【題目】以高純H2為燃料的質(zhì)子交換膜燃料電池具有能量效率高、無污染等優(yōu)點(diǎn),但燃料中若混有CO將顯著縮短電池壽命。
(1)以甲醇為原料制取高純H2是重要研究方向。甲醇水蒸氣重整制氫主要發(fā)生以下兩個(gè)反應(yīng):
主反應(yīng):CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g) △H=+49 kJmol-1
副反應(yīng):H2(g)+CO2(g)CO(g)+H2O(g) △H=+41 kJmol-1
①甲醇在催化劑作用下裂解可得到H2和CO,則該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_________________________,既能加快反應(yīng)速率又能提高CH3OH平衡轉(zhuǎn)化率的一種措施是_________________________。
②分析適當(dāng)增大水醇比(nH2O∶nCH3OH)對甲醇水蒸氣重整制氫的好處_________________________。
③某溫度下,將nH2O∶nCH3OH =1∶1的原料氣充入恒容密閉容器中,初始?jí)簭?qiáng)為p1,反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)總壓強(qiáng)為p2,則平衡時(shí)甲醇的轉(zhuǎn)化率為_________________________。(忽略副反應(yīng))
(2)工業(yè)常用CH4 與水蒸氣在一定條件下來制取H2,其原理為:
CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) ΔH=+203kJ·mol-1
①該反應(yīng)的逆反應(yīng)速率表達(dá)式為; V逆=k·c(CO)·c3(H2),k為速率常數(shù),在某溫度下,測得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表:
CO濃度(mol·L-1) | H2濃度(mol·L-1) | 逆反應(yīng)速率(mol·L-1·min-1) |
0.05 | C1 | 4.8 |
c2 | C1 | 19.2 |
c2 | 0.15 | 8.1 |
由上述數(shù)據(jù)可得該溫度下,上述反應(yīng)的逆反應(yīng)速率常數(shù)k 為__________L3·mol-3·min-1。
②在體積為3L的密閉容器中通入物質(zhì)的量均為3mol 的CH4和水蒸氣,在一定條件下發(fā)生上述反應(yīng),測得平衡時(shí)H2的體積分?jǐn)?shù)與溫度及壓強(qiáng)的關(guān)系如圖所示,則壓強(qiáng)Pl_____P2(填“大于”或“小于”)溫度T3_______T4(填“大于”或“小于”);壓強(qiáng)為P1時(shí),在N點(diǎn); v正_______v逆(填“大于”或“小于”或“等于”)。求N點(diǎn)對應(yīng)溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù) K=_____________________。
【答案】 CH3OH(g)CO(g)+2H2(g) ΔH = +90 kJ·mol-1 升高溫度 提高甲醇的利用率,有利于抑制CO的生成 (﹣1)×100% 1.2×104 大于 小于 大于 48 mol2·L-2
【解析】①根據(jù)蓋斯定律可知:主反應(yīng)+副反應(yīng)整理后可得甲醇在催化劑作用下裂解可得到H2和CO,則該反應(yīng)的化學(xué)方程式為CH3OH(g)CO(g)+2H2(g) ΔH = +90 kJ·mol-1;該反應(yīng)為吸熱反應(yīng),所以既能加快反應(yīng)速率又能提高CH3OH平衡轉(zhuǎn)化率的一種措施是升高溫度;正確答案:CH3OH(g)CO(g)+2H2(g) ΔH = +90 kJ·mol-1;升高溫度。
(2)適當(dāng)增大水醇比(nH2O∶nCH3OH)對甲醇水蒸氣重整制氫的好處提高甲醇的利用率,有利于抑制CO的生成;正確答案:提高甲醇的利用率,有利于抑制CO的生成。
③設(shè)反應(yīng)前,甲醇和氫氣的量分別為1 mol,甲醇的變化量為xmol,根據(jù)反應(yīng)進(jìn)行計(jì)算:
CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g) △H=+49 kJmol-1
起始量 1 1 0 0
變化量 x x x 3 x
平衡量 1- x 1- x x 3 x
