题目内容

甲烷作为一种新能源在化学领域应用广泛,请回答下列问题:
(1)高炉冶铁过程中,甲烷在催化反应室中产生水煤气(CO和H2)还原氧化铁,有关反应为:CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g) ΔH=+260 kJ·mol-1
已知:2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)  ΔH=-566 kJ·mol-1
则CH4与O2反应生成CO和H2的热化学方程式为_______________________________
(2)如下图所示,装置Ⅰ为甲烷燃料电池(电解质溶液为KOH溶液),通过装置Ⅱ实现铁棒上镀铜。

①a处应通入________(填“CH4”或“O2”),b处电极上发生的电极反应式是______________________________
②电镀结束后,装置Ⅰ中溶液的pH________(填写“变大”“变小”或“不变”,下同),装置Ⅱ中Cu2+的物质的量浓度________;
③电镀结束后,装置Ⅰ溶液中的阴离子除了OH-以外还含有________(忽略水解);
④在此过程中若完全反应,装置Ⅱ中阴极质量变化12.8 g,则装置Ⅰ中理论上消耗甲烷________L(标准状况下)。
(1)2CH4(g)+O2(g)=2CO(g)+4H2(g)
ΔH=-46 kJ·mol-1
(2)①CH4 O2+2H2O+4e-=4OH- ②变小
不变 ③CO ④1.12
(1)根据盖斯定律,将第一个热化学方程式乘以2,与第二个相加得2CH4(g)+O2(g)=2CO(g)+4H2(g) ΔH=-46 kJ·mol-1。
(2)由于Fe棒上镀Cu,则    Cu棒发生氧化反应,作阳极,b电极作正极,a电极作负极,CH4在a处通入,O2在b处通入,由于KOH作电解质溶液,则b极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-;电镀过程中电解质溶液不参与电极反应,各离子浓度均不变;CH4燃料电池中的化学方程式为CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O,可得溶液中存在CO,再由电子守恒得CH4~4Cu,则12.8 g Cu的物质的量为0.2 mol,消耗CH4为=0.05 mol,在标准状况下的体积为0.05 mol×22.4 L·mol-1=1.12 L。
练习册系列答案
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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”)。
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(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
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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
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A.0.6 mol、1.0 mol、0.5 mol、1.0 mol  
B. 0.6 mol、2.0 mol、0 mol、0 mol
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(4)将燃煤废气中的CO2转化为甲醚的反应原理为:
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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=)。
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