题目内容

天然气、重油、煤都可以与水反应制得氢气。下表是某合成氨厂采用不同原料时的相对投资费用和能量消耗的数据。

原料
天然气
重油
煤
相对投资费用
1.0
1.5
2.0
能量消耗/J·t－1
28×109
38×109
48×109
 
请回答下列问题。
(1)依据上表信息，你认为采用________为原料最好。
(2)请写出甲烷在高温、催化剂的作用下与水蒸气反应生成氢气和一氧化碳的化学方程式：
____________________________________________
(3)已知C(s)、CO(g)和H2(g)完全燃烧的热化学方程式分别为：
C(s)＋O2(g)=CO2(g)；ΔH＝－394 kJ·mol－1①
2CO(g)＋O2(g)=2CO2(g)；ΔH＝－566 kJ·mol－1②
2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)；ΔH＝－484 kJ·mol－1③
试写出由C与水蒸气在高温条件下反应生成氢气与一氧化碳的热化学方程式：__________________________________。

(1)天然气
(2)CH4＋H2OCO＋3H2
(3)C(s)＋H2O(g)=CO(g)＋H2(g)；ΔH＝＋131 kJ·mol－1

解析

练习册系列答案
相关题目

光气( COCl2)在塑料、制革、制药等工业中有许多用途，工业上采用高温下CO与C12在活性炭催化下合成。
（1）实验室中可用氯仿(CHC13)与双氧水直接反应制备光气，其反应的化学方程式为                      ；
（2）工业上利用天然气(主要成分为CH4)与CO2进行高温重整制备CO，已知CH4、H2和CO的燃烧热(△H)分别为?890.3kJ?mol?1、?285. 8 kJ?mol?1和?283.0 kJ?mol?1，则1molCH4与CO2反应的热化学方程式是                                               
（3）COCl2的分解反应为COCl2(g)Cl2(g)＋CO(g) △H=＋108kJ·mol－1。反应体系达到平衡后，各物质的浓度在不同条件下的变化状况如下同所示(第10min到14min的COCl2浓度变化曲线未示出)：

①比较第2 min反应温度T（2）与第8min反应温度T（8）的高低：T（2） ____ T（8）(填“<”、“>”或“=”)
②比较反应物COCl2在5?6min和15?16 min时平均反应速率的大小：v(5?6)
          v(15?16)(填“<”、“>”或“=”)，原因是               。
③计算反应在第8 min时的平衡常数K=          ；（列出计算过程，结果保留两位小数）

煤气化和液化是现代能源工业中重点考虑的能源综合利用方案。最常见的气化方法为用煤生产水煤气，而当前比较流行的液化方法为用煤生产CH3OH。
(1)已知：CO2(g)＋3H2(g)=CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH1
2CO(g)＋O2(g)=2CO2(g)　ΔH2
2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)　ΔH3
则反应CO(g)＋2H2(g)=CH3OH(g)的ΔH＝______。
(2)如图是该反应在不同温度下CO的转化率随时间变化的曲线。

①T1和T2温度下的平衡常数大小关系是K1________K2(填“＞”、“＜”或“＝”)。
②由CO合成甲醇时，CO在250 ℃、300 ℃、350 ℃下达到平衡时转化率与压强的关系曲线如下图所示，则曲线c所表示的温度为________ ℃。实际生产条件控制在250 ℃、1.3×104 kPa左右，选择此压强的理由是____________。

③以下有关该反应的说法正确的是________(填序号)。
A．恒温、恒容条件下，若容器内的压强不发生变化，则可逆反应达到平衡
B．一定条件下，H2的消耗速率是CO的消耗速率的2倍时，可逆反应达到平衡
C．使用合适的催化剂能缩短达到平衡的时间并提高CH3OH的产率
D．某温度下，将2 mol CO和6 mol H2充入2 L密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得c(CO)＝0.2 mol·L－1，则CO的转化率为80%
(3)一定温度下，向2 L固定体积的密闭容器中加入1 mol CH3OH(g)，发生反应：CH3OH(g)CO(g)＋2H2(g)，H2的物质的量随时间变化的曲线如图所示。

0～2 min内的平均反应速率v(CH3OH)＝__________。该温度下，反应CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)的平衡常数K＝__________。相同温度下，若开始时加入CH3OH(g)的物质的量是原来的2倍，则__________(填序号)是原来的2倍。
A．平衡常数                 B．CH3OH的平衡浓度
C．达到平衡的时间               D．平衡时气体的密度