根據(jù)壓強(qiáng)之比和物質(zhì)的量成正比規(guī)律:p1/ p2=(1+1)/( 1- x+1- x+ x+3 x), x= ﹣1,則平衡時(shí)甲醇的轉(zhuǎn)化率為x/1×100%=(﹣1)×100% ;正確答案:(﹣1)×100% 。
(2)①根據(jù)反應(yīng)的逆反應(yīng)速率表達(dá)式為 V逆=k·c(CO)·c3(H2)可知:4.8=k×0.05×C13;19.2= k× c2×C13;兩個(gè)式子相除,得到c2=0.2,再根據(jù)第三組數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算,8.1= k×0.2×0.153,解之得k= 1.2×104 L3·mol-3·min-1。;正確答案:1.2×104。
②從圖像可以看出,溫度升高,H2的體積分?jǐn)?shù)增大,該反應(yīng)正反應(yīng)為吸熱反應(yīng);減小壓強(qiáng),平衡正向移動(dòng),H2的體積分?jǐn)?shù)增大;所以:壓強(qiáng)Pl大于P2,溫度T3小于T4;在N點(diǎn)時(shí),當(dāng)溫度不發(fā)生變化時(shí),該反應(yīng)正在向正反應(yīng)方向進(jìn)行,氫氣的體積分?jǐn)?shù)不斷增大,最終達(dá)到平衡,所以 v正大于v逆;在N點(diǎn)時(shí),當(dāng)溫度不發(fā)生變化時(shí),達(dá)到平衡時(shí),氫氣的體積分?jǐn)?shù)為60%,密閉容器的體積為3L,設(shè)CH4的變化量為x mol,計(jì)算如下:
CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) ΔH=+203kJ·mol-1
起始量 3 3 0 0
變化量 x x x 3x
平衡量 3-x 3-x x 3x
3x/( 3-x+3-x+ x+3x)= 60%, x=2 mol, 平衡時(shí)各物質(zhì)濃度為c(CH4)=1/3mol/L, c(H2O)=1/3 mol/L, c(H2)=2 mol/L, c(CO )=2/3 mol/L;N點(diǎn)對應(yīng)溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=(23×2/3)/( 1/3×1/3)= 48 mol2·L-2;正確答案:大于;小于;大于;48 mol2·L-2。
年級(jí) | 高中課程 | 年級(jí) | 初中課程 |
高一 | 高一免費(fèi)課程推薦! | 初一 | 初一免費(fèi)課程推薦! |
高二 | 高二免費(fèi)課程推薦! | 初二 | 初二免費(fèi)課程推薦! |
高三 | 高三免費(fèi)課程推薦! | 初三 | 初三免費(fèi)課程推薦! |
科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】下列變化屬于加成反應(yīng)的是( )
A.乙烯通入酸性高錳酸鉀溶液中
B.乙烯通入溴水中
C.苯與液溴在FeBr3催化下反應(yīng)
D.甲烷與氯氣在一定條件下反應(yīng)
查看答案和解析>>
科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】將6.4gSO2和8.0gSO3相比較,下列結(jié)論中錯(cuò)誤的是
A.它們所含氧原子數(shù)目之比為2:3
B.它們的體積之比為1:1
C.它們所含原子數(shù)目之比為3:4
D.它們的分子數(shù)目之比為1:1
查看答案和解析>>
科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】(1)如圖為實(shí)驗(yàn)室某濃鹽酸試劑瓶上的有關(guān)數(shù)據(jù),該濃鹽酸中HCl的物質(zhì)的量濃度為________mol/L。某學(xué)生欲用上述濃鹽酸和蒸餾水配制500 mL物質(zhì)的量濃度為0.3 mol/L稀鹽酸:
(2)該學(xué)生需要量取_______mL上述濃鹽酸進(jìn)行配制。
(3)配制過程中,除需要使用燒杯、量筒、玻璃棒外,還需要使用的儀器是(填寫名稱)_______、_______。
(4)配制時(shí),其正確的操作順序是(要求用字母表示,每個(gè)字母只能用一次)_____________________;
A.用30mL蒸餾水洗滌燒杯2—3次,洗滌液均注入容量瓶,振蕩
B.用量筒準(zhǔn)確量取所需濃鹽酸的體積,慢慢沿杯壁注入盛有少量蒸餾水(約30mL)的燒杯中,用玻璃棒慢慢攪動(dòng),使其混合均勻
C.將已冷卻的鹽酸沿玻璃棒注入500mL的容量瓶中
D.將容量瓶蓋緊,顛倒搖勻
E.改用膠頭滴管加蒸餾水,使溶液凹面恰好與刻度線相切
