题目内容

【题目】氢气作为清洁能源有着广泛的应用前景,采用天然气制备氢气的流程如下。

请回答下列问题:

.蒸汽转化:在催化剂的作用下,水蒸气将CH4氧化,结合图表信息回答问题。

(1)该过程的热化学方程式是__________

(2)平衡混合物中CO的体积分数与压强的关系如图所示,判断T1T2的大小关系:T1_______T2(“>”“<”“=”),并说明理由__________

(3)一定温度下,在1L恒容的密闭容器中充入1mol CH41mol水蒸气充分反应达平衡后,测得反应前后容器中气体的物质的量之比是3:4,计算该条件下反应的平衡常数为______________

.CO变换:500℃时,CO进一步与水反应生成CO2H2

.模拟H2提纯工艺:将CO2H2分离得到H2的过程如下:

依据图示信息回答:

(4)吸收池中发生反应的离子方程式是_________

(5)写出电解池中阳极发生的电极反应式________;结合化学用语说明K2CO3溶液再生的原因_________

【答案】 > 根据热化学方程式可知,升高温度,平衡正向移动, CO的体积分数增大;再对应图像,压强一定时,则T1>T2 0.75 阴极放电发生反应:产生的OH-与电解液中的碳酸氢根发生反应:,实现了K2CO3溶液的再生

【解析】

.(1)由图可知,反应为吸热反应,H=2582kJ/mol-2378kJ/mol=+204kJ/mol,据此书写热化学方程式;

(2)根据压强和温度对化学平衡的影响分析;

(3)由三段式分析,计算该条件下反应的平衡常数;

. 由图可知,吸收池中二氧化碳与碳酸钾溶液的反应得到碳酸氢钾,据此书写离子方程式。

Ⅰ.(1) 由图可知,1mol甲烷、1mol水蒸气生成1molCO3mol氢气吸收热量(25822378)kJ=204kJ,故热化学方程式为:,故答案为:

(2)该反应为吸热反应,升高温度,平衡正向移动,所以相同压强下,温度越高,CO的体积分数越大,故T1>T2,故答案为:>;根据热化学方程式可知,升高温度,平衡正向移动, CO的体积分数增大,再对应图像,压强一定时,则T1>T2

(3) 一定温度下,在1L恒容的密闭容器中充入1molCH41mol的水蒸气充分反应达平衡后,测得反应前后容器中气体的物质的量之比是3:4,设消耗甲烷物质的量x,据此计算:

x=mol,则平衡时各物质的浓度分别为:c(CH4)=c(H2O)=mol/Lc(CO)=mol/Lc(H2)=1mol/L,则该反应的平衡常数K==0.75,故答案为:0.75

Ⅲ.(4)由图可知,吸收池中氢气并未反应,二氧化碳被吸收进入惰性电极电解池,即吸收池中为二氧化碳与碳酸钾溶液的反应,离子方程式为:CO32-+CO2+H2O=2HCO3-,故答案为:CO32-+CO2+H2O=2HCO3-

(5)HCO3存在电离平衡:HCO3H++CO32,阴极H+放电浓度减小平衡右移,CO32-再生,阴极反应:2H2O2e=H2OH-,阳极反应:HCO3-+OH-═CO32-+H2O,使碳酸钾溶液得以再生,故答案为:;阴极放电发生反应:产生的OH-与电解液中的碳酸氢根发生反应:,实现了K2CO3溶液的再生。

练习册系列答案
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【题目】ZnFe及其化合物在生产生活中应用比较广泛。工业上利用锌焙砂(主要含ZnOZnFe2O4,还含有少量FeOCuO等杂质)制取金属锌的工艺流程如下:

(1)为了提高酸浸效率,可采用的措施有___________________________________(任答两条)

写出ZnFe2O4溶于酸的离子方程式____________________________________

(2)向净化Ⅰ操作中加入ZnO的目的___________________________________

(3)若净化后的溶液中Cu2+浓度为1×10-12mol/L,则净化后溶液中Zn2+浓度为__________(已知:室温下Ksp(ZnS)=1.6×10-24, Ksp(CuS)=6.4×10-36)

(4)“电解工艺制锌时Zn2+利用率较低,废液中有大 量的Zn2+ 残留。某化工厂拟采用改变酸锌比净化废液的方式来提高原料的利用率,降低成本。如图是工业生产中不同酸锌比时净化液利用率对电解时直流电耗能影响关系图。根据图分析,该工厂净化废液时的最佳酸锌比为______

A. 5:1 B.6:1 C.7:1 D.10:1

(5)ZnFe2O4是一种性能优良的软磁材料,工业上常利用ZnFe2(C2O4)3·6H2O隔绝空气加热分解制备,该晶体的热分解化学方程式为_______________________________________。测热分解后产品中ZnFe2O4的质量分数方法如下:取a克产品用H2SO4溶解后加入足量KI溶液充分反应,调溶液至弱酸性,再加入淀粉指示剂,用c mol/L Na2S2O3标准溶液滴定,用去此标准溶液v mL时,刚好到达滴定终点,则此产品中ZnFe2O4的质量分数为____________(acv表示)(已知:I2+2S2O32=2I+S4O62)

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