5.工业上由焦炭或天然气制氢气的过程中会产生一氧化碳.为了除去氢气中混有的一氧化碳,可在催化剂存在的条件下将一氧化碳与水蒸气发生反应:
CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)△H=-41.0kJ•mol-1
该反应在工业上被称为“一氧化碳变换”.
(1)写出该反应的平衡常数表达式:K=$\frac{c(C{O}_{2})•c({H}_{2})}{c(CO)•c({H}_{2}O)}$.
K(200℃)>K(300℃)(填“>”、“=”或“<”).
(2)恒温恒容条件下,以下能说明该反应达到平衡状态的是a(填字母序号).
a.ν消耗(CO)=ν生成(H2O)                b.c(CO2)=c(CO)
c.混合气体的总物质的量不再改变           d.混合气体的密度不再改变
(3)某温度下,在一个容积为10L的密闭容器中加入1mol CO和4mol H2O(g),反应经20min后达到平衡,测得平衡时CO2的物质的量为0.8mol,该时间范围内反应的平均速率ν (CO )=0.004mol•L-1•min-1;平衡常数K的数值为1.
(4)某工业合成氨的原料气组成为:H2 40%、N2 20%、CO 30%、CO210%(均为体积分数).现采用“一氧化碳变换”法,向上述原料气中加入水蒸气,将其中的CO除去.已知不同温度及反应物投料比($\frac{n({H}_{2}O)}{n(CO)}$)下,变换后平衡混合气体中CO的体积分数如下表所示:
 投料比
CO的体积分数%
温度/℃
$\frac{n({H}_{2}O)}{n(CO)}$=1$\frac{n({H}_{2}O)}{n(CO)}$=3$\frac{n({H}_{2}O)}{n(CO)}$=5
200
250
300
350
1.70
2.73
6.00
7.85
0.21
0.30
0.84
1.52
0.02
0.06
0.43
0.80
①从表中数据可以得到控制不同条件时CO的转化率的变化规律.能使CO的转化率升高,可改变的条件是降低温度、增大反应物投料比(或原料气中水蒸气的比例).
②温度是一氧化碳变换工艺中最重要的工艺条件,实际生产过程中将温度控制在300℃左右,其原因是提高温度,会提高反应速率,但平衡逆向移动,CO的转化率下降,实际生产过程中应该综合考虑速率和平衡两个方面.
4.开发新能源是解决环境污染的重要举措,其中甲醇、甲烷是优质的清洁燃料,可制作燃料电池.            
(1)已知:①2CH3OH(l)+3O2(g)═2CO2(g)+4H2O(g)△H1=-1274.0kJ/mol
②2CO(g)+O2(g)═2CO2(g)△H2=-566.0kJ/mol
③H2O(g)═H2O(l)△H3=-44kJ/mol.
甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l)△H=-442KJ/mol.
(2)生产甲醇的原料CO和H2可由反应CH4(g)+H2O(g)$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CO(g)+3H2(g)△H>0得到.
①一定条件下CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如图甲.则P1<P2(填“<”、“>”或“=”,下同).A、B、C三点处对应平衡常数(KA、KB、KC)的大小顺序为KA<KB<KC

②100°C时,将1molCH4和2molH2O通入容积为1L的定容密闭容器中发生反应,能说明该反应已经达到平衡状态的是ac(填序号).
a.容器的压强恒定   b.容器内气体密度恒定
c.3v(CH4)=v(H2)   d.单位时间内消耗0.1molCH4同时生成0.3molH2
(3)甲醇燃料电池(简称DMFC)由于结构简单、能量转化率高、对环境无污染,可作为常规能源的替代品而越来越受到关注.DMFC工作原理如图乙所示:通入a气体的电极是原电池的负极(填“正”“负”),其电极反应式为CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+
(4)某研究小组将两个甲烷燃料电池串联后作为电源,进行饱和氯化钠溶液电解实验,如图丙所示U形管中氯化钠溶液的体积为800ml.闭合K后,若每个电池甲烷用量均为0.224L(标况),且反应完全,则理论上通过电解池的电量为$\frac{0.224L}{22.4L/mol}$×8×9.65×104C•mol-1=7.72×103C(列式计算.法拉第常数F=9.65×104C/mol),若产生的气体全部逸出,电解后溶液混合均匀,电解后U形管中溶液的pH为13.
 0  153831  153839  153845  153849  153855  153857  153861  153867  153869  153875  153881  153885  153887  153891  153897  153899  153905  153909  153911  153915  153917  153921  153923  153925  153926  153927  153929  153930  153931  153933  153935  153939  153941  153945  153947  153951  153957  153959  153965  153969  153971  153975  153981  153987  153989  153995  153999  154001  154007  154011  154017  154025  203614 

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