6. 将煤气化转化成合成气,然后通过一碳化工路线合成各种油品和石化产品是一碳化工的极为重要的领域,具有广阔的前景,在未来相当一段时期将成为一碳化工的主要领域。除去水蒸气后的水煤气含55%59%的H2,15%18%的CO,11%13%的CO2,少量的H2S、CH4,除去H2S后,可采用催化或非催化转化技术,将CH4转化成CO,得到CO、CO2和H2的混合气体,是理想的合成甲醇原料气,即可进行甲醇合成。水煤气法制甲醇的工艺流程图如下:

(1)制水煤气的主要化学方程式为C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g),此反应是吸热反应。

①此反应的化学平衡常数表达式为   。

②下列能增大碳的转化率的措施是  (填字母)。

A. 加入C(s)  B. 加入H2O(g)  C. 升高温度  D. 增大压强

(2)将CH4转化成CO,工业上常采用催化转化技术,其反应原理为CH4(g)+  O2(g)CO(g)+2H2O(g)

ΔH=-519 kJ·mol-1。工业上要选择合适的催化剂,分别对X、Y、Z三种催化剂进行如下实验(其他条件相同):

①X在T1℃时催化效率最高,能使正反应速率加快约3×105倍

②Y在T2℃时催化效率最高,能使正反应速率加快约3×105倍

③Z在T3℃时催化效率最高,能使逆反应速率加快约1×106倍

已知:T1>T2>T3,根据上述信息,你认为在生产中应该选择的适宜催化剂是  (填“X”、“Y”或“Z”),选择的理由是 。

(3)合成气经压缩升温后进入10 m3甲醇合成塔,在催化剂作用下,进行甲醇合成,主要反应如下:2H2(g)+CO(g)CH3OH(g) ΔH =-90.8 kJ·mol-1,T4℃下此反应的平衡常数为160。此温度下,在密闭容器中加入CO、H2,反应进行到某时刻测得各组分的浓度如下:

物 质
H2
CO
CH3OH
浓度/mol·L-1
0.2
0.1
0.4

 

比较此时正、逆反应速率的大小:v正  (填“>”、“<”或“=”)v逆。

(4)生产过程中,合成气要进行循环,其目的是 。

5. (2011·浙江高考)某研究小组在实验室探究氨基甲酸铵(NH2COONH4)分解反应平衡常数和水解反应速率的测定。

(1)将一定量纯净的氨基甲酸铵固体置于特制的密闭真空容器中(假设容器体积不变,固体试样体积忽略不计),在恒定温度下使其达到分解平衡:NH2COONH4(s)2NH3(g)+CO2(g)。

实验测得不同温度下的平衡常数列于下表:

温度/℃
15.0
20.0
25.0
30.0
35.0
平衡总压强/kPa
5.7
8.3
12.0
17.1
24.0
平衡气体总浓度/mol·L-1
2.4×10-3
3.4×10-3
4.8×10-3
6.8×10-3
9.4×10-3

 

①可以判断该分解反应已经达到平衡的标志是  (填字母)。

        

A. 2v(NH3)=v(CO2)      B. 密闭容器中总压强不变

C. 密闭容器中混合气体的密度不变      D. 密闭容器中氨气的体积分数不变

②根据表中数据,列式计算25.0 ℃时的分解平衡常数: 。

③取一定量的氨基甲酸铵固体放在一个带活塞的密闭真空容器中,在25.0 ℃下达到分解平衡。若在恒温下压缩容器体积、氨基甲酸铵固体的质量  (填“增加”、“减少”或“不变”)。

④氨基甲酸铵分解反应的焓变ΔH  (填“>”、“=”或“<”,下同)0。熵变ΔS  0。

(2)已知:NH2COONH4+2H2ONH4HCO3+NH3·H2O。该研究小组分别用三种不同初始浓度的氨基甲酸铵溶液测定水解反应速率,得到c(NH2COO-)随时间的变化趋势如右图所示。

①计算25.0 ℃时,06 min氨基甲酸铵水解反应的平均速率:     。

②根据图中信息,如何说明该水解反应速率随温度升高而增大?              。

2. (2012·徐州模拟)通常状况下,过氧化氢是一种无色透明的液体,在实验室和生产中应用广泛。

(1)火箭推进器中分别装有联氨(N2H4)和过氧化氢,它们发生反应的热化学方程式如下:

N2H4(l)+2H2O2(l)N2(g)+4H2O(g) ΔH=-642.2 kJ·mol-1

又知:2H2O2(l)2H2O(l)+O2(g)   ΔH=-196.4 kJ·mol-1

H2O(l)H2O(g)    ΔH=+44.0 kJ·mol-1

请写出N2H4(l)与O2(g)反应生成N2(g)和H2O(l)的热化学方程式: 。

(2) H2O2是一种二元弱酸,其第一步电离的电离方程式为 。

(3)过二硫酸铵法是目前最流行的制备H2O2的方法,即电解含 H2SO4的(NH4)2SO4溶液制取(NH4)2S2O8,如右图所示,再加热水解即可得H2O2和(NH4)2SO4。

①电解时,阳极的电极反应式为 。

②写出生成H2O2的反应的化学方程式:         。

(4) Fenton法常用于处理含难降解有机物的工业废水,通常是在调节好pH和Fe2+浓度的废水中加入H2O2,所产生的羟基自由基能降解有机污染物pCP。控制pCP的初始浓度相同,在不同实验条件下进行如下实验,测得pCP的浓度随时间变化关系如右图所示。

  

实验
编号
T/K
pH
c/10-3 mol·L-1
H2O2
Fe2+
Ⅰ
298
3
6.0
0.30
Ⅱ
313
3
6.0
0.30
Ⅲ
298
10
6.0
0.30

  

 

①请根据实验Ⅰ的曲线,计算降解反应在50150 s内的反应速率v(pCP)=  mol·L-1·s-1。

②实验Ⅰ、Ⅱ表明,升高温度,降解反应速率增大。但温度过高时反而导致降解反应速率减小,请分析原因:            。

③实验Ⅲ得出的结论是:pH=10时,     。

 0  117088  117096  117102  117106  117112  117114  117118  117124  117126  117132  117138  117142  117144  117148  117154  117156  117162  117166  117168  117172  117174  117178  117180  117182  117183  117184  117186  117187  117188  117190  117192  117196  117198  117202  117204  117208  117214  117216  117222  117226  117228  117232  117238  117244  117246  117252  117256  117258  117264  117268  117274  117282  447090 

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