【题目】“十三五”期间,云南省将推进8条支线天然气管道的建设,促成云南真正迈入“气化时代”。根据下列有关天然气的研究和应用回答问题:
(l)在一定温度和压强下,由最稳定单质生成lmol化合物的焓变称为该物质的摩尔生成焙。根据此定义,稳定单质的摩尔生成焓为0。某些化合物的摩尔生成焓如下表所示:
化合物 | CO2 | CH4 | CO |
摩尔生成焓(kJ·mol) | -395 | -74.9 | -110.4 |
CH4(g)与CO2(g)反应生成CO(g)和H2(s)的热化学方程式为______。
(2)若上述反应分Ⅰ、Ⅱ两步进行,其能量曲线如图1所示。则总反应的反应速率取决于反应_______(填“I”或“Ⅱ”)。
(3)一定温度下反应:CO2(g)+CH4(g) 2CO(g)+2H2(g)的平衡常数表达式Kp=___(用平衡分压代替平衡浓度表示).
(4)在压强为p1、p2、p3的三个恒压密闭容器中分别通入1.0molCH4(g)与1.0mol CO2(g),发生反应:CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g).测得平衡时CH4的体积分数与温度、压强的关系如图2所示。
① a点时CH4的转化率为_______。
② 压强p1、p2、p3由大到小的顺序为______,判断理由是_____。
温度为Tl℃、压强为P3时,b点处v(正)_____v(逆)(填“<”、“>”或“=”)。
(5)某种燃料电池以熔融碳酸钠、碳酸钾为电解质,其工作原理如图3所示,该电池负极的电极反应式为________。若电极B附近通入1m3空气(假设空气中O2的体积分数为20% )并完全反应,理论上可消耗相同条件下CH4的体积为_______m3。
【题目】一氧化碳、二氧化碳的利用具有十分重要的意义,科学家提出以下几个设想:
Ⅰ.二氧化碳与氢气在催化剂作用下可制取低碳烯烃。在一恒容密闭容器中分别投入1molCO2、3molH2,发生反应:2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g) △H;在不同温度下,用传感技术测出平衡时H2的物质的量变化关系如图所示。
(1)△H____________ (填“>”“<”或“不能确定”)0。
(2)若测试中体系内无氧气产生,试结合图示推断热稳定性:C2H4_______(填“>” “<”或“不能确定”)H2O。
Ⅱ.甲醇是重要的化学工业基础原料和清洁液体燃料。工业上可利用CO或CO2来生产燃料甲醇。已知甲醇制备的有关化学反应以及在不同温度下的化学反应平衡常数如下表所示:
化学反应 | 平衡 常数 | 温度℃ | |
500 | 800 | ||
①2H2(g)+CO(g) CH3OH(g) | K1 | 2.5 | 0.15 |
②H2(g)+CO2(g) H2O (g)+CO(g) | K2 | 1.0 | 2.50 |
③3H2(g)+CO2(g)CH3OH(g)+H2O (g) | K3 |
(1)某温度下反应①中H2的平衡转化率(a)与体系总压强(P)的关系,如左下图所示。则平衡状态由A变到B时,平衡常数K(A)_____________K(B)(填“>”、“<”或“=”)。据反应①与②可推导出K1、K2与K3之间的关系,则K3=_______(用K1、K2表示)。
(2)在3 L容积可变的密闭容器中发生反应②,已知
当曲线Ⅰ变为曲线Ⅲ时,改变的条件是_____________________。
(3)一种甲醇燃料电池,使用的电解质溶液是2mol·L-1的KOH溶液。
请写出加入(通入)b物质一极的电极反应式_________________;每消耗6.4g甲醇转移的电子数为_______________。
(4)一定条件下甲醇与一氧化碳反应可以合成乙酸。通常状况下,将a mol/L的醋酸与b mol/LBa(OH)2溶液等体积混合后,溶液中:2c(Ba2+)= c(CH3COO-),用含a和b的代数式表示该混合溶液中醋酸的电离常数Ka为________________。