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:0.4 引用次数:92 题号:9187727
甲醇是重要的化工原料。在催化剂的作用下,利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)合成甲醇的主要化学反应如下:
Ⅰ.CO+2H2CH3OH
Ⅱ.CO2+3H2CH3OH+H2O
Ⅲ.CO2+H2CO+H2O
请回答下列问题:
(1)已知三种物质的标准燃烧热如下表:
物质CO(g)H2(g)CH3OH(l)
燃烧热(kJ·mol−1−283.0−285.8−726.5
①书写25℃、101kPa条件时CO燃烧热的热化学方程式____________
②计算25℃、101kPa条件时反应Ⅰ的ΔH=_____kJ·mol−1
(2)甲醇燃料电池(Direct Methanol Fuel Cell)属于质子交换膜燃料电池,其工作原理如图所示:

①c处产生的气体是_______________
②负极的电极反应式是_______________
(3)下图是甲醇燃料电池工作示意图,其中A,B,D均为石墨电极,C为铜电极。工作一段时间后,断开K,此时A,B两极上产生的气体体积相同。

①乙中B极的电极反应式_______
②乙中A极析出的气体在标况下的体积________
③丙装置溶液中金属阳离子的物质的量与转移电子的物质的量变化关系如图,则②线表示的是____的变化,反应结束后,要使丙装置中金属阳离子恰好完全沉淀,需要____mL 5mol/LNaOH溶液。
(4)蓄电池是一种反复充电、放电的装置。有一种蓄电池在充电和放电时发生的反应如下:NiO2+Fe+2H2OFe(OH)2+Ni(OH)2
①此蓄电池在充电时,电池负极应与外加电源的________极连接。
②放电时正极的电极反应式为_____________________
(5)按如图所示装置进行下列不同的操作

①将K1、K2、 K3分别只关闭一个,则铁的腐蚀的速度最快的是只闭合_____(填“K1”或 “K2”或“K3”,下同),为减缓铁的腐蚀, 只闭合_____,该防护法称为______________
②只闭合K3,当铁棒质量减少5.6g时,石墨电极消耗的气体体积为__________L(标准状况)。

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【推荐1】氮氧化物(NOx)的排放对环境造成严重污染。回答下列问题:
I.工业上可利用C(s)+2NO(g)=CO2(g)+N2(g)反应处理氮氧化物。
(1)已知:N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH1=+180.5kJ·mol-1,碳的燃烧热为393.5kJ·mol-1,则C(s)+2NO(g)=CO2(g)+N2(g) ΔH2=_______kJ·mol-1
(2)某温度下,向盛有足量单质C的恒容密闭容器通入NO,使其初始浓度为1mol·L-1。根据平衡时以某物质表示的v(或v)、浓度的数值,绘制出下图中甲、乙两点。

①乙点对应的物质是___(填化学式);该反应的平衡常数为____
②将温度降低至某一温度时,反应重新达到平衡,此时体系的压强为p=105Pa,NO的体积分数为30%,则N2的分压为p(N2)=____Pa(分压=总压×物质的量分数);则图中甲点可能移动至____点位置(填字母标号)。
II.原煤经热解、冷却得到的煤焦可用于NO的脱除。热解温度为500℃、900℃得到的煤焦分别用S-500、S-900表示,相关信息如下表:
煤焦元素分析(%)比表面积(cm2∙g-1)
CH
S-50080.792.76105.69
S-90084.260.828.98
将NO浓度恒定的废气以固定流速通过如下反应器。不同温度下,进行多组平行实验,测定相同时间内NO的出口浓度,可得NO的脱除率与温度的关系如下图所示。[已知:NO的脱除主要含吸附和化学还原(ΔH<0)两个过程。]

(3)已知煤焦表面存在的官能团有利于NO的吸附,其数量与煤焦中氢碳质量比的值密切相关。由图可知,相同温度下,S-500对NO的脱除率比S-900的高,结合表格数据分析其可能原因是______
(4)350℃后,随着温度升高,NO的脱除率增大的原因是____
2021-05-02更新 | 786次组卷
解答题-原理综合题 | 较难 (0.4)
【推荐2】I.(1)氰化钠是剧毒化学品。氰化钠泄漏到水体中,可用ClO2处理,生成两种无色无味无毒的气体。写出用ClO2处理氰化钠废水的离子方程式____________
(2)中国在甲醇燃料电池技术上获得突破,其装置原理如图甲。乙池是铝制品表面钝化装置,两极分别为铝制品和石墨。M电极的反应式为:______________


