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【題目】煤的氣化主要反應是煤中碳與水蒸氣反應生成CO、H2等。回答下列問題:

1COH2分別與O2都可以設計成燃料電池。COO2設計成燃料電池(以熔融碳酸鹽為電解質)負極的電極反應為:______________

2)在煤的氣化獲得的化工原料氣中含有少量羰基硫(COS),能引起催化劑中毒、大氣污染等。COS的電子式為___________;羰基硫與燒堿溶液反應生成水喝兩種正鹽的離子方程式為:__________;羰基硫的脫硫常用兩種方法,其反應式分別為:

①氫解反應:COS(g) + H2(g) = H2S(g) + CO(g) ΔH1=+7kJ/mol

②水解反應:COS(g) + H2O(g) = H2S(g) + CO2(g) ΔH2

已知反應中相關的化學鍵鍵能數據如下:

化學鍵

C=O(CO2)

C=O(COS)

C=S

H-S

H-O

鍵能(kJ/mol

803

742

577

339

465

ΔH2=____________kJ/mol。

3)脫硫處理后的COH2在催化劑作用下合成甲醇:

CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH2=-90.14kJ/mol。該反應能自發(fā)的理由是_______

①一定溫度下,在兩個容積都為為VL的恒容莫比容器中,按如下方式加入反應物,一段時間后達到平衡:

容器

反應物投入量

1molCO2、3molH2

a molCO2、3a molH2

n molCH3OH(g)、n molH2O(g)

若甲中平衡后氣體的壓強為開始的0.8倍,要使平衡后乙與甲中相同組分的體積分數相等,且起始時維持化學反應向逆反應方向進行,則n的取值范圍為_____________;

②甲容器保持恒容,欲增大H2的平衡轉化率,可采取的措施有:________(答兩點即可)

【答案】CO+CO32-― 2e=2CO2COS+4OH=S2―+CO32―+2H2O35該反應是焓減、熵減反應,低溫時自發(fā)0.4n≤1 增大CO的投入量、分離出甲醇、適當降溫 (答兩點即可)

【解析】(1)燃料電池通O2的極為正極,通CO的極為負極,發(fā)生氧化反應,其電極反應為CO+CO32-― 2e=2CO2;

(2)COS與CO2為等電子體,其結構相似,則其電子式為;羰基硫與燒堿溶液反應生成Na2S和Na2CO3,反應的離子方程式為:COS+4OH=S2―+CO32―+2H2O ;COS(g)+H2O(g)═H2S(g)+CO2(g)的ΔH2=(742+577+465×2)kJ/mol-(339×2+803×2)kJ/mol= -35kJ/mol;

(3)反應CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH2<0,ΔS<0,則根據ΔG=ΔH2-TΔS,只有低溫時ΔG<0,反應才能自發(fā)進行;

利用三段式,根據等效平衡的思想可知設平衡時二氧化碳轉化了xmol,
    CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g),
開始1(mol):1 3 0  0
變化1(mol):x 3x xx
平衡1(mol):1-x 3-3x x x
開始2   a3a n n

則由題意可知:=0.8,解得x=0.4,
根據恒溫恒容條件下的等效平衡的思想則有開始1和開始2為完全等效,即a+n

=1,要使反應始終向逆向進行,則n>x,故n的范圍為小于等于1大于0.4,即: 0.4<n≤1;

甲容器保持恒容,欲增大H2的平衡轉化率,通常需要促進平衡正向移動,即增大CO2的濃度或降低溫度均可增大H2的平衡轉化率。

練習冊系列答案
相關習題

科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】CO和H2均是重要的化工原料,CO2的固定和利用對環(huán)境保護及能源開發(fā)具有重要的意義。

(1)利用水煤氣(CO+H2)作為合成氣,在同一容器中,選擇雙催化劑,經過如下三步反應,最終合成二甲醚(CH3OCH3)。

甲醇合成反應:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H1=-90.8kJ·mol-1

水煤氣變換反應:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H2=-41.3kJ·mol-1

甲醇脫水反應:2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) △H3=-23.5kJ·mol-1

寫出由CO和H2合成二甲醚氣體和水蒸氣的熱化學方程式____________。

(2)在2L恒容密閉容器中,投入CO(g)和H2(g)各5mol,發(fā)生如下反應:

3CO(g)+3H2(g)CH3OCH3(g)+CO2(g) △H<0,CO的轉化率α與溫度、壓強的關系如圖所示:

①p1、p2、p3中最大的是________。

②若該反應進行50min時達到平衡,此時CO的轉化率α=0.6,則50min內H2的反應速率為____mol·L-1·min-1。

(3)二甲醚(CH3OCH3)燃料電池具有啟動快。效率高等優(yōu)點,其能量密度高于甲醇燃料電池。其工作原理如圖所示。X極附近的酸性______(填“減弱”、“增強”或“不變”),Y電極是_____極,寫出X電極上發(fā)生的電極反應式__________。若用該二甲醚燃料電池電解飽和食鹽水(陽極為石墨電極),當有2.3g燃料被消耗時,陰極產生氣體的體積為_____L(標準狀況下)

