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:0.15 引用次数:1269 题号:6211115
【加试题】甲醇水蒸气重整制氢(SRM)是用于驱动电动汽车的质子交换膜燃料电池的理想氢源,当 前研究主要集中在提高催化剂活性和降低尾气中CO含量,以免使燃料电池Pt电极中毒。重整过程发生的反应如下:
反应I CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g) ΔH1
反应Ⅱ CH3OH(g)CO(g)+2H2(g) ΔH2
反应Ⅲ.CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH3
其对应的平衡常数分别为K1、K2、K3,其中K2、K3随温度变化如下表所示:
125℃225℃325℃
K20.5535185.89939.5
K31577137.528.14

请回答:
(1)反应Ⅱ能够自发进行的条件_______(填 “低温”、“高温”或“任何温度”), ΔH1____ΔH3(填 “>”、“<”或 “=” )。
(2)相同条件下,甲醇水蒸气重整制氢较甲醇直接分解制氢(反应Ⅱ)的先进之处在于_________
(3)在常压、CaO催化下,CH3OH和H2O混和气体(体积比1∶1.2,总物质的量2.2mol)进行反应,tl时刻测得 CH3OH转化率及CO、CO2选择性随温度变化情况分别如图所示(CO、CO2的选择性:转化的CH3OH中生成CO、CO2的百分比)。

注:曲线a表示CH3OH的转化率,曲线b表示CO的选择性,曲线c表示 CO2的选择性
① 下列说法不正确的是_____
A.反应适宜温度为300℃
B.工业生产通 常在负压条件下进行甲醇水蒸气重整
C.已知 CaO催化剂具有更高催化活性,可提高甲醇平衡转化率
D.添加CaO的复合催化剂可提高氢气产率
② 260℃ 时H2物质的量随时间的变化曲线如图所示。画出300℃时至t1时刻H2物质的量随时间的变化曲线_____
(4)副产物CO2可以在酸性水溶液中电解生成甲酸,生成甲酸的电极反应式是_________

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反应
反应ii:
(1)反应体系中存在反应,则____________
(2)将通入密闭容器中进行反应,当改变某一外界条件(温度或压强)时,的体积分数变化趋势如图甲所示:

①平衡时,的体积分数为,则的转化率为____________。(计算结果保留三位有效数字)。
(2)轴上点的数值比____________(填“大”或“小”)。
(3)在不同压强下,按照进行投料,在容器中发生上述三个反应,平衡时,在含碳产物中物质的量分数及的转化率随温度的变化如图乙所示:

①压强由大到小的顺序为____________
②曲线____________(填“”或“”)代表在含碳产物中的物质的量分数。
③在,压强为时,反应的浓度平衡常数____________(填含的表达式)。
(4)光催化制甲醇技术也是研究热点。如图丙铜基纳米光催化材料还原的机理为:光照时,低能价带失去电子并产生空穴(,具有强氧化性)。
①光催化原理与电解原理类似,写出高能导带的电极反应式:____________
②太阳光激发下,在导带和价带中除了产生电子和空穴外,还会生成____________(填写微粒名称)参与的还原再生。

2024-03-21更新 | 415次组卷
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(1)肼(N2H4)和化合物甲是一种重要的火箭推进剂,甲分子与肼分子具有相同的电子数,二者反应的生成物中有10e-分子,另一种生成物为极稳定的单质,写出该反应的化学方程式__________________
(2)对燃煤产生的尾气进行回收处理,有助于空气质量的改善,还能变废为宝,尾气处理过程中涉及到的主要反应如下:
①2CO(g)+SO2(g)=S(g)+2CO2(g)        △H=十8.0 kJ·mol1
②2H2 (g)+SO2(g)=S(g)+2H2O(g)       △H=+90.4 kJ·mol1
③2CO(g)+O2 (g) =2CO2 (g) △H= -566.0 kJ·mol1
④2H2 (g)+O2 (g) =2H2O(g)   △H =-483.6 kJ·mol1
S(g)与O2(g)反应生成SO2(g)的热化学方程式为__________________
(3)煤炭液化也有助于减少雾霾天气的发生,液化反应之一为:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)(正反应放热);按照相同的物质的量投料,测得CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如右图所示,则正反应速率:v(a)、v(b)、v(c)、v(d)由小到大的顺序为__________;实际生产条件控制在T 1°C、1×106Pa左右,选择此压强的理由是________

(4)工业上生产新能源二甲醚(CH3OCH3)的原理之一为:2CO(g)+6H2(g) CH3OCH3(g)+3H2O(g),相同温度下,在两个容器中进行上述反应,某时刻两容器中各气态物质的浓度(mol/L)及正逆反应速率之间的关系如下表所示:

容器

c(CO)

c(H2)

c(CH3OCH3)

c(H2O)

v()与v()大小比较

I

1.0×10-2

1.0×10-2

1.0×10-4

1.0×10-4

v()= v()

II

2.0×10-2

1.0×10-2

1.0×10-4

2.0×10-4

v()____v()(填“>”、“<”)

填写表中空白处,并写出其推测过程___________
(5)二甲醚(燃烧热为1455kJ/mol)燃料电池是一种绿色电池,其工作原理如图所示,a、b均为惰性电极,a极的电极反应式为________________________;当消耗1molO2时,通过质子交换膜的质子数为_________NA;若电池工作时消耗1mol二甲醚所能产生的最大电能为1320kJ,则该燃料电池的工作效率为________(燃烧电池的工作效率是指电池所能产生的最大电能与燃料燃烧时所能释放的全部热能之比)。
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反应Ⅰ  ΔH1=akJ/mol
反应Ⅱ    ΔH2=bkJ/mol
反应Ⅲ   AB ΔH3=ckJ/mol
回答下列问题:
(1)写出a、b、c的代数关系式___________;上述反应以物质的量分数表示的平衡常数Kx与温度T变化关系如图所示,则的数值范围是___________(填标号)
A.<-1       B.-1~0       C.0~1       D.>1
   
(2)T°C时,已知反应Ⅲ的平衡常数Kx3=4.0。
①向盛有惰性溶剂四氢呋哺的容器中加入一定量A、B和CH3OH;控制温度为T°C,AB物质的量浓度c随反应时间t的变化如表所示。0-100s内A的平均反应速率v(A)=___________mol·L-1·s-1;t=100s时,反应Ⅲ的正反应速率v___________逆反应速率v(填“>”“<”或“=”)。
时间t/st=0t=100t=200t=300
浓度c/mol·L-1A0.0500.0280.0180.018
B0.2500.115
②向另一容器中加入惰性溶剂四氢呋喃和1.0molT,平衡时测得T的转化率为0.2,则平衡体系中A的物质的量为___________mol,反应Ⅱ的平衡常数Kx2=___________。同温下,再向该容器中注入四氢呋喃稀释,则下列说法正确的有___________
a.反应Ⅰ的化学平衡将逆向移动
b.再次平衡时,CH3OH的物质的量分数为50%
c.再次平衡时,c(B):c(CH3OH)变小
d.再次平衡时,c(B):c(CH3OH)不变
2023-05-05更新 | 643次组卷
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