(15分)CO和H2的混合气体俗称合成气,是一种重要的工业原料气,工业上利用天然气(主要成分为CH4)与水进行高温重整制备合成气。

(1)已知:CH4、H2和CO的燃烧热(△H)分别为-890.3kJ/mol、-285.8kJ/mol和-283.0kJ/mol,且1mol液态水汽化时的能量变化为44.0kJ。用1 m3(标准状况)的甲烷与水蒸气在高温下反应制取合成气所需的热量为 (保留整数)。

(2)在一定温度下,向体积为2L的密闭容器中充入0.40mol CH4和0.60mol H2O(g),测得CH4(g)和H2(g)的物质的量浓度随时间变化如下表所示:

物质浓度

时间/min

0

1

2

3

4

CH4

0.2mol·L-1

0.13 mol·L-1

0.1 mol·L-1

0.1 mol·L-1

0.09 mol·L-1

H2

0 mol·L-1

0.2 mol·L-1

0.3 mol·L-1

0.3 mol·L-1

0.33 mol·L-1

①计算该反应第一次达平衡时的平衡常数K 。

②3min时改变的反应条件是 (只填一种条件的改变即可)。

(3)已知温度、压强、投料比X[n(CH4)/n(H2O)]对该反应的影响如图所示。

①图1中的两条曲线所示投料比的关系X1 X2(填“=”、“>”或“<”下同)。

②图2中两条曲线所示的压强比的关系:P1 P2。

(4)以天然气(设杂质不参与反应)、KOH溶液为原料可设计成燃料电池:

①放电时,负极的电极反应式为 。

②设装置中盛有100.0mL 3.0mol/L KOH溶液,放电时参与反应的氧气在标准状况下的体积为8.96L,放电过程中没有气体逸出,则放电完毕后,所得溶液中各离子浓度由大到小的关系为 。

【化学——选修2:化学与技术】(15分)工业上以黄铁矿为原料生产硫酸主要分为三个阶段进行,即煅烧、催化氧化、吸收。请回答下列问题:

(1)煅烧黄铁矿形成的炉气必须经除尘、洗涤、干燥后进入 (填设备名称),其主要目的是 。

(2)催化氧化所使用的催化剂钒触媒(V2O5)能加快二氧化硫氧化速率,此过程中产生了一连串的中间体(如图),其中a、c二步反应的化学方程式可表示为: 、 。

(3)550℃时,SO2转化为SO3的平衡转化率(α)与体系总压强(P)的关系如图所示,则:将2.0mol SO2和1.0mol O2置于5L密闭容器中,反应达平衡后,体系总压强为0.10M Pa,A与B表示不同压强下的SO2转化率,通常情况下工业生产中采用常压的原因是: 。

(4)为循环利用催化剂,科研人员最新研制了一种离子交换法回收钒的新工艺,回收率达91.7%以上。已知废钒催化剂中含有V2O5、VOSO4及不溶性残渣,查阅资料知:VOSO4可溶于水,V2O5难溶于水,NH4VO3难溶于水。该工艺的流程如图如下:

则反应①②③④中属于氧化还原反应的是 (填数字序号),反应①的离子方程式为 ,该工艺中反应③的沉淀率(又称沉钒率)是回收钒的关键之一,沉钒率的高低除受溶液pH影响外,还需要控制氯化铵系数(NH4Cl加入质量与料液中V2O5的质量比)和温度。根据下图试建议控制氯化铵系数和度: 、 。

 0  145621  145629  145635  145639  145645  145647  145651  145657  145659  145665  145671  145675  145677  145681  145687  145689  145695  145699  145701  145705  145707  145711  145713  145715  145716  145717  145719  145720  145721  145723  145725  145729  145731  145735  145737  145741  145747  145749  145755  145759  145761  145765  145771  145777  145779  145785  145789  145791  145797  145801  145807  145815  203614 

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