【題目】CH4和H2O在一定條件下, 可以轉(zhuǎn)化為合成一系列有機(jī)化合物、氨的重要原料(CO+H2),這種方法稱作甲烷水蒸氣重整法制合成氣,其能量變化如圖:

(1)甲烷水蒸氣重整法制合成氣的熱化學(xué)方程式為_______;該反應(yīng)只有在_____(填“高溫”、“低溫”或“常溫”)才自發(fā)進(jìn)行。

(2)下列有關(guān)甲烷水然氣重整法制合成氣的說(shuō)法正確的是_____(填字母)。

A.相同條件下,該反應(yīng)的逆反應(yīng)更易發(fā)生

B.恒溫恒容時(shí)充入一定量CO2,可促進(jìn)CH4轉(zhuǎn)化并可調(diào)節(jié)CO和H2的比例

C.若反應(yīng)的高效催化劑為A,則A一定是CO和H2合成CH4的高效催化劑

D.恒溫時(shí)向上述平衡體系中充入少量Ar,平衡一定不移動(dòng)

E.有副反應(yīng):H2O+COCO2+H2

(3)在恒容密閉容器中充入2mol的CH4和H2O(g)混合氣體,且CH4和H2O(g)的物質(zhì)的量之比為x,相同溫度下測(cè)得H2平衡產(chǎn)率與x的關(guān)系如圖所示。請(qǐng)問(wèn)a、b兩點(diǎn)比較(填“>”、“<”、“=”);CH4的轉(zhuǎn)化率a點(diǎn)____b點(diǎn),a點(diǎn)CH4的濃度_____b點(diǎn)H2O(g)的濃度,氫氣的產(chǎn)率a點(diǎn)_____b點(diǎn)。

(4)當(dāng)充入CH4和H2O(g)物質(zhì)的量之比1:2.2時(shí),溫度、壓強(qiáng)p對(duì)平衡時(shí)CO體積分?jǐn)?shù)φ(CO)的影響如圖,則壓強(qiáng)由大到小的排序是_____;當(dāng)T<450℃和T≥1000℃時(shí),壓強(qiáng)p對(duì)φ(CO)幾乎無(wú)影響的原因是_____________________。

(5)在下圖左室充入1molCH4和H2O(g)混合氣體(物質(zhì)的量之比為1:1),恒溫條件下反應(yīng)建立平衡,測(cè)得CH4的轉(zhuǎn)化率為50%,則其平衡常數(shù)為_________ 。

【答案】 CH4(g)H2O(g)CO(g)3H2(g)ΔH=+206.1 kJ/mol 高溫 ABCE > = = p3>p2>p1 當(dāng)T<450℃時(shí),幾乎不反應(yīng),所以壓強(qiáng)的改變對(duì)φ(CO) 幾乎無(wú)影響;當(dāng)T≥1000℃時(shí),φ(CO)已經(jīng)很大,甲烷的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)達(dá)到了90%以上,所以壓強(qiáng)的改變對(duì)φ(CO)影響很小。 0.75

【解析】(1)本題考查熱化學(xué)反應(yīng)方程式的書(shū)寫(xiě),以及反應(yīng)反應(yīng)方向的進(jìn)行,根據(jù)能量變化圖,熱反應(yīng)方程式為CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) △H=(240.1-34.0)kJ·mol-1=+206.1kJ·mol-1;根據(jù)△G=△H-T△S,此反應(yīng)是吸熱反應(yīng),即△H<0,此反應(yīng)是熵增,即△S>0,因此能自發(fā)進(jìn)行,△G<0,即在高溫下;(2)本題考查影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素,A、根據(jù)圖像,逆反應(yīng)的活化能小,因此逆反應(yīng)更易發(fā)生,故A正確;B、反應(yīng)體系中存在CO+H2O CO2+H2反應(yīng),恒溫恒容時(shí)充入一定量的CO2,可促進(jìn)產(chǎn)物中H2反應(yīng),提高CH4的平衡轉(zhuǎn)化率,并適當(dāng)減少H2的物質(zhì)的量,增加CO的物質(zhì)的量,調(diào)節(jié)CO和H2的比例,故B正確;C、使用催化劑降低反應(yīng)的活化能,某可逆反應(yīng)的正反應(yīng)使用催化劑一定也是逆反應(yīng)的催化劑,故C正確;D、恒溫恒容時(shí)充入非反應(yīng)氣體,組分的濃度不變,平衡不移動(dòng),如果是恒溫恒壓下,充入非反應(yīng)氣體,組分的濃度降低,平衡正向移動(dòng),故D錯(cuò)誤;E、反應(yīng)體系中存在CO+H2O CO2+H2反應(yīng),故E正確;(3)本題是影響化學(xué)平衡移動(dòng)的因素以及化學(xué)平衡的計(jì)算,x越大,甲烷的量越多,因此甲烷的轉(zhuǎn)化率降低,即a點(diǎn)甲烷的轉(zhuǎn)化率大于b點(diǎn)甲烷轉(zhuǎn)化率;當(dāng)比值為9:11,設(shè)甲烷為9mol,H2O為11mol, CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)

