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题型:解答题-原理综合题 难度:0.65 引用次数:88 题号:14299512
一定条件下,向容器中同时通入甲烷、氧气和水蒸气三种气体,发生的化学反应有:
反应过程化学方程式焓变△H(kJ•mol-1)活化能Ea(kJ•mol-1)
甲烷氧化CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)-802.6125.6
CH4(g)+O2(g)CO2(g)+2H2(g)-322.0172.5
蒸汽重整CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)+206.2240.1
CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g)+158.6243.9

(1)已知:H2O(1)=H2O(g)       △H=+44.0kJ•mol-1,则表示H2燃烧热的热化学方程式为___________
(2)在初始阶段,甲烷蒸汽重整的反应速率小于甲烷氧化的反应速率,原因可能是___________
(3)恒温恒压体系(温度为T,压强为P)反应CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)达到平衡时,各气体的物质的量均为1mol,用某气体组分(B)的平衡分压(分压=总压×物质的量分数)代替物质的量浓度(cB)也可表示平衡常数(记作Kp)。则:
①平衡常数Kp=___________
②再向容器中瞬时同时充入1molCH4、1molH2O、1molCO、3molH2,此时v()___________v()(填“>”“<”或“=”)。
③恒温恒容条件下,将CH4、H2O、CO、H2按照体积比1:1:1:3投料,能判断反应CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)达到平衡状态的是___________
A.密度保持不变          B.CO体积分数保持不变
C.平均摩尔质量保持不变            D.c(CO)和c(H2)的比保持不变
E.2molO-H断裂的同时,有3molH-H断裂
(4)向绝热恒容密闭容器中通入CH4和O2使反应CH4(g)+O2(g)CO2(g)+2H2(g)达到平衡,正反应速率随时间变化的示意图如图。图中c点反应是否达到平衡:___________(填“是”或“否”)。

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主反应:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) H1
副反应:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) H2=+41.0kJ/mol
回答下列问题:
(1)已知CH4、CO和H2的燃烧热分别为890.3kJ/mol、283.0kJ/mol和285.8kJ/mol,DRM技术主反应的H1=___k/mol。主反应在高温下能自发进行的原因是____
(2)在恒容密闭容器中发生上述主反应和副反应,a、b、c三条曲线分别代表不同进料比反应达到平衡状态时随温度变化的关系如图甲所示,则a、b、c进料比由大到小顺序为____

(3)在一刚性密闭容器中,CH4和CO2的分压分别为20kPa、25kPa,加入Ni/α—AlO3催化剂并加热至1123K使其只发生主反应CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)。
①研究表明CO的生成速率v(CO)=1.3×10-2p(CH4)p(CO2)molg-1s-1,某时刻测得p(CO)=20kPa,则此时p(CO2)=____kPa,v(CO)=____molg-ls-1
②达到平衡后测得体系压强是起始时的1.8倍,则该反应的分压平衡常数Kp=____(kPa)2。(用各物质的分压代替物质的量浓度计算,列出计算式即可)
(4)主反应的Arrhenius经验公式的实验数据如图中曲线a所示,已知Arthenius经验公式Rlnk=-+C(Ea为活化能,k为速率常数,R和C为常数)。则该反应的活化能Ea=___kJmol-1。当改变外界条件时,实验数据如图中的曲线b所示,则实验可能改变的外界条件是____
2022-03-07更新 | 448次组卷
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(1)用烟道气与氢气来合成甲醇涉及到如下几个反应:
①CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) ΔH=-91kJ·mol-1
②2CO2(g)=2CO(g)+O2(g) ΔH=+566kJ·mol-1
③2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH=-483.6kJ·mol-1
④CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) ΔH___________kJ·mol-1
(2)在容积均为2L的两个恒容密闭容器中发生反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),有关数据如下:
容器温度/℃起始量达到平衡
CO/molH2O/molH2/molCO转化率所需时间/min
1800213
280012nx
①800°C时该反应的平衡常数K=____________
②容器2中x=_______,n=_______
(3)反应(NH4)2CO3+H2O+CO22NH4HCO3可用于捕捉空气中的CO2,为研究温度对(NH4)2CO3捕获CO2效率的影响,在某温度T1下,将一定量的(NH4)2CO3溶液置于密闭容器中,并充入一定量的CO2气体,在t时刻,测得容器中CO2气体的浓度。然后分别在温度为T2T3T4T5下,保持其他初始实验条件不变,重复上述实验,经过相同时间测定CO2气体的浓度,得到的曲线图如图:

①ΔH______0(填“>”“<”或“=”)。T1T2区间,c(CO2)变化的原因是______
②已知常温下NH3·H2O的电离常数K=1.8×10-5,碳酸的电离常数K1=4.4×10-7K2=4.7×10-11,则恰好完全反应时所得的NH4HCO3溶液中c(H+)______c(OH-)(填“>”“<”或“=”)。
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Ⅰ:
Ⅱ:
Ⅲ:
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