II.工业上利用合成气(主要成分为CO、CO2H2)在催化剂的作用下合成甲醇。已知298K101KPa条件下:
2H2(g)+O2(g)=2H2O(1) H1=-571.6kJ/mol
CO(g)+l/2O2(g)=CO2(g) H2=-283.0kJ/mol
CH3OH(l)+3/2O2(g)=CO2(g) +2H2O(1) H3=-726.5kJ/mol
(3)CO(g)+2H2 (g)CH3OH(1) H=_____kJ/mol
(4)已知:CH3OH(1) =CH3OH(g) H=+35.2kJ/mol;CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)平衡常数K随温度变化关系的曲线为下面左图中的_______(填曲线标记字母III)。

(5)维持反应温度为510K,以n(H2)/ n(CO)=2:1充入一定量的原料气于1L容器中,在上述条件下充分反应,tl时刻达到平衡,测得容器中c(CH3OH)=2mol/L,则平衡时CO转化率=______;若维持反应温度为520K,其它条件不变,请在上面右图中画出c(CO)0~tl时刻变化曲线_____________
(6) 20世纪90年代,化学家研制出新型催化剂:碱金属的醇盐及溶剂用于合成甲醇。图是在该新型催化剂作用下,研究温度、压强对合成甲醇的影响。由图可知适宜的反应温度、压强为____
温度   A. 90~150℃       B. 200~260℃     C.300~360℃       D.400~460℃
压强   E. 0.1~1 MPa       F.3~5 MPa          G. 8~10 MPa        H. 15~20MPa

2017-10-24更新 | 156次组卷
【推荐3】二氧化碳加氢制甲醇和甲烷重整对碳资源利用具有重要的战略意义。
回答下列问题:
Ⅰ.CO2加氢选择合成甲醇的主要反应如下:
ΔH1(298K)
ΔH2(298K)
ΔH3(298K)
(1)在一定温度下,由最稳定单质生成1mol某物质的焓变叫做该物质的标准摩尔生成焓,下表为298K时几种物质的标准摩尔生成焓()。
物质H2(g)O2(g)CO(g)CO2(g)H2O(g)CH3OH(g)
(kJ∙mol-1)00-110.5-393.5-241.8-201.2
有利于反应①自发进行的条件是___________(填“高温”或“低温”),ΔH2(298K)=___________kJ·mol-1,有利于提高甲醇平衡产率的措施有___________(至少回答2条)。
(2)反应②的反应速率,其中k、k分别为正、逆反应速率常数。该反应的平衡常数,则m=___________,升高温度时lgk-lgk___________(填“增大”,“减小”或“不变”)。
Ⅱ.甲烷重整工艺主要包括甲烷水蒸汽重整制氢、甲烷部分氧化重整制氢、甲烷二氧化碳重整制氢、甲烷三重整制氢等。
(3)甲烷三重整制氢的逆反应。若将H2与CO按物质的量之比3:1加入反应装置,在不同条件下达到平衡时甲烷的物质的量分数为x(CH4),在t=250℃条件下x(CH4)与p的关系,在Pa条件下x(CH4)与t的关系如图a所示。当CO的平衡转化率为时,反应条件可能是___________;图a中能表示相同状态下,相同平衡状态的点是___________。210℃时,甲烷三重整制氢反应在该温度下,反应的标准平衡常数K0=___________。(已知:分压=总压×该组分物质的量分数,对于反应,其中p0=100kPa,PG、PH、PD、PE为各组分的平衡分压)。甲烷三重整制氢工业一般将反应温度设置为750~920℃,将反应压力设置为2~3MPa,并向转化炉内通入空气或氧气,通入空气或氧气的目的是___________

(4)同时进行甲烷与二氧化碳的重整反应制备合成气是当前的研究热点,反应为④,该反应的Arrhenius经验公式实验数据如图b所示,已知Arrhenius经验公式(Ea为活化能,k为速率常数,R和C为常数)反应的逆反应活化能为___________kJ·mol-1.(用含“x1、y1、x2、y2”的式子表示)
2023-09-14更新 | 275次组卷
共计 平均难度:一般