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【題目】X、Y、R、M均為短周期元素,X、Y同周期,X、Y兩種元素最高價氧化物對應水化物化學式分別為H2XO4HYO4R、M同主族,R與冷水即可反應,M與熱水反應緩慢。下列關系正確的是 ( )。

A. 原子半徑XY B. 氫化物穩(wěn)定性H2XHY

C. 原子核內質子數RM D. 溶液堿性R(OH)2M(OH)2

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【題目】化學與生活、社會密切相關。下列說法不正確的是

A. 可利用廢油脂制肥皂

B. 合金中可能含有非金屬元素

C. 水玻璃可用于制造木材防火劑

D. 煤經氣化和液化的物理變化可變?yōu)榍鍧嵢剂?/span>

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【題目】蛋白質在胃蛋白酶和胰蛋白酶的作用下變成氨基酸的反應屬于:

A.加成反應 B.聚合反應 C.水解反應 D.酯化反應

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【題目】我們常用往傷口上撒鹽來比喻某些人趁人之危的行為,其實從化學的角度說,往傷日上撒鹽的做法并無不妥,甚至可以說并不是害人而是救人。那,這種做法的化學原理是

A.膠體的電泳 B.膠體的聚沉

C.血液中發(fā)生復分解反應 D.血液的氧化還原反應

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【題目】常見的太陽能電池有單晶硅太陽能電池、多晶硅太陽能電池、GaAs太陽能電池及銅銦鎵硒薄膜太陽能電池等。

(1)銅原子在基態(tài)時的價電子排布式為__________。金屬銅的結構形式為面心立方最密堆積,晶胞中每個銅原子周圍最近的銅原子有________個。

(2)砷、硒是第四周期的相鄰元素,已知砷的第一電離能大于硒。請從原子結構的角度 加以解釋_______________________

(3)GaC13AsF3的空間構型分別是:_________,_______。

(4)硼酸(H3BO3)本身不能電離出H+,在水中易結合一個OH-生成[B(OH)4],而體現弱酸性。

①[B(OH)4]B原子的雜化類型為____________;

②[B(OH)4]的結構式為_________________

(5)金剛石的晶胞如圖,若以硅原子代替金剛石晶體中的碳原子,便得到晶體硅;若將金剛石晶體中一半的碳原子換成硅原子,且碳、硅原子交替,即得到碳化硅晶體(金剛砂)。

金剛石、晶體硅、碳化硅的熔點由高到低的排列順序是______________(用化學式表示)

立方氮化硼晶體的結構與金剛石相似,硬度與金剛石相當,晶胞邊長為361.5pm (1pm=10-12m)。立方氮化硼的密度是______g·cm-3(只要求列算式,不必計算出數值,阿伏加德羅常數為NA)

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科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】次磷酸(H3PO2)是一種精細磷化工產品,屬于一元弱酸,具有較強的還原性。下列有關說法正確的是

A. 用惰性電極電解NaH2PO2溶液,其陽極反應式為:2H2O-4e-=O2↑+4H+

B. H3PO2與過量NaOH溶液反應的離子方程式為:H3PO2+3OH-=PO23-+3H2O

C. H3PO2溶液加入到酸性重鉻酸鉀溶液中,H3PO2的還原產物可能為H3PO4

D. H3PO2溶于水的電離方程式為H3PO2H++ H2PO2-

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科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】按要求填寫下列空白:

(1)將10molA 和2molB 充入2L 密閉容器中,某溫度下發(fā)生反應:3A + B2C ( A、B、C均為氣體),在最初2s內,v(A)為0.6mol/(L·s)。則在2s時,B的物質的量濃度為____, C 的體積分數為_______(小數點后保留一位)。
2)某同學為了探究鋅與鹽酸反應過程中的速率變化,他在100mL1.0mol/L鹽酸中加入足量的鋅粉,用排水集氣法收集反應放出的氫氣(氣體體積已折算為標準狀況),實驗記錄如下(累計值)

①哪一時間段(0-1min、1-2min、2-3min、3-4min、4-5min)反應速率最慢___,原因是____
2-3 min時間段內以鹽酸的濃度變化表示的該反應的反應速率_______(忽略溶液體積的變化)。

③為了減緩反應速率而又不減少產生氫氣的量,該同學在鹽酸中分別加入等體積的下列}溶液:

A.蒸餾水 B. NaCl溶液 C. 0.5mol/L鹽酸

你認為可行的是(填序號)______________。

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