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工业常用燃料与水蒸气反应制备H2和CO, 再用H2和CO合成甲醇。

(1)制取H2和CO通常采用:C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)  △H=+131.4 kJ·mol-1,下列判断正确的是        

a.该反应的反应物总能量小于生成物总能量

b.标准状况下,上述反应生成1L H2气体时吸收131.4 kJ的热量

c.若CO(g)+H2(g)C(s)+H2O(1)  △H=-QkJ·mol-1,则Q<131.4

d.若C(s)+CO2(g)2CO(g)  △H1;CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)  △H2 则:△H1+△H2=+131.4 kJ·mol-1

(2)甲烷与水蒸气反应也可以生成H2和CO,该反应为:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)

已知在某温度下2L的密闭绝热容器中充入2.00mol甲烷和1.00mol水蒸气,测得的数据如下表:    

不同时间各物质的物质的量/mol

0 min

2min

4min

6min

CH4

2.00

1.76

1.60

n2

H2

0.00

0.72

n1

1.20

根据表中数据计算:

①0 min ~ 2min 内H2的平均反应速率为       

②达平衡时, CH4的转化率为       。在上述平衡体系中再充入2.00mol甲烷和1.00mol 水蒸气,达到新平衡时H2的体积分数与原平衡相比       (填“变大”、“变小”或“不变”),可判断该反应达到新平衡状态的标志有______。(填字母)

a.CO的含量保持不变                 b.容器中c(CH4)与c(CO)相等

c.容器中混合气体的密度保持不变       d.3ν(CH4)=ν(H2

(3)合成甲醇工厂的酸性废水中含有甲醇(CH3OH),常用向废液中加入硫酸钴,再用微生物电池电解,电解时Co2+被氧化成Co3+,Co3+把水中的甲醇氧化成CO2,达到除去甲醇的目的。工作原理如下图( c为隔膜,甲醇不能通过,其它离子和水可以自由通过)。

①a电极的名称为               

②写出除去甲醇的离子方程式                                

③微生物电池是绿色酸性燃料电池,写出该电池正极的电极反应式为                   


(1)ad(2)① 0.18mol·L-1·min-1  ②  20%;变小;ad(3)①阳极②6Co3++CH3OH+H2O=6Co2++CO2+6H+。③4H++O2+4e-=2H2O 。(每空2分,共16分)


练习册系列答案
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己二酸是一种重要的有机二元酸,主要用于制造尼龙66纤维和尼龙66树脂,在实验室中可通过环己醇的氧化反应来制备。反应原理:

+8HNO33HOOC(CH2)4COOH+8NO+7H2O,反应装置(部分夹持装置和热源已省略)如图所示。

实验步骤:

I.在60mL三颈烧瓶中加入16.0mL50%硝酸(1.31g·cm-1)和微量(0.01g)偏钒酸铵,瓶的正口安装电动搅拌器,两侧口分别安装仪器a和b。用仪器b滴加5.3mL环己醇,搅拌器用玻璃搅拌棒,仪器a另一端连接气体吸收装置,用纯碱液作吸收溶液。

II.首先将瓶内液体加热到50左右,开动搅拌器,滴入环己醇(0.9624g·cm-1),使反应处于微沸状态,滴加完毕后于90左右水浴加热20分钟,至反应完毕。

III.趁热倒出瓶中混合液于烧杯内,烧杯置于冰水浴中,静置冷却,析出产品,过滤,用少量冷水洗涤沉淀,干燥后称重。

IV.将粗产品在水中进行重结晶操作。

请回答下列问题:

(1)仪器a的名称是_________________。仪器b在使用前应_________________。

(2)偏钒酸铵的作用是_______________。

(3)反应完成后,趁热倒出反应液的目的是___________________。

(4)本实验中己二酸的理论产量为______________g。

(5)用纯碱液吸收尾气时发生的相关化学反应为:

2NO2+Na2CO3=NaNO2+NaNO3+CO2    ①

NO+NO2+Na2CO3=2NaNO2+NaNO3+CO2  ②

现用1000g质量分数为21.2%的纯碱吸收液吸收尾气,每产生22.4L(标准状况下)CO2 时,吸收液质量就增加44g,则吸收液中NaNO2和NaNO3的物质的量之比为_________。

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