【題目】甲烷重整可以獲得CO、H2等重要化工原料,相關(guān)反應(yīng)原理如下: ①CH4(g)+ O2(g)CO(g)+2H2(g)△H=﹣36kJ/mol
②CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)△H=+206kJ/mol
③CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)△H=+247kJ/mol副反應(yīng)
④CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O (g)△H=﹣889.6kJ/mol

(1)反應(yīng)CO2 (g)+H2(g)CO (g)+H2O(g)△H=
(2)某溫度下,向體積為1L的密閉容器中充入1molCH4和1molCO2 , 只發(fā)生反應(yīng)③,測得CH4(g)和CO(g)的濃度隨時間變化曲線如圖(1)所示.計算0~5小時H2的平均反應(yīng)速率 , 該溫度下的平衡常數(shù)為(保留兩位有效數(shù)字),若再往容器中充0.4molCH4和0.2molCO,其它條件不變,則平衡向方向移動.
(3)研究人員研究混合氣體比例對重整氣CO和H2含量影響,在初始溫度為973K時,n(O2)/n(H2O)按不同比例投入不同反應(yīng)容器(絕熱)重整相同的時間,重整的數(shù)據(jù)如圖(2):從圖可知,重整氣CO的含量隨 增大而增大,其主要原因是
(4)甲烷重整可選氧化物NiO﹣Al2O3作為催化劑.工業(yè)上常用Ni(NO32、Al(NO33混合液加入氨水調(diào)節(jié)pH=12(常溫),然后將濁液高壓恒溫放置及煅燒等操作制備.加入氨水調(diào)節(jié)pH=12時,c(Ni2+)為 . 已知:Ksp[Ni(OH)2]=5×1016

【答案】
(1)41kJ/mol
(2)0.12mol/(L?h);1.1(mol/L)2;正
(3)反應(yīng)②③是吸熱反應(yīng),反應(yīng)①④是放熱反應(yīng),增加n(O2)/n(H2O),①④將向正方向移動,反應(yīng)產(chǎn)生的熱量促使反應(yīng)②③向正方向移動
(4)5×1012mol/L
【解析】解:(1)已知①CH4(g)+ O2(g)CO(g)+2H2(g)△H=﹣36kJ/mol②CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)△H=+206kJ/mol③CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)△H=+247kJ/mol副反應(yīng)④CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O (g)△H=﹣889.6kJ/mol據(jù)蓋斯定律,反應(yīng)[(①﹣②)×4+(③﹣④)]÷2得 =41KJ/mol,所以答案是:41kJ/mol;(2)0~5小時時CO的濃度從0變化到0.60mol/L,據(jù)化學(xué)方程式可知,氫氣的反應(yīng)速率v(H2)= =0.12mol/(Lh);
平衡時濃度[CO]=[H2]=0.8mol/L,[CO2]=[CH4]=0.60mol/L,化學(xué)平衡常數(shù)K= = =1.1;再往容器中充0.4molCH4和0.2molCO,容器體積為1L,Qc= =1.07<1.1,平衡正向移動,所以答案是:0.12mol/(Lh);1.1(mol/L)2;正;(3)反應(yīng)①CH4(g)+ O2(g)CO(g)+2H2(g)△H=﹣36kJ/mol
②CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)△H=+206kJ/mol
③CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)△H=+247kJ/mol副反應(yīng)
④CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O (g)△H=﹣889.6kJ/mol
中,反應(yīng)②③是吸熱反應(yīng),反應(yīng)①④是放熱反應(yīng),增加n(O2)/n(H2O),①④將向正方向移動,反應(yīng)產(chǎn)生的熱量促使反應(yīng)②③向正方向移動,
所以答案是:反應(yīng)②③是吸熱反應(yīng),反應(yīng)①④是放熱反應(yīng),增加n(O2)/n(H2O),①④將向正方向移動,反應(yīng)產(chǎn)生的熱量促使反應(yīng)②③向正方向移動;(4)pH=12,c(OH)=0.01mol/L,Ksp[Ni(OH)2]=5×1016 , c(Ni2+)= =5×1012mol/L,所以答案是:5×1012mol/L.
【考點精析】解答此題的關(guān)鍵在于理解反應(yīng)熱和焓變的相關(guān)知識,掌握在化學(xué)反應(yīng)中放出或吸收的熱量,通常叫反應(yīng)熱,以及對化學(xué)平衡的計算的理解,了解反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率=轉(zhuǎn)化濃度÷起始濃度×100%=轉(zhuǎn)化物質(zhì)的量÷起始物質(zhì)的量×100%;產(chǎn)品的產(chǎn)率=實際生成產(chǎn)物的物質(zhì)的量÷理論上可得到產(chǎn)物的物質(zhì)的量×100%.

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