F.繼續(xù)往容量瓶內(nèi)小心加蒸餾水,直到液面接近刻線1~2cm處
(5)在配制過程中,下列實(shí)驗(yàn)操作會(huì)使所配制的稀鹽酸的物質(zhì)的量濃度偏高的是_____________________
A.搖勻后靜置,發(fā)現(xiàn)液面低于刻度線,繼續(xù)加水至與刻度線相切
B.溶液注入容量瓶前沒有恢復(fù)到室溫就進(jìn)行定容
C.定容時(shí)仰視刻度線
D.在配制前用已知濃度的稀鹽酸潤洗容量瓶
查看答案和解析>>
科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】下圖是某水溶液常溫下pH從0到14的范圍內(nèi)H2CO3、HCO3-、CO32-三種成分平衡時(shí)組成分?jǐn)?shù),下列敘述正確的是
A. 此圖是1.0mol/L碳酸鈉溶液滴定1.0mol/L鹽酸的滴定曲線
B. 向pH=10.25的溶液中通HCl氣體使pH=7,此時(shí)c(H2CO3)>c(Cl-)=c(HCO3-)>c(CO32-)
C. 人體血液的pH約為7.4,則CO2在血液中多以HCO3-形式存在
D. 該溫度下,碳酸氫根的水解平衡常數(shù)Kh=10-3.75
查看答案和解析>>
科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】在下列實(shí)驗(yàn)中必須要用到溫度計(jì)的是 ( )
A. 在實(shí)驗(yàn)室中蒸餾石油 B. 由苯制溴苯
C. 由甲苯制TNT D. 由苯制一硝基苯
查看答案和解析>>
科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】NA代表阿伏伽德羅常數(shù),下列說法正確的是
A. 2.4g 金屬鎂全部變成Mg2+ 時(shí)失去的電子數(shù)目為0.1NA
B. 0.5mol Al與足量的稀鹽酸溶液反應(yīng),生成的氫氣的分子數(shù)目為NA
C. 通常狀況下,23g NO2與N2O4 的混合物所含的氧原子數(shù)為NA
D. 物質(zhì)的量濃度為0.5mol·L-1的MgCl2溶液中,含有Cl-數(shù)為NA
查看答案和解析>>
科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】下列冶煉方法中,可制得相應(yīng)金屬單質(zhì)的是 :
A. 工業(yè)上電解熔融MgO制鎂 B. 加熱分解Ag2O制銀
C. 電解飽和食鹽水制鈉 D. 高溫下分解CaCO3制鈣
查看答案和解析>>
科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】掌握儀器名稱、組裝及使用方法是中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ),下圖為兩套實(shí)驗(yàn)裝置。
(1)寫出下列儀器的名稱:
a.________,b.________,c.________。
(2)儀器a~e中,使用前必須檢查是否漏水的有________(填序號(hào))。
(3)若利用裝置Ⅰ分離四氯化碳和酒精的混合物,溫度計(jì)水銀球的位置在________處。冷凝水由________(填“f”或“g”,下同)口通入,________口流出。
(4)現(xiàn)需配制0.125 mol·L-1 NaOH溶液450 mL,裝置Ⅱ是某同學(xué)轉(zhuǎn)移溶液的示意圖。
①圖中的錯(cuò)誤是__________________。
除了圖中給出的儀器和托盤天平外,為完成實(shí)驗(yàn)還需要的儀器有_________________________。
②根據(jù)計(jì)算得知,需稱量NaOH的質(zhì)量為__________________________g。稱量時(shí),往左盤燒杯中逐步添加藥品至天平平衡,當(dāng)只缺少量晶體時(shí),其操作方法是_______________________________。
③下列操作使配制的NaOH溶液濃度偏低的有________。
A.將砝碼放在左盤上,NaOH放在右盤上進(jìn)行稱量(使用游碼)
B.選用的容量瓶內(nèi)有少量蒸餾水
C.定容搖勻后,液面下降,又加水至刻度線
D.整個(gè)配制過程中,容量瓶不振蕩
查看答案和解析>>
湖北省互聯(lián)網(wǎng)違法和不良信息舉報(bào)平臺(tái) | 網(wǎng)上有害信息舉報(bào)專區(qū) | 電信詐騙舉報(bào)專區(qū) | 涉歷史虛無主義有害信息舉報(bào)專區(qū) | 涉企侵權(quán)舉報(bào)專區(qū)
違法和不良信息舉報(bào)電話:027-86699610 舉報(bào)郵箱:58377363@163.com