近来,制备和利用氢气这一清洁能源已有多项成果.(1)德国克莱斯公司成功研制了利用甲醇CH3OH)车载制氢燃料电池工艺,其原理如图1所示,请观察此图回答:
①此碱性燃料电池的正极反应式为
O2+2H2O+4e-=4OH-
O2+2H2O+4e-=4OH-

②甲醇与水反应制取氢气的化学方程式
CH3OH+H2O?3H2+CO2
CH3OH+H2O?3H2+CO2

(2)美国Bay等工厂使用石油热裂解的副产物甲烷来制取氢气,其生产流程如图2:
①此流程的第II步反应为:CO(g)+H2O(g)
高温
H2(g)+CO2(g),平衡常数随温度的变化如下表.
温度/℃ 400 500 830 1000
平衡常数K 10 9 1 0.6
在830℃,n(CO)、n(H2O)、n(H2)、n(CO2)的物质的量分别是1、5、2、3投入恒容反应器发生上述反应,反应开始时,向
(填正、逆)反应方向进行.
②若400℃时,第Ⅱ步反应生成l mol氢气放出的热量为33.2kJ,第I步反应的热化学方程式为:CH4(g)+H2O(g)=3H2(g)+CO(g)△H=-103.3kJ?mol-1 则400℃时,甲烷和水蒸气反应生成二氧化碳和氢气的热化学方程式为
CH4(g)+2H2O(g)=CO2(g)+4H2(g)△H=-136.5kJ?mol-1
CH4(g)+2H2O(g)=CO2(g)+4H2(g)△H=-136.5kJ?mol-1

(3)工业上有一种用CO2来生产甲醇燃料的方法:
CO2(g)+3H2(g)
 
CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.0kJ?mol-1
将6molCO2和8molH2充入2L的密闭容器中,测得H2的物质的量随时间变化如图3所示(实线).
①a点正反应速率
大于
大于
(填大于、等于或小于)逆反应速率.
②求平衡时氢气的转化率
75%
75%
和该条件下反应的平衡常数K=
0.5
0.5

③仅改变某一实验条件再进行两次实验,测得H2的物质的量随时间变化如图3虚线所示,曲线I对应的实验条件改变是
升高温度
升高温度
,曲线II对应的实验条件改变是
增大压强
增大压强
苯乙烯(C6H5CH=CH2)是生产各种塑料的重要单体,其制备原理是:
C6H5C2H5(g)
 
C6H5CH=CH2(g)+H2(g)?△H=+125kJ?mol-1
(1)该反应的平衡常数表达式为K=
c(C6H5CH=CH2)c(H2)
c(C6H5C2H5)
c(C6H5CH=CH2)c(H2)
c(C6H5C2H5)
.随着温度的升高,K值
增大
增大
(填“增大”、“减小”或“不变”).
(2)实际生产中常以高温水蒸气作为反应体系的稀释剂(稀释剂不参加反
应).C6H5C2H5的平衡转化率与水蒸气的用量、体系总压强关系如图.
①由图可得出:
结论一:其他条件不变,水蒸气的用量越大,平衡转化率越

结论二:
其他条件不变,体系总压强越大,平衡转化率越小
其他条件不变,体系总压强越大,平衡转化率越小

②加入稀释剂能影响C6H5C2H5平衡转化率的原因是:
体系总压强不变时,加入稀释剂,参与反应的各物质浓度同等程度减小,相当于反应体系减压,故平衡向气体物质的量增大的方向移动,C6H5C2H5平衡转化率增大
体系总压强不变时,加入稀释剂,参与反应的各物质浓度同等程度减小,相当于反应体系减压,故平衡向气体物质的量增大的方向移动,C6H5C2H5平衡转化率增大

(3)某些工艺中,在反应的中途加入O2和特定的催化剂,有利于提高C6H5C2H5的平衡转化率.试解释其原因:
氧气将反应生成的氢气消耗掉,减小了氢气的浓度;同时该反应放热使体系温度升高,平衡正反应方向移动
氧气将反应生成的氢气消耗掉,减小了氢气的浓度;同时该反应放热使体系温度升高,平衡正反应方向移动
 0  18333  18341  18347  18351  18357  18359  18363  18369  18371  18377  18383  18387  18389  18393  18399  18401  18407  18411  18413  18417  18419  18423  18425  18427  18428  18429  18431  18432  18433  18435  18437  18441  18443  18447  18449  18453  18459  18461  18467  18471  18473  18477  18483  18489  18491  18497  18501  18503  18509  18513  18519  18527  203614 

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