摘要:甲烷蒸气转化反应为:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g).工业上可利用此反应生产合成氨原料气H2. 已知温度.压强和水碳比[]对甲烷蒸气转化反应的影响如下图: 图1 图2 图3 ⑴该反应平衡常数K表达式为 . ⑵升高温度.平衡常数K (选填“增大 .“减小 或“不变 .下同).降低反应的水碳比.平衡常数K . ⑶图2中.两条曲线所示温度的关系是:t1 t2,在图3中画出压强为2 MPa时.CH4平衡含量与水碳比之间关系曲线.

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天然气(以甲烷计)在工业生产中用途广泛。

Ⅰ.在制备合成氨原料气H2 中的应用

(1)甲烷蒸汽转化法制H2的主要转化反应如下:

CH4(g) + H2O(g)  CO(g) + 3H2(g)    ΔH = +206.2 kJ/mol

CH4(g) + 2H2O(g)  CO2(g) +4H2(g)   ΔH = +165.0kJ/mol

上述反应所得原料气中的CO能使氨合成催化剂中毒,必须除去。工业上常采用催化剂存在下CO与水蒸气反应生成易除去的CO2,同时又可制得等体积的氢气的方法。此反应称为一氧化碳变换反应,该反应的热化学方程式是         。

(2)CO变换反应的汽气比(水蒸气与原料气中CO物质的量之比)与CO平衡变换率

(已转化的一氧化碳量与变换前一氧化碳量之比)的关系如下图所示:

汽气比与CO平衡变换率的关系

析图可知:

① 相同温度时,CO平衡变换率与汽气比的关系是      。

② 汽气比相同时,CO平衡变换率与温度的关系是      。

(3)对于气相反应,用某组分(B)的平衡压强(pB)代替物质的量浓度也可以表示平衡常数(记作Kp),则CO变换反应的平衡常数表示式为:Kp=         。随温度的降低,该平衡常数       (填“增大”“减小”或“不变”)。

Ⅱ.在熔融碳酸盐燃料电池中的应用

以熔融Li2CO3和K2CO3为电解质,天然气经内重整催化作用提供反应气的燃料电池示意图如下:

(1)外电路电子流动方向:由   流向    (填字母)。

(2)空气极发生反应的离子方程式是     。

(3)以此燃料电池为电源电解精炼铜,当电路有0.6 mol e‑ 转移,有      g 精铜析出。

 

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运用所学的化学反应原理研究化学反应很有意义.请回答下列问题:
(1)合成氨原料中的H2可用甲烷在高温下与水蒸气反应制得.部分1mol物质完全燃烧生成常温下稳定氧化物的△H数据如下表:
物质 △H(kJ/mol)
H2(g) -285.8
CO(g) -283.0
CH4(g) -890.3
已知1mol H2O(g)转变为1molH2O(l)时放热44.0kJ.写出CH4和水蒸气在高温下反应得到CO和H2的热化学方程式
CH4(g)+H2O(g)═CO(g)+3H2(g)△H=+206.1kJ/mol
CH4(g)+H2O(g)═CO(g)+3H2(g)△H=+206.1kJ/mol
.
(2)500°C、50Mpa时,在容积为VL的定容容器中加入n mol N2、3n mol H2,反应达到平衡后N2的转化率为a.则容器内气体的压强反应前与平衡时的比值为
4n
4n-2na
4n
4n-2na
.
(3)若把标准状况下4.48L氨气通入到100g19.6%的硫酸溶液中,所得溶液中的溶质是
NH4HSO4
NH4HSO4
,溶液中离子浓度从大到小的顺序是
c(H+)>c(SO42-)>c(NH+4)>c(OH-)
c(H+)>c(SO42-)>c(NH+4)>c(OH-)
.
(4)某温度时,BaSO4在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示.有沉淀析出的是
b
b
点(填字母).a点对应的Ksp
等于
等于
c点对应的Ksp (填大于、等于或小于)
(5)以磷酸亚铁锂(LiFePO4)为电极材料的新型锂离子电池具有稳定性高、安全、对环境友好等优点,可用于电动汽车.该锂离子电池在充电过程中,阳极的磷酸亚铁锂生成磷酸铁,则该电池放电时正极的电极反应式为
FePO4+Li++e-═LiFePO4
FePO4+Li++e-═LiFePO4
.
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