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题型:解答题-原理综合题 难度:0.65 引用次数:322 题号:19666192
氢气是一种清洁高效的新型能源,如何经济实用的制取氢气成为重要课题。
I.氨气中氢含量高,是一种优质的小分子储氢载体,且安全、易储运,可通过下面两种方法由氨气得到氢气:方法一:氨热分解法制氢气。
相关化学键的键能数据
化学键
键能E/(KJ/mol)946436391
(1)反应   ______kJ/mol
(2)已知反应的Jmol-1K-1,在下列哪些温度下,反应能自发进行?_______(填标号)
A.25℃B.125℃C.225℃D.325℃
(3)298 K时,1 g H2燃烧生成放热121 kJ,1 mol 蒸发吸热44 kJ,表示燃烧热的热化学方程式为____________________
方法二:氨电解法制氢气。
利用电解原理,将氨转化为高纯氢气,其装置如图所示:

(4)电解过程中的移动方向为______(填“从左往右”或“从右往左)
(5)阳极的电极反应式为__________________
Ⅱ.可用于高效制取氢气,发生的反应为
若起始时容器中只有,平衡时三种物质的物质的量与裂解温度的关系如图。
   
(6)图中曲线Z表示的物质是______(填化学式)。
(7)C点时的转化率为______%(保留一位小数)。
(8)A点时,设容器内的总压为p Pa,则平衡常数______Pa(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。

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反应Ⅰ:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) H1=-49.0kJ/mol
反应Ⅱ:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) H2
反应Ⅲ:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) H3=-90.0kJ/mol
反应Ⅳ:3CH3OH(g)C3H6(g)+3H2O(g) H4=-31.0kJ/mol
回答下列问题:
(1)反应Ⅱ的ΔH2=________
(2)反应Ⅲ能够自发进行的条件是________(填“较低温度”“较高温度”或“任何温度”),据研究该反应过程中起催化作用的为Cu2O,反应体系中含少量CO2有利于保持催化剂Cu2O的量不变,原因是________(用化学方程式表示)。
(3)恒温,恒容密闭容器中,对于反应Ⅰ,下列说法中能说明该反应达到化学平衡状态的是________
A.混合气体的密度不再变化
B.混合气体的平均相对分子质量不再变化
C.CO2的生成速率与CH3OH的生成速率相等
D.容器的压强不再变化
(4)甲醇生产丙烯的同时,还生成乙烯。在某催化剂作用下,2L密闭容器中加入0.5mol甲醇,经过相同时间后测得甲醇转化率及丙烯的选择性(生成丙烯的甲醇与甲醇转化量的比值)与反应温度之间的关系如图所示。计算600℃时反应甲醇生产丙烯的反应Ⅳ平衡常数________。若将容器体积压缩为1L,其他条件不变,在如图中作出甲醇平衡转化率随温度的变化曲线。________
   
(5)研究表明,甲醇可由CO2在强酸性水溶液中通过电解合成,则生成甲醇的反应电极反应式:_______
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【推荐2】研究NOx、CO、SO2等大气污染气体的治理,对保护环境有重要的意义。回答下列问题:
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0min5min10min15min20min
c(NO2)/mol·L−12.01.71.561.51.5
c(N2)/mol·L−100.150.220.250.25
①其他条件不变,若不使用催化剂,则0~5minNO2的转化率将___________(填“变大”、“变小”或“不变”)。
②以下表述能说明该反应已达到平衡状态的是___________
A.CO的反应速率为N2的4倍       B.气体的颜色不再变化
C.化学平衡常数K不再变化          D.混合气的压强不再变化
③该温度下反应的化学平衡常数K=___________(保留两位有效数字)。
④在20min时,保持温度不变,继续向容器中再加入2.0molNO2和2.0molN2,则化学平衡___________移动(填“正向”、“逆向”或“不”)。
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副反应:4NH3(g)+ 3O2(g)2N2(g)+6H2O(g) ΔH2
(1)在无氧条件下,NH3也可还原NO:4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(g)   ΔH3
则ΔH2=_______(用含ΔH1 、ΔH3的式子表示)。
一定温度下,向2L密闭刚性容器(含催化剂)中投入2molNH3和3molNO,发生反应4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+ 6H2O(g)。达到平衡状态时,NO的转化率为60%,则平衡常数为_______mol·L-1(列出计算式)。
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