
(1)以甲醇为原料制备甲醛
Ⅰ.脱氢法:CH3OH(g)HCHO(g)+H2(g)     ΔH1=+86.1kJ·mol1
Ⅱ.氧化法:CH3OH(g)+O2(g)HCHO(g)+H2O(g)     ΔH2
Ⅲ.深度氧化反应:HCHO(g)+O2(g)CO(g)+H2O(g)     ΔH3

①已知H2(g)+O2(g)=H2O(g)ΔH4=-197.8kJ·mol1,计算_______
②图-1中两条曲线分别为反应Ⅰ和Ⅱ平衡常数随温度变化关系的曲线,其中表示反应Ⅰ的为_______(填曲线标记字母)。
③图-2为甲醇氧化法在不同温度下甲醇转化率与甲醛产率的曲线图。600K以后,随温度升高,甲醛产率显著下降的主要原因是_______
(2)一定条件下CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)     ΔH<0。在容积均恒为的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个恒温容器中分别充入1.0mol CO和2.0mol H2,分别在温度下反应,的体积分数如图-3所示,此时Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个容器中一定达到化学平衡状态的是_______;其化学平衡常数为_______。容器Ⅱ中,内,的反应速率为_______

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