甲烷自热重整是先进的制氢方法,包含甲烷氧化和蒸汽重整。向反应系统同时通入甲烷、氧气和水蒸气,发生的主要化学反应有:
反应过程 |
化学方程式 |
焓变△H (kJ/mol) |
活化能Ea (kJ/mol) |
甲烷氧化 |
CH4(g)+2O2(g)![]() |
-802.6 |
125.6 |
CH4(g)+O2(g)![]() |
-322.0 |
172.5 |
|
蒸汽重整 |
CH4(g)+H2O(g)![]() |
206.2 |
240.1 |
CH4(g)+2H2O(g)![]() |
165.0 |
243.9 |
回答下列问题:
(1)反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的△H= kJ/mol。
(2)在初始阶段,甲烷蒸汽重整的反应速率 甲烷氧化的反应速率(填大于、小于或等于)。
(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(cB)也可以平衡常数(记作KP),则反应CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)的KP= ;
随着温度的升高,该平衡常数 (填“增大”、“减小”或“不变”)。
(4)从能量阶段分析,甲烷自热重整方法的先进之处在于 。
(5)在某一给定进料比的情况下,温度、压强对H2和CO物质的量分数的影响如下图:
①若要达到H2物质的量分数>65%、CO的物质的量分数<10%,以下条件中最合适的是 。
A.600℃,0.9Mpa B.700℃,0.9MPa
C.800℃,1.5Mpa D.1000℃,1.5MPa
②画出600℃,0.1Mpa条件下,系统中H2物质的量分数随反应时间(从常温进料开始即时)的变化趋势示意图:
(6)如果进料中氧气量过大,最终导致H2物质的量分数降低,原因是 。
(6分)在一定温度下将2 mol A和2 mol B两种气体混合于2 L密闭容器中,发生如下反应:3A(g)+B(g)2C(g)+2D(g),2分钟末反应达到平衡状态,生成了0.8 mol D,请填写下面空白:
(1)用B表示的平均反应速率为____________, A的转化率为____________。
(2)如果缩小容器容积(温度不变),则平衡体系中混合气体的密度____________,混合气体平均相对分子质量____________(填“增大”、“减少”或“不变”)。
(3)若开始时只加C和D各4/3 mol,要使平衡时各物质的物质的量原平衡相等,则还应加入____________ mol B物质。
(4)若向原平衡体系再投入1 mol A和1 mol B,平衡_______(填“右移、左移或不移”)。
在25mL氢氧化钠溶液中逐滴加入0.2mol/L醋酸溶液,滴定曲线如图所示,
(1)写出氢氧化钠溶液与醋酸溶液反应的离子方程式 ;
(2)该氢氧化钠溶液的物质的量浓度为mol/L;
(3)在B点,a12.5ml(填“大于”、“小于”或“等于”,下同)。若由体积相等的氢氧化钠和醋酸混合而且恰好呈中性,则混合前c(NaOH)c(CH3COOH),混合前酸中 c(H+)和碱中c(OH-)的关系:c(H+)c(OH-);
(4)在D点溶液中离子浓度大小关系为 。
(12分)氢气是一种新型的绿色能源,又是一种重要的化工原料。
(1)氢气燃烧热值高,实验测得,在常温常压下,1 g H2完全燃烧生成液态水,放出
142.9 kJ热量,则H2燃烧的热化学方程式为__________________________________。
(2)氢氧燃料电池能量转化率高,具有广阔的发展前景。现将氢氧燃料电池进行下图所示实验:①氢氧燃料电池中,负极的电极反应式为__________________,②如图实验装置中,某一铜电极的质量减轻3.2 g,则 a极上消耗的O2在标准状况下的体积____________L。
(3)氢气是合成氨的重要原料,合成氨反应的热化学方程式如下:
N2(g)+3H2(g)2NH3(g);ΔH=-92.4 kJ/mol,
①当合成氨反应达到平衡后,改变某一外界条件(不改变N2、H2和NH3的量),反应速率与时间的关系如图所示:图中t1时引起平衡移动的条件可能是_________________,其中表示平衡混合物中NH3的含量最高的一段时间是____________。
②温度为T ℃时,将2 a mol H2和a mol N2放入0.5 L密闭容器中,充分反应后测得N2的转化率为50% ,则反应的平衡常数为____________。
由环己烷可制得1, 4 – 环己二醇,下列有7步反应(其中无机产物都已略去),试回答以下问题:
(1) 上述反应中属于取代反应有。
(2) 化合物的结构简式:B,C;
(3) 反应④所用试剂和条件是;
(4) 写出反应②、⑤的化学方程式:反应②;
反应⑤。
物质A~G有下图所示转化关系(部分反应物、生成物没有列出)。其中A为某金属矿的主要成分,经过一系列反应可得到B和C。单质C可与E的浓溶液发生反应,G为砖红色沉淀。(提示:葡萄糖结构简式为CH2OH(CHOH)4CHO )
请回答下列问题:
(1)写出下列物质的化学式:B、E、G
(2)利用电解精炼法可提纯C物质,在该电解反应中阳极电极材料是,阴极电极材料是,电解质溶液是
(3)反应②的化学方程式是。
(4)将0.23 mol B和0.11 mol氧气放入容积为1 L的密闭容器中,发生反应①,在一定温度下,反应达到平衡,得到0.12 mol D,则反应的平衡常数K =(保留一位小数)若温度不变,再加入0.50 mol氧气后重新达到平衡,则:
B的平衡浓度(填“增大”、“不变”或“减小”),
氧气的转化率(填“升高”、“不变”或“降低”),
D的体积分数(填“增大”、“不变”或“减小”)。