题目内容

【题目】合成气(CO+H2)可利用甲烷与水蒸气重整反应制得。

(1)已知:①H2(g)+O2(g)=H2O(g) H1=-242kJmol-1

2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) H2=-576kJmol-1

CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) H3=-802.6KJmo1-1

则甲烷和水蒸气重整反应CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)△H4=____。该反应的活化能E1=240.1kJmol-1,则逆反应的活化能E2=____

(2)重整反应中CH4的平衡转化率与温度、压强关系[其中n(CH4):n(H2O)=11]如图1所示。

①图中A点的平衡常数KP=___(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数),比较ABC三点的平衡常数Kp(A)、KP(B)、KP(C)由大到小的顺序为___

②图中压强P1P2P3由大到小的顺序为___,理由是____

(3)在恒容密闭容器中充入2molCH4H2O(曲混合气体,且CH4H2O(g)的物质的量之比为x,相同温度下测得H2平衡产率与x的关系如图2所示。请比较ab两点CH4的转化率a___b点(填“=”下同),ac(CH4)___bc[H2O(g)]。当x=1时,下列叙述正确的是____(填序号)。

A.平衡常数K最大 BCH4的转化率最大

C.氢气的产率最大 D.合成气的浓度最大

【答案】+211.4kJmol-1 28.7kJmol-1 KpC)>KpB)>KpA P3P2P1 其他条件不变时,压强增大,平衡左移,甲烷的转化率减小 = CD

【解析】

(1)根据盖斯定律计算;正反应为吸热反应,正反应活化能等于逆反应活化能与反应热之和;
(2)用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数,平衡常数Kp等于生成物分压幂之积与反应物分压幂之积比值;
反应CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)为放热反应,温度越高,平衡常数越大;
CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)是气体体积增大的反应,由图知温度不变时压强P1P2P3下甲烷转化率逐渐减小;
(3)两种反应物存在,增加其中一种反应物的量,能使另一种反应物的转化率提高。

(1)(1)已知:①H2(g)+O2(g)=H2O(g)H1=-242kJmol-1

2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)H2=-576kJmol-1

CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)H3=-802.6KJmo1-1

由③-×3-×CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)H4=H3-H1×3-H2×=+211.4kJmol-1

正反应活化能等于逆反应活化能与反应热之和,逆反应的活化能E2=E1-H4=240.1kJmol-1-211.4kJmol-1=28.7kJmol-1,故答案为:+211.4kJmol-128.7kJmol-1

(2)①假设甲烷有1mol,水蒸气有1mol,则

平衡后混合气体的总量:(0.8+0.8+0.2+0.6)mol=2.4molP(CH4)=P(H2O)=×4.0MPa=MpaP(CO)=×4.0MPa=MpaP(H2)=×4.0MPa=1MpaA点的平衡常数Kp=

反应CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)为放热反应,温度升高,平衡右移,平衡常数增大,由图知,ABC三点温度依次升高,故平衡常数大小关系为Kp(C)Kp(B)Kp(A)

故答案为:Kp(C)Kp(B)Kp(A)

CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)是气体体积增大的反应,增大压强,平衡左移,甲烷转化率减小,由图知温度不变时压强P1P2P3下甲烷转化率逐渐减小,所以压强P1P2P3由大到小的顺序为P3P2P1,故答案为:P3P2P1;其他条件不变时,压强增大,平衡左移,甲烷的转化率减小;

(3)两种反应物存在,增加其中一种反应物的量,能使另一种反应物的转化率提高,aH2O的含量相对较大,所以aCH4的转化率更高;根据反应方程式分析,CH4H2O是按照11反应的,aCH42O的物质的量之比为911bCH4H2O的物质的量之比为119,所以二者平衡时aCH4的浓度等于bH2O(g)的浓度;

A.平衡常数K只与温度有关,温度不变,K不变,故A错误;

BH2O(g)浓度越大,X越小,CH4的转化率越大,故C错误;

C.由图知当x=1时,氢气的产率最大,故C正确;

D.当x=1时,合成气的浓度最大,故D正确。故答案为:>;=CD

练习册系列答案
相关题目

【题目】过氧乙酸(CH3COOOH)是一种高效消毒剂,具有很强的氧化性和腐蚀性,它可由冰醋酸与过氧化氢在一定条件下制得;它可以迅速杀灭多种微生物,包括多种病毒(如:SARS病毒、禽流感病毒)、细菌、真菌及芽孢。下面是市售过氧乙酸商品标签:

有关资料:H2O2是极弱的电解质,在酸性介质中才能稳定存在,是一种强氧化剂。过氧乙酸消毒液是由H2O2H2OCH3COOH及少量H2SO4混合后,反应生成过氧乙酸(CH3COOOH)CH3COOOH容易放出氧原子,它与空气中微生物机体作用,达到灭菌目的,是消毒液的主要成分。

(1)某研究性学习小组为了弄清配制过氧乙酸消毒液的甲、乙溶液的主要成分各是什么?进行以下科学探究,请你完成下列相关内容:

①提出假设:甲溶液的主要成分为_________,乙溶液的主要成分为_________

②实验验证:取甲、乙两种溶液少许,分别加入几滴_________试液,若①中假设正确,则甲溶液的现象为_____________________,乙溶液的现象为__________

(2)有关过氧乙酸的叙述正确的是_________ (填编号)

A.过氧乙酸与羟基乙酸(HOCH2COOH)互为同分异构体

B.过氧乙酸与苯酚混合使用可增强消毒效果

C.过氧乙酸与乙酸属于同系物

D.氧元素的化合价为-2

(3)实验室制备少量过氧乙酸,可由冰醋酸和过氧化氢在浓硫酸催化作用下制得,实验装置和步骤如下:

①在三颈烧瓶中加入一定量冰醋酸与浓H2SO4的混合液体,再缓缓加入适量30%的双氧水。

②不断搅拌并控制B中混合液的温度为2030℃至反应结束。

③接入冷凝管和抽气泵,在锥形瓶中收集得到产品。

请回答下列问题:

①仪器C的名称是_______________

②为更好地控制反应温度,应采用方法是_________________

③生成过氧乙酸的化学方程式为________________________________________

④碘量法取2.00mL过氧乙酸试样稀释成100mL,从中取出5.00mL,滴加酸性KMnO4溶液至恰好粉红色以除去残余H2O2,再加入10mL 10%KI溶液和几滴淀粉溶液,摇匀,反应完全后再用0.1000mol/LNa2S2O3标准液滴定至终点(反应方程式为2Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2NaI),共消耗14.30mL Na2S2O3标准液。该样品中过氧乙酸的物质的量浓度是_____mol/L。(结果保留小数点后两位)(提示:CH3COOOH+2I+2H+ =I2+CH3COOH +H2O

违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com

精英家教网