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 > 盖斯定律与热化学方程式
题型:解答题-原理综合题 难度:0.4 引用次数:314 题号:22161557
催化重整制合成气()有利于实现碳中和,涉及反应如下:
I:
Ⅱ:
Ⅲ:
Ⅳ:
回答下列问题:
(1)已知的燃烧热分别为=______kJ·mol⁻¹,______0(填“>”“<”或“=”)。
(2)将一定体积投入密闭容器中,反应Ⅰ在不同条件下达到平衡(反应Ⅱ、Ⅲ、IV可忽略)。设体系中甲烷的物质的量分数为,在T=610℃下的、在下的如图甲所示。图中对应等温过程的曲线是______,处于相同化学平衡状态的点是______

(3)在恒压p=100kPa、初始投料的条件下,发生上述反应达平衡时气体物质的量随温度的变化如图乙所示。

①曲线表示的物质是______(填化学式),625℃时积碳物质的量为______kmol,反应Ⅲ的压强平衡常数=______
②下列说法正确的是______
A.平衡后,移除部分积碳,Ⅲ和Ⅳ均向右移
B.保持其他条件不变,升温积碳量逐渐减小
C.温度一定时,增大投料比,有利于减少积碳
D.温度一定时,增大投料比,则将增大

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【推荐1】CH4-CO2催化重整不仅可以得到合成气,还有利于实现碳中和,反应方程式为CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g) △H。
(1)已知25℃、101kPa时,一些物质的燃烧热如下:
物质CO(g)H2(g)CH4(g)
燃烧热△H/(kJ·mol-1)-283.0-285.8-890.3
该催化重整反应的△H=___________
(2)实验室中模拟CH4-CO2催化重整过程,在两个容积为2L的恒容密闭容器中,当投料比=1时,只发生反应CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g),CO2的平衡转化率(α)与温度(T)、平衡压强(p)的关系如图1:

①一定温度下,在恒容的密闭容器中,能说明反应CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)达到平衡状态的标志有___________(填标号)。
a.CH4的生成速率与CO的消耗速率之比为1:2
b.容器中的压强不再发生变化
c.H2的物质的量浓度不再变化
d.密闭容器中n(CH4):n(CO2):n(CO):n(H2)=1:1:2:2
②p1___________(填“大于”、“小于”或“等于”,下同)2MPa;当温度为T3、压强为2MPa时,A点的V___________v
③起始时向容器中加入1molCH4和1molCO2,在温度为T4、压强为p1条件下发生反应,5min达到平衡。则用CH4表示该反应的平均反应速率为___________;该温度时反应的平衡常数Kp=___________(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数,结果用含p1的代数式表示)。
④C点与D点对应的平衡体系中,起始时投入CH4的物质的量之比为n(C):n(D)=___________
(3)工业上催化重整时还存在以下反应:积碳反应CH4(g)C(s)+2H2(g)ΔH1>0;消碳反应CO2(g)+C(s) 2CO(g) ΔH2>0。催化剂表面积碳过多会引起催化剂失活。不同投料比[]下,CH4的转化率如图2,催化剂表面积碳量随温度的变化如图3,试分析,为使重整反应高效稳定地进行应选择________(填“较高”或“较低”,下同)的温度和_______投料比。
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【推荐2】研究CO和CO2的应用对构建低碳、环保的生态文明型社会具有重要的意义。以CO和H2为原料可以制取甲醇。已知部分反应的热化学方程式如下:
反应Ⅰ   CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH=-99 kJ·mol1
反应Ⅱ CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(l) ΔH=-3 kJ·mol1
反应Ⅲ H2O(g)=H2O(l) ΔH=-44 kJ·mol1
(1)反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)的ΔH=____kJ·mol1
(2)向T1℃的恒容密闭容器中充入一定量的CO和H2,发生反应Ⅰ,保持温度不变,测得CH3OH的物质的量随时间的变化关系如图所示。

①下列条件可以判定反应到达平衡状态的是____(填字母)。
A.2v(H2)=v(CH3OH)                    
B.容器内气体的密度不变
C.容器内压强不变                           
D.反应不再释放热量
②在图中作出当其他条件不变,温度改为T2℃(T1<T2)时CH3OH的物质的量随时间的变化关系图。_____
(3)体积可变的密闭容器中,起始n(H2)/n(CO)=2.60时,反应Ⅰ体系中CO的平衡转化率(α)与温度和压强的关系如图所示。

①α(CO)随温度升高而减小的原因是____
②图中压强p1、p2、p3中最大的是____
③若起始CO、H2、CH3OH的物质的量分别为0 mol、1.2 mol、2 mol,保持温度为530K、压强为p2,反应达到平衡时,CH3OH的转化率是____
(4)以二氧化钛表面覆盖Cu2Al2O4为催化剂,可以将CO2和CH4直接转化为乙酸。在不同温度下乙酸的生成速率如图所示。250~300℃时,温度升高而乙酸的生成速率降低的原因是____
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【推荐3】碳和碳的化合物在生产、生活中的应用非常广泛,在提倡健康生活已成潮流的今天,“低碳生活”不再只是一种理想,更是一种值得期待的新的生活方式。
(1)甲烷燃烧放出大量的热,可作为能源用于人类的生产和生活。
已知:①2CH4(g)+3O2(g)=2CO(g)+4H2O(l) △H=—1214 kJ/mol
②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H= —566kJ/mol
则表示甲烷燃烧热的热化学方程式_______________________
(2)生产甲醇的原料CO和H2来源于:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)
①一定条件下CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如图,则Pl_______P2;A、B、C三点处对应平衡常数(KA、KB、KC)的大小顺序为___________(填“<”、“>”“=”)。

②100℃时,将1mol CH4和2mol H2O通入容积为10L的反应室,反应达平衡的标志是:_______
a.容器的压强恒定                  
b.单位时间内消耗0.1mol CH4同时生成0.3mol H2
c.容器内气体密度恒定            
d.3v(CH4)=v(H2)
e. 容器内气体平均相对分子质量恒定
(3)已知2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)△H=-akJ•mol-1(a>0),在一个容积固定的容器中加入2mol H2和1mol CO,在500℃时充分反应,达平衡后CH3OH的浓度为W mol•L-1。反应平衡后,若向原来容器中再加入2mol H2和1mol CO,500℃充分反应再次达平衡后,则CH3OH浓度___________2Wmol•L-1(填“>”、“<”或“=”)。
(4)某实验小组利用CO(g)、O2(g)、KOH(aq)设计成如图所示的电池装置,

①负极的电极反应式为___________
②用该原电池做电源,用惰性电极电解200mL饱和食盐水(足量),消耗标准状况下的CO 224mL,则溶液的pH=___________
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