题目内容

近来,制备和利用氢气这一清洁能源已有多项成果。
(1)德国克莱斯公司成功研制了车载甲醇(CH3OH)制氢燃料电池工艺,其原理如下图所示,请观察此图回答
①燃料电池的正极反应式为____________________________。
②甲醇与流程图中任一反应物反应制取氢气的化学方程式________________________。
(2)美国Bay等工厂使用石油热裂解的副产物甲烷来制取氢气,其生产流程如下图
①此流程的第Ⅱ步反应为:CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g),该反应的化学平衡常数表达式为K=
________。
②此流程的第Ⅱ步反应的平衡常数随温度的变化如下表,在830℃、以表中的物质的量(单位为mol)投入恒容反应器发生上述反应,其中反应开始时,向正反应方向进行的有________(填实验编号)。
③若400 ℃时,第Ⅱ步反应生成1 mol氢气的热效应值为33.2(单位为kJ),第Ⅰ步反应的热化学方程式为:
CH4(g)+H2O(g)==3H2(g)+CO(g) ΔH=-103.3 kJ·mol-1 则400 ℃时,甲烷和水蒸气反应生成二氧化碳和氢气的热化学方程式为______________________。
(3)我国科学家研究了常温下利用Pt等催化剂在可见光作用下使水分解制氢气的方法,下图是三种催化剂在光照分解水实验中的效果比较图。能得出如图结果的实验方案是_____________________。
(1)①O2+2H2O+4e-==4OH-;②CH3OH+H2O==2CO2+3H2或2CH3OH+O2==2CO2+4H2或2CH3OH+
H2O==CO2+CO+5H2或4CH3OH+O2===2CO2+2CO+8H2
(2)①;②BC;③CH4(g)+2H2O(g)==CO2(g)+4H2(g) ΔH=-136.5 kJ·mol-1
(3)控制其他条件不变,每小时测定一次不同催化剂分解水产生氢气的体积,记录数据,作图分析
练习册系列答案
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近来,制备和利用氢气这一清洁能源已有多项成果.(1)德国克莱斯公司成功研制了利用甲醇CH3OH)车载制氢燃料电池工艺,其原理如图1所示,请观察此图回答:
①此碱性燃料电池的正极反应式为
O2+2H2O+4e-=4OH-
O2+2H2O+4e-=4OH-

②甲醇与水反应制取氢气的化学方程式
CH3OH+H2O?3H2+CO2
CH3OH+H2O?3H2+CO2

(2)美国Bay等工厂使用石油热裂解的副产物甲烷来制取氢气,其生产流程如图2:
①此流程的第II步反应为:CO(g)+H2O(g)
高温
H2(g)+CO2(g),平衡常数随温度的变化如下表.
温度/℃ 400 500 830 1000
平衡常数K 10 9 1 0.6
在830℃,n(CO)、n(H2O)、n(H2)、n(CO2)的物质的量分别是1、5、2、3投入恒容反应器发生上述反应,反应开始时,向
(填正、逆)反应方向进行.
②若400℃时,第Ⅱ步反应生成l mol氢气放出的热量为33.2kJ,第I步反应的热化学方程式为:CH4(g)+H2O(g)=3H2(g)+CO(g)△H=-103.3kJ?mol-1 则400℃时,甲烷和水蒸气反应生成二氧化碳和氢气的热化学方程式为
CH4(g)+2H2O(g)=CO2(g)+4H2(g)△H=-136.5kJ?mol-1
CH4(g)+2H2O(g)=CO2(g)+4H2(g)△H=-136.5kJ?mol-1

(3)工业上有一种用CO2来生产甲醇燃料的方法:
CO2(g)+3H2(g)
 
CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.0kJ?mol-1
将6molCO2和8molH2充入2L的密闭容器中,测得H2的物质的量随时间变化如图3所示(实线).
①a点正反应速率
大于
大于
(填大于、等于或小于)逆反应速率.
②求平衡时氢气的转化率
75%
75%
和该条件下反应的平衡常数K=
0.5
0.5

③仅改变某一实验条件再进行两次实验,测得H2的物质的量随时间变化如图3虚线所示,曲线I对应的实验条件改变是
升高温度
升高温度
,曲线II对应的实验条件改变是
增大压强
增大压强

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