随着大气污染的日趋严重，“节能减排”，减少全球温室气体排放，研究NOx、SO2、CO等大气污染气体的处理具体有重要意义。
（1）如图是在101 kPa，298K条件下1mol NO2和1mol CO反应生成1mol CO2和1mol NO过程中的能量变化示意图。

已知：

请写出NO与CO反应生成无污染气体的热化学方
程式：                             。
（2）将0.20 mol N02和0.10 mol CO充入一个容积恒定为1L的密闭容器中发生反应，在不同条件下，反应过程中部分物质的浓度变化状况如图所示。

①下列说法正确的是          （填序号）。
a．容器内的压强不发生变化说明该反应达到乎衡
b．当向容器中再充人0． 20 mol NO时，平衡向正反应方向移动，K增大
c．升高温度后，K减小，N02的转化率减小
d．向该容器内充人He气，反应物的体积减小，浓度增大，所以反应速率增大
②计算产物NO在0～2 min内平均反应速率v（NO）=         mol·L-1·min-1
③第4 min时改变的反应条件为      （填“升温’’、“降温’’）。
④计算反应在第6 min时的平衡常数K=      。若保持温度不变，此时再向容器中充人CO、NO各0．060 mol，平衡将           移动（填“正向”、“逆向”或“不”）。
（3）有学者想以如图所示装置用原电池原理将SO2转化为重要的化工原料。其负极反应式为       ，当有0.25 mol SO2被吸收，则通过质子（H+）交换膜的H+的物质的量为     mol。

2013年雾霾天气多次肆虐我国中东部地区。其中汽车尾气和燃煤尾气是造成空气污染的原因之一。
（1）汽车尾气净化的主要原理为：2NO(g)+2CO2CO2(g)+N2(g)
①对于气相反应，用某组分（B）的平衡压强（PB）代替物质的量浓度（CB）也可以表示平衡常数（记作KP），则该反应的KP=-                。
②该反应在低温下能自发进行，该反应的ΔH            0。（选填“>”、“<”）
③在某一绝热、恒容的密闭容器中充入一定量的NO、CO发生上述反应，测得正反应的速率随时间变化的曲线如图所示（已知：t2 --tl=t3－t2）。

则下列说法不正确的是         。（填编号）
A．反应在c点未达到平衡状态
B．反应速率a点小于b点
C．反应物浓度a点大于b点
D．NO的转化率：tl～t2>t2～t3
（2）煤的综合利用、使用清洁能源等有利于减少环境污染。合成氨工业原料气的来源之一水煤气法，在催化剂存在条件下有下列反应：
①
②
③
①△H3和△H1、△H2的关系为△H3=            。
②在恒温条件下，将l mol CO和1 mol H2O（g）充入某固定容积的反应容器，达到平衡时有50%的CO转化为CO2。在tl时保持温度不变，再充入1 mol H2O（g），请在图中画出tl时刻后H2的体积分数变化趋势曲线。

③甲醇汽油可’以减少汽车尾气对环境的污染。
某化工厂用水煤气为原料合成甲醇，恒温条件下，在体积可变的密闭容器中发生反应：CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)到达平衡时，测得CO、H2、CH3OH分别为1 mol、1 mol、1 mol，容器的体积为3L，现往容器中继续通人3 mol CO，此时v（正）         v（逆）（选填‘‘>”、“<’’或“=”），判断的理由        。

目前，“低碳经济”备受关注，CO2的产生及有效开发利用成为科学家研究的重要课题。试运用所学知识，解决下列问题：
（1）已知某反应的平衡表达式为：它所对应的化学反应为：__  ___
（2）—定条件下，将C(s)和H2O(g)分别加入甲、乙两个密闭容器中，发生（1）中反应：其相关数据如下表所示：

容器
容积/L
温度/℃
起始量/mol
平衡量/mol[
达到平衡所需时间/min
C(s)
H2O(g)
H2(g)
甲
2
T1
2
4
3.2
8
乙
1
T2
1
2
1,2
3
 
