(16分)工業(yè)上可用煤制天然氣,生產(chǎn)過程中有多種途徑生成CH4
(1)寫出CO2與H2反應(yīng)生成CH4和H2O的熱化學(xué)方程式                     。
已知: ① CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)    ΔH=-41kJ·mol-1 
② C(s)+2H2(g)CH4(g)           ΔH=-73kJ·mol-1
③ 2CO(g)C(s)+CO2(g)          ΔH=-171kJ·mol-1
(2)另一生成CH4的途徑是CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g)。其他條件相同時,H2的平衡轉(zhuǎn)化率在不同壓強(qiáng)下隨溫度的變化如圖所示。

①該反應(yīng)的△H     0(填“<”、“=”或“>”)。
②實(shí)際生產(chǎn)中采用圖中M點(diǎn)而不是N點(diǎn)對應(yīng)的反應(yīng)條件,運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)速率和平衡知識,同時考慮生產(chǎn)實(shí)際,說明選擇該反應(yīng)條件的理由________________________。
③某溫度下,將0.1 mol CO和0.3 mol H2充入10L的密閉容器內(nèi)發(fā)生反應(yīng)CO(g)+3H2(g) CH4(g)+H2O(g),平衡時H2的轉(zhuǎn)化率為80%,求此溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)K。(寫出計(jì)算過程,計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)

(1)CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)    ΔH=-162kJ·mol-1  (3分,熱化學(xué)方程式2分,數(shù)據(jù)1分)
(2)①<      (3分)
②相對于N點(diǎn)而言,采用M點(diǎn),溫度在500-600K之間,溫度較高,反應(yīng)速率較快,氫氣的平衡轉(zhuǎn)化率也較高,壓強(qiáng)為常壓對設(shè)備要求不高。    (3分)
③(7分)
CO(g)+3H2(g) CH4(g)+H2O(g)
起始時各物質(zhì)濃度/ mol·L-1:   0.01   0 .03        0      0
平衡時各物質(zhì)濃度/ mol·L-1       0.002  0.006        0.008   0.008
(以上3分)
K==0.148×106
(1分)                      (1分)                        (2分,數(shù)據(jù)和單位各1分)

解析試題分析:
⑴先寫出該反應(yīng)的方程式,并標(biāo)明各物質(zhì)的狀態(tài):CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(g);將“②+③-①×2”能得該反應(yīng)方程式,再根據(jù)蓋斯定律可計(jì)算該反應(yīng)的反應(yīng)熱△H=(-73kJ?mol-1)+(-171kJ?mol-1)-(-41kJ?mol-1)×2=-162kJ?mol-1,綜上便可寫出完整的熱化學(xué)方程式。
⑵①由圖可知,壓強(qiáng)一定時,升高溫度,平衡時氫氣的轉(zhuǎn)化率降低,平衡向逆反應(yīng)方向移動,正反應(yīng)為放熱反應(yīng),則△H<0;
②相對于N點(diǎn)而言,采用M點(diǎn),溫度在500-600K之間,溫度較高,反應(yīng)速率較快,氫氣的平衡轉(zhuǎn)化率也較高,壓強(qiáng)為常壓對設(shè)備要求不高;
③平衡時H2的轉(zhuǎn)化率為80%,參加反應(yīng)氫氣的物質(zhì)的量=0.3mol×80%=0.24mol,則氫氣的濃度變化量==0.024mol/L,然后結(jié)合三段分析如下:
CO(g)+3H2(g)?CH4(g)+H2O(g)
開始(mol/L):0.01   0.03     0       0
變化(mol/L):0.008  0.024   0.008    0.008
平衡(mol/L):0.002    0.006  0.008     0.008
故平衡常數(shù)K==0.148×106。
考點(diǎn):考查蓋斯定律、化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡。

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:單選題

下列反應(yīng)中,生成物的總能量大于反應(yīng)物的總能量的是

A.氫氣在氧氣中燃燒B.焦炭在高溫下與水蒸氣反應(yīng)
C.鋁與三氧化二鐵高溫反應(yīng)D.鐵絲在氧氣中燃燒

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:單選題

下圖中,表示正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)的是(  )

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題

(每空1分,共7分)在化學(xué)反應(yīng)中,只有極少數(shù)能量比平均能量高得多的反應(yīng)物分子發(fā)生碰撞時才可能發(fā)生化學(xué)反應(yīng),這些分子被稱為活化分子。使普通分子變成活化分子所需提供的最低限度的能量叫活化能,其單位通常用kJ·mol-1表示。請認(rèn)真觀察下圖,然后回答問題。

