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:0.65 引用次数:173 题号:17472812
将CH4和CO2重整转化为合成气一直是减少温室气体排放的研究方向之一,涉及如下反应:
主反应:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)
积碳反应:CH4(g)C(s)+2H2(g) =+75 kJ/mol
回答问题(1)~(3):
(1)已知:2CO(g)CO2(g)+C(s) =-172 kJ/mol, 则=_______kJ/mol
(2)恒温恒容密闭容器中仅发生主反应,能说明反应达到平衡状态的是________.(填标号)
A.容器内的压强不再变化B.c (CH4):c(CO2): c (CO): c (H2)=1:1:2:2
C.混合气体的密度不再变化D.断开4molC-H键同时断开2molH-H键
(3)在体积为5L恒容密闭容器中充入2.0mol CH4和4.0molCO2,500℃下仅发生主反应,CH4、CO2的物质的量随时间变化如下表所示:
            时间/min
反应物

0

15

30

45

60

75

n(CH4)/mol

2.0

1.3

0.8

0.4

0.2

0.2

n(CO2)/mol

4.0

3.3

2.8

2.4

2.2

2.2

①CO2在 0~30 min 内的平均反应速率v(CO2)= ___________
②主反应的平衡常数表达式为_____________
③若在60min 时再充入2.0 mol CH4,达到新平衡后CH4的转化率减小,此时平衡常数K_______(填“增大”、“减小”或“不变”)
④ 若相同条件下改为充入4.0 mol CH4和 8.0 mol CO2反应,平衡后CH4的转化率______90%(填“<”、“=”或“>”)。
(4)CO2催化加H2可以制备CH4,保持反应气中CO2与 H2的体积比为 1∶4,以40 mL·min-1的流速通过催化剂,甲烷化过程中,含碳产物CH4的物质的量百分数(Y)及CO2的转化率随温度的变化如图所示。320℃时CO2反应速率为__________mL·min-1

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【推荐1】Ⅰ.蕴藏在海底的可燃冰是高压下形成外观像冰的甲烷水合物固体,被称之为“未来能源”。对燃煤废气进行脱硝处理时,常利用甲烷催化还原氮氧化物,如:
CH4(g)+4NO2(g) 4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H1 =-574 kJ·mol-1 K1
CH4(g)+4NO(g) 2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H2 =-1160 kJ·mol-1 K2
则CH4(g)将NO2(g)还原为N2(g)的热化学方程式为___________,且该反应的平衡常数K=___________(用含K1、K2的代数式表示)。
Ⅱ.水煤气是重要燃料和化工原料,可用水蒸气通过炽热的碳层制得:C (s) + H2O(g) CO (g) +H2 (g) △H=+131.3 kJ•mol-1
(1) 该反应的化学平衡常数表达式K=___________,若某温度下,K值的大小为0.5,此时向体积为1L的密闭容器中加入1mol H2O(g)和足量C(s),H2O(g)的平衡转化率为 ___________
(2) 对于该反应,一定可以提高平衡体系中H2的百分含量,又能加快化学反应速率的措施是___________
a.升高温度        b.增大水蒸气的浓度        c.加入催化剂        d.降低压强
(3) 上述反应达到平衡后,移走体系中部分C(s),平衡___________,将产生的CO全部移走,平衡___________(以上两空选填“向左移”、“向右移”、“不移动”);
(4) 上述反应在t0时刻达到平衡(如下图),若在t1时刻改变某一条件,请在下图中继续画出t1时刻之后升高温度反应速率(ν)随时间的变化趋势___________
2021-02-20更新 | 34次组卷
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【推荐2】对甲烷和CO2的高效利用不仅能缓解大气变暖,而且对日益枯竭的石油资源也有一定的补充作用,甲烷临氧耦合CO2重整反应有:
反应(i):2CH4(g)+O2(g)2CO(g)+4H2(g) △H=-71.4kJ•mol-1
反应(ii):CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) △H=+247.0kJ•mol-1
(1)写出表示CO燃烧热的热化学方程式:_____
(2)在两个体积均为2L的恒容密闭容器中,起始时按表中相应的量加入物质,在相同温度下进行反应(ii):CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)(不发生其它反应),CO2的平衡转化率如下表所示:
起始物质的量(n)/molCO2的平衡转化率
CH4CO2COH2
0.10.10050%
0.10.10.20.2/

①下列能说明反应达到平衡状态是_____
A.v(CH4)=2v(CO)
B.容器内各物质的浓度满足c(CH4)·c(CO2)=c2(CO)·c2(H2)
C.容器内混合气体的总压强不再变化
D.容器内混合气体密度保持不变
②若容器Ⅰ内反应从开始到平衡所用的时间为tmin,则tmin内该反应的平均反应速率为:v(H2)=____(用含t的表达式表示)。
③达到平衡时,容器Ⅰ、Ⅱ内CO的物质的量的关系满足:2n(CO)___n(CO)(填“>”、“=”或“<”)。
(3)将CH4(g)和O2(g)以物质的量比为4:3充入盛有催化剂的恒容密闭容器内,发生上述反应(i):2CH4(g)+O2(g)2CO(g)+4H2(g),测得CO的体积分数[ψ(CO)]与温度(T)的关系如图如示。

①T2℃时,CO体积分数最大的原因是____
②若T2℃时,容器内起始压强为P0,平衡时CO的体积分数为20%,则反应的平衡常数KP=___(用平衡分压强代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
(4)2016年我国科研人员根据反应Na+CO2→Na2CO3+C(未配平)研制出一种室温“可呼吸”Na-CO2电池。放电时该电池“吸入”CO2,充电时“呼出”CO2。其放电时的工作原理如图所示,已知吸收的全部CO2中,有转化为Na2CO3固体沉积在多壁碳纳米管(MWCNT)电极表面,写出放电时正极的电极反应式:___
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E/(kJ·mol-14363511076463413

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①对于气相反应,用某组分(B)的平衡压强(pB)代替物质的量浓度(cB)也可以表示平衡常数(记作KP),则上述反应的表达式KP=_______
②以下说法正确的是_________
A.上述反应的正反应为吸热反应
B.相同条件下,改变压强对脱氮率没有影响
C.催化剂①、②分别适合于250℃和450℃左右脱氮
D.曲线①、②最高点表示此时平衡转化率最高
(6)氨气制取尿素的合成塔中发生反应:2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(l)+H2O(g)。图中为合成塔中不同氨碳比a和水碳比b时二氧化碳转化率(x%),a宜控制在4.0左右,理由是__________
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