①T10C时，该反应的平衡常数K=_______
②乙容器中，当反应进行到1.5min时，H2O(g)的物质的量浓度_______ (填选项字母）。
A．="0.8" mol·L-1    B．=1.4 mol·L-1    C．<1.4 mol·L-1    D．>1.4 mol·L-1
③丙容器的容积为1L，T1℃时，按下列配比充入C(s)、H2O(g)、CO2(g)和H2(g)， 达到平   衡时各气体的体积分数与甲容器完全相同的是_______(填选项字母）。
A.0.6 mol、1.0 mol、0.5 mol、1.0 mol  
B． 0.6 mol、2.0 mol、0 mol、0 mol
C.1.0 mol、2.0 mol、1.0 mol、2.0 mol      
D． 0.25 mol、0.5 mol、0.75 mol、1.5 mol
（3）在一定条件下，科学家利用从烟道气中分离出CO2与太阳能电池电解水产生的H2合成甲醇，已知CH3OH、H2的燃烧热分别为：△H＝－725.5kJ/mol、△H＝－285.8kJ/mol，写出工业上以CO2、H2合成CH3OH的热化学方程式：                              。
（4）将燃煤废气中的CO2转化为甲醚的反应原理为：
2CO2(g）+ 6H2(g）CH3OCH3(g）+ 3H2O(g)
已知一定压强下，该反应在不同温度、不同投料比时，CO2的转化率见下表：
投料比[n(H2）/ n(CO2)]
500 K
600 K
700 K
800 K
1.5
45%
33%
20%
12%
2.0
60%
43%
28%
15%
3.0
83%
62%
37%
22%
 
①该反应的焓变△H  0，熵变△S___0（填＞、＜或＝）。
②用甲醚作为燃料电池原料，在碱性介质中该电池负极的电极反应式              。若以1.12 L·min-1（标准状况）的速率向该电池中通入甲醚（沸点为-24.9 ℃），用该电池电解500 mL 2 mol·L-1 CuSO4溶液，通电0.50 min后，理论上可析出金属铜        g。

11.2 g KOH的稀溶液与1 L 0.1 mol·L-1的H2SO4溶液反应放出11.46 kJ的热量,该反应的热化学方程式为　　　　　　　　,则KOH与H2SO4的中和热为　　　　。 

工业上常常利用反应①来生产环氧乙烷，但是伴随副反应②。
①C2H4(g)+O2(g) →; △H1   ②C2H4(g)+3O2(g) → 2CO2(g)+2H2O(g); △H2
（1）写出环氧乙烷充分燃烧的热化学反应方程式。答：____________________________；
（2）工业生产中，可通过某一措施来加快反应①而对反应②影响较小，从而提高环氧乙烷的生产效率。工业生产采取的这种措施是_______________。
A．升高反应体系的温度B．增大体系中氧气的浓度
C．使用合适的催化剂D．降低反应体系的压强
（3）已知C=C、O=O、C—C键能分别为a kJ·mol-1、b kJ·mol-1、c kJ·mol-1，则环氧乙烷中C—O键能为            kJ·mol-1；
（4）反应②可以设计成燃料电池，若以酸做电解质溶液，负极反应式是                。

某实验小组用燃烧分析法测定某有机物中碳和氢等元素的含量，随后又对其进行了性质探究。将已称量的样品置于氧气流中，用氧化铜作催化剂，在高温条件下样品全部被氧化为水和二氧化碳，然后分别测定生成的水和二氧化碳。实验可能用到的装置如下图所示，其中A、D装置可以重复使用。

请回答下列问题：
（1）请按气体流向连接实验装置B→        →C→A→D→        （用装置编号填写）。
（2）B装置中制O2时所用的药品是                                            。实验中，开始对C装置加热之前，要通一段时间的氧气，目的是                                    ；停止加热后，也要再通一段时间的氧气，目的是                                   .。
（3）已知取2.3g的样品X进行上述实验，经测定A装置增重2.7g，D装置增重4.4g。试推算出X物质的实验式                          。
（4）该小组同学进一步实验测得：2.3g的 X与过量金属钠反应可放出560mLH2（已换算成标准状况下），且已知X分子只含一个官能团。查阅资料后，学生们又进行了性质探究实验：实验一：X在一定条件下可催化氧化最终生成有机物Y；实验二：X与Y在浓硫酸加热条件下生成有机物Z。则：①写出实验二中反应的化学方程式                                      。
② 除去Z中混有的Y所需的试剂和主要仪器是             、             。
（5）若已知室温下2.3g液态X在氧气中完全燃烧生成二氧化碳气体和液态水时可放出68.35kJ的热量，写出X在氧气中燃烧的热化学方程式                                         。

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