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题型:解答题-原理综合题 难度:0.65 引用次数:186 题号:9668287
天然气是一种重要的清洁能源和化工原料,其主要成分为甲烷。

I.(1)已知:一定条件下可被甲烷还原“纳米级”的金属铁。其反应为:

①此反应的化学平衡常数表达式为______
②在容积均为VL的I、Ⅱ、Ⅲ三个相同密闭容器中加入足量,然后分别充入amol ,三个容器的反应温度分别为且恒定不变,在其他条件相同的情况下,实验测得反应均进行到t min时的体积分数如图1所示,此时I、Ⅱ、Ⅲ三个容器中一定处于化学平衡状态的是______;上述反应的______填“大于”或“小于”,该反应在______填“高温”、“低温”或“任意温度”下可自发进行。
Ⅱ.利用天然气为原料的一种工业合成氨简式流程图如图2:

                                                          图2
(1)步骤Ⅱ中制氢气的原理如下:Ⅰ

①对于反应Ⅰ,在一定温度下的恒容容器中,表示其已达到最大化学反应限度的叙述正确的是______
A.单位时间内 1mol 消耗,同时有 3mol 生成;
B.、CO 的物质的量浓度相等;
C.混合气体的密度不再改变;
D.混合气体的压强不再改变。
②则反应 ______ 用含 的代数式表示
(2)合成氨是人类科学技术上的一项重大突破,反应原理为:在容积为 10L 的密闭容器中进行,起始时充入 0.2molN2、0.6mol H2反应在不同条件下进行,反应体系总压强随时间的变化如图3所示。

                                   图3
①实验 a 从开始至平衡时的反应速率 ______;实验 c 中 N2的平衡转化率 ______
②与实验 a 相比,其他两组改变的实验条件是:b______,c______
③M点的逆反应速率______ N点的正反应速率填“”、“”或“;N点时再加入一定量NH3,平衡后H2的体积分数______填“增大”、“减小”或“不变”

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(1)已知:①     
        
则反应③     _______
(2)若将物质的量之比为1∶3的(g)和(g)充入容积为1.0 L的恒容密闭容器中发生反应③,不同压强下转化率随温度的变化关系如图所示。

a.A、B两条曲线的压强分别为,则_______ (填“>”、“<”或“=”)
b.在曲线A的条件下,起始充入(g)和(g)的物质的量分别为1 mol、3 mol,且c点时K=300,则c点对应转化率为_______
(3)在 MPa、原料气、合适催化剂的条件下发生反应,温度对转化率、产率、选择性的影响如图所示。已知:选择性

a.转化率随温度升高而增大的原因可能是_______
b.选择性随温度升高而减小的原因可能是_______
c.写出240℃时反应①的平衡常数的表达式:_______
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回答下列问题:
(1)处理废水过程中,附着微生物的石墨为_______极,该电极发生的电极反应式为_______
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(3)石墨电极上反硝化进行脱氮时,涉及四个还原反应,写出电极上转化为的电极反应式:_______
(4)在标准状况下,若通入22.4L,则理论上可以处理的物质的量为_______
(5)处理废水时,应在常温下进行,不宜在高温进行的原因是_______
(6)将按一定比例混合的通过装有催化剂的反应器可得到甲烷,反应为
已知反应I:
反应Ⅱ:
①反应_______
②一定温度下,向容积为1L的恒容容器中加入1 mol 和一定量充分反应,达到平衡时的转化率为50%,容器中浓度为。该温度下,反应的平衡常数为_______
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(1)此温度下该反应的平衡常数表达式K=______________
(2)已知:①CH4(g)+2O2(g)═CO2(g)+2H2O(g) △H=﹣890.3kJ•mol1
②CO(g)+H2O(g)═CO2(g)+H2(g) △H=+2.8kJ•mol1
③2CO(g)+O2(g)═2CO2(g) △H=﹣566.0kJ•mol1
反应CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g)的△H=____________kJ•mol1
(3)利用上述反应①设计燃料电池(电解质溶液为氢氧化钾溶液),写出电池负极的电极反应式___________
Ⅱ.能源短缺是人类社会面临的重大问题.甲醇是一种可再生能源,具有广泛的开发和应用前景。工业上合成甲醇的反应原理为:CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g) △H。
下表所列数据是该反应在不同温度下的化学平衡常数(K):
温度250℃300℃350℃
K2.0410.2700.012
(4)根据表中数据可判断△H______0 (填“>”、“=”或“<”).
(5)300℃时,将2molCO、3molH2和2molCH3OH充入容积为1L的密闭容器中,此时反应将__________(填序号):
A正向移动 B逆向移动 C处于平衡状态 D无法判断
(6)下列能说明上述反应达到化学平衡状态的标志是__________
A.恒温恒容下,混合气体的密度不在变化
B.达平衡时,v(CO)∶v(H2)∶v(CH3OH)=1∶2∶1
C.达平衡时,CH3OH浓度不再变化
D.单位时间内生产nmolCO同时生成2nmolH2
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