工业上利用天然气(主要成分是CH4)与H2O进行高温重整制备合成气(CO+H2),CO和H2在一定条件下能制备甲醛、甲醚等多种有机物。已知CH4、H2和CO的燃烧热(△H)分别为-890.3 kJ·mol-1、-285.8 kJ·mol-1和-283.0 kJ·mol-1;18.0 g水蒸气液化时的能量变化为44.0 kJ。
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(1)写出甲烷与水蒸气在高温下反应制合成气的热化学方程式 。
(2)在一定条件下,向体积固定为2 L的密闭容器中充人0.40mol CH4(g)和0.60mol H2O(g),测得CH4(g)和H2(g)的物质的量浓度随时间变化的曲线如图所示。3 min时改变条件,反应进行到4 min时,体系中各物质的物质的量如下表所示:
t/min | n(CH4)/mol | n(H2O)/mol | n(CO)/mol | n(H2)/mo1 |
4 | 0.18 | 0.38 | 0.22 | 0.66 |
则3~4min之间,平衡向 (填“正”或“逆”)反应方向移动,3min时改变的条件是 。
(3)已知温度、压强和碳水比
对该反应的影响如图所示。
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①图1中,两条曲线所示温度的关系:t1 t2(填“>”、“<”或“=”,下同)
②图2中,两条曲线所示碳水比的关系:x1 x2
③图3中,两条曲线所示压强的关系:p1 p2
(4)以天然气(假设杂质不参与反应)为原料的燃料电池示意图如图所示。
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①放电时,正极的电极反应式为
②假设装置中盛装100.0 mL 3.0mol·L-1KOH溶液,放电时参与反应的氧气在标准状况下体积为8 960 mL。放电完毕后,电解质溶液中各离子浓度的大小关系为 。
为实现下列实验目的,依据下表提供的主要仪器,所用试剂合理的是
选项 | 实验目的 | 主要仪器 | 试剂 |
A | 分离Br2和CCl4的混合物 | 分液漏斗、烧杯 | Br2和CCl4的混合物、蒸馏水 |
B | 实验室制取H2 | 试管、带导管的橡皮塞 | 锌粒、稀HNO3 |
C | 鉴别葡萄糖和蔗糖 | 试管、烧杯、酒精灯 | 葡萄糖溶液、蔗糖溶液、 银氨溶液 |
D | 测定NaOH溶液的浓度 | 滴定管、锥形瓶、烧杯 | NaOH溶液、 0.100 0 mol·L-1盐酸 |