(1)圖中所示反應(yīng)是________(填“吸熱”或“放熱”)反應(yīng)。
(2)已知拆開1mol H—H鍵、1mol I—I、1mol H—I鍵分別需要吸收的能量為436kJ、151kJ、299kJ。則由1mol氫氣和1mol 碘反應(yīng)生成HI會________(填“放出”或“吸收”)________kJ的熱量。在化學(xué)反應(yīng)過程中,是將______轉(zhuǎn)化為________。
(3)下列反應(yīng)中,屬于放熱反應(yīng)的是________,屬于吸熱反應(yīng)的是________。
①物質(zhì)燃燒         ②炸藥爆炸     ③酸堿中和反應(yīng)    ④二氧化碳通過熾熱的碳
⑤食物因氧化而腐敗  ⑥Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl反應(yīng)      ⑦鐵粉與稀鹽酸反應(yīng)

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題

(4分)工業(yè)上常用天然氣作為制備甲醇的原料。已知:
 
 
 
反應(yīng)生成的熱化學(xué)方程式為                     
(2)向VL恒容密閉容器中充入,在不同壓強(qiáng)下合成甲醇。的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如下圖所示:

①壓強(qiáng)         (填“<”、“>”或“=”)
②在、壓強(qiáng)時,平衡常數(shù)為             (用含的代數(shù)式表示)。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題

合成氣(CO和H2)是重要的化工原料,在工業(yè)生產(chǎn)中有著廣泛的應(yīng)用。
(1)工業(yè)上用甲烷和水蒸氣在高溫條件下發(fā)生反應(yīng)制備合成氣(CO和H2),4g甲烷完全反應(yīng)吸收51.5KJ熱量,寫該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式                          
(2)工業(yè)上常用合成氣來冶煉金屬,其中CO還原氧化鐵來冶煉生鐵方程式如下:
3CO(g)+Fe2O3(s)3CO2(g)+ 2Fe(s) △H<0
①如果上述反應(yīng)在體積不變的密閉容器中發(fā)生,當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時,       。

A.容器中Fe2O3的質(zhì)量不隨時間而變化B.反應(yīng)物不再轉(zhuǎn)化為生成物
C.n (CO) :n (CO2) = 1:1D.容器中氣體的壓強(qiáng)不隨時間而變化
②在一個容積為4L的密閉容器中,1000℃時加入4mol CO(g)和足量Fe2O3(s),反應(yīng)2分鐘后達(dá)到平衡,測得此時容器內(nèi)氣體的密度為40g/L,求該時間范圍內(nèi)反應(yīng)的平均反應(yīng)速率υ(CO2)= ___、CO的平衡轉(zhuǎn)化率= _____、該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K=        

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題

(8分)(1)肼(N2H4)又稱聯(lián)氨,是一種可燃性的液體,可用作火箭燃料。已知在101kPa時,32.0gN2H4在氧氣中完全燃燒生成氮?dú),放出熱?24kJ(25℃時),N2H4的燃燒熱化學(xué)方程式是                             。
(2)肼—空氣燃料電池是一種堿性燃料電池,電解質(zhì)溶液是20%~30%的KOH溶液。
肼—空氣燃料電池放電時:負(fù)極的電極反應(yīng)式是                                  。
(3)電瓶車所用電池一般為鉛蓄電池,這是一種典型的可充電電池,電池總反應(yīng)式為:Pb+PbO2+4H++2SO42-2PbSO4+2H2O,充電時:陽極反應(yīng)式:                      用此裝置電解水和重水(D2O)組成的混合液(兩電極均是Pt),通電一段時間后,在兩極共收集到33.6 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氣體,總質(zhì)量為18.5 g,則混合氣體中H原子和D原子個數(shù)之比:           

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題

(1)合成氨工業(yè)中氫氣可由天然氣和水反應(yīng)制備,其主要反應(yīng)為:
CH4(g)+ 2H2O­(g) CO2(g)+4H(g)
反應(yīng)過程中能量變化如圖所示,

則該反應(yīng)為     反應(yīng)(填“吸熱”或“放熱”)
若已知,破壞1mol化學(xué)鍵需要吸收的熱量如下表所示:

化學(xué)鍵
 
C—H
 
O—H
 
C=O
 
H—H
 
 吸收熱量(kJ/mol)
 
a
 
b
 
c
 
d
 
則該反應(yīng)吸收或放出熱量為             kJ(用含a b c d字母的代數(shù)式表示)
(2)某溫度下,10L密閉容器中充入2mol CH4和3mol H2O(g),發(fā)生
CH4(g)+ 2H2O(g) CO2(g)+4H2 (g)反應(yīng), 反應(yīng)進(jìn)行到4s時CO2的濃度為0.08mol/L,再過一段時間反應(yīng)達(dá)平衡,平衡時容器的壓強(qiáng)是起始時的1.4倍。
則 ① 前4s以H2O(g)濃度變化表示的平均反應(yīng)速率為多少?②4s時,混合氣體中H2的體積分?jǐn)?shù)為多少?③ 平衡時,CH4的濃度是多少?
(要求:寫出計(jì)算過程)

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題

已知: C(s)+O2(g)=CO2(g)   ΔH=-393.5 kJ/mol
2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)  ΔH=-566 kJ/mol
TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(s)+O2(g)  ΔH=+141 kJ/mol
則TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(s)+2CO(g)  ΔH=                  

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