起始:9 11 0 0

變化:x x x 3x

平衡:9-x 11-x x 3x 氫氣的體積分?jǐn)?shù)為3x/(20+2x) 當(dāng)比值為11:9,設(shè)甲烷為11mol,H2O為9mol,

CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)

起始:11 9 0 0

變化:y y y 3y

平衡:11-y 9-y y 3y 氫氣的體積分?jǐn)?shù)為3y/(20+2y),因?yàn)樵赼點(diǎn)和b點(diǎn),氫氣的體積分?jǐn)?shù)相等,即推出x=y,a點(diǎn)甲烷的濃度等于b點(diǎn)水蒸氣的濃度;兩點(diǎn)的氫氣產(chǎn)率相等;(4)考查影響化學(xué)平衡移動(dòng)的因素,相同溫度下增大壓強(qiáng),平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),CO的體積分?jǐn)?shù)減小,則壓強(qiáng)p3>p2>p1;當(dāng)T<450℃時(shí),幾乎不反應(yīng),所以壓強(qiáng)的改變對(duì)φ(CO) 幾乎無(wú)影響;當(dāng)T≥1000℃時(shí),φ(CO)已經(jīng)很大,甲烷的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)達(dá)到了90%以上,所以壓強(qiáng)的改變對(duì)φ(CO)影響很。唬5)考查化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)

起始:0.5 0.5 0 0

變化:0.25 0.25 0.25 0.75

平衡:0.25 0.25 0.25 0.75 等溫等壓下,體積之比等于物質(zhì)的量之比,達(dá)到平衡后,容器的體積為1.5L,根據(jù)平衡常數(shù)的定義,K=c3(H2)×c(CO)/[C(CH4)×c(H2O)],代入數(shù)值,解得K=0.75。

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】900℃時(shí),向2.0L恒容密閉容器中充入0.40mol乙苯,發(fā)生反應(yīng):

經(jīng)一段時(shí)間后達(dá)到平衡,反應(yīng)過(guò)程中測(cè)定的部分?jǐn)?shù)據(jù)如下表所示:

時(shí)間/min

0

10

20

30

40

n(乙苯)/ mol

0.40

0.30

0.24

n2

n3

n(苯乙烯)/mol

0.00

0.10

n1

0.20

0.20

下列說(shuō)法正確的是( )

A. 保持其他條件不變,向容器中充入不參與反應(yīng)的水蒸氣作為稀釋劑,則乙苯的轉(zhuǎn)化率大于50.0%

B. 反應(yīng)在前20分鐘的平均速率為v(H2)=0.008molmol/( L min)

C. 若混合氣體的平均摩爾質(zhì)量不再變化,則說(shuō)明反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)

D. 相同溫度下,起始時(shí)向容器中充入0.10mol乙苯、0.10mol苯乙烯和0.30molH2,達(dá)到平衡前vv

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】下列說(shuō)法中不正確的是

A.鈉在空氣中燃燒時(shí),先熔化,再燃燒,燃燒產(chǎn)物為Na2O2

B.鎂因在空氣中形成一薄層致密的氧化膜保護(hù)了里面的鎂,故鎂不需要像鈉那樣的特殊保護(hù)

C.鋁制品在生活中非常普遍,是因?yàn)殇X不活潑

D.鐵因在潮濕的空氣中生成的氧化物疏松多孔,不能保護(hù)內(nèi)層金屬,故鐵制品往往需要涂保護(hù)層

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】用中和滴定法測(cè)定燒堿的純度,若燒堿中不含有與酸反應(yīng)的雜質(zhì),試根據(jù)實(shí)驗(yàn)回答:

(1)準(zhǔn)確稱取4.1g燒堿樣品。

(2)將樣品配成250mL待測(cè)液,需要的儀器除了小燒杯、玻璃棒、量筒還需要____________________

(3)取10.00mL待測(cè)液,用___________________ 量取。

(4)用0.2010mol·L-1標(biāo)準(zhǔn)鹽酸滴定待測(cè)燒堿溶液,甲基橙做指示劑,滴定時(shí)左手旋轉(zhuǎn)滴定管的玻璃活塞,右手不停地?fù)u動(dòng)錐形瓶,兩眼注視____________,至出現(xiàn)______________的現(xiàn)象時(shí)即到達(dá)滴定終點(diǎn)。

(5)根據(jù)下列數(shù)據(jù),計(jì)算待測(cè)燒堿的純度:__________________。(保留四位有效數(shù)字)

滴定次數(shù)

待測(cè)液體積

(mL)

標(biāo)準(zhǔn)鹽酸體積(mL)

滴定前讀數(shù)(mL)

滴定后讀數(shù)(mL)

第一次

10.00

0.50

20.40

第二次

10.00

0.10

22.10

第三次

10.00

4.00

24.10

(6)以下操作會(huì)造成測(cè)量結(jié)果偏高的是_________

①用蒸餾水沖洗錐形瓶;

②在滴定過(guò)程中不慎將數(shù)滴酸液滴在錐形瓶外;

③讀數(shù)時(shí),滴定前仰視,滴定后俯視;

④裝標(biāo)準(zhǔn)液之前,沒(méi)有用標(biāo)準(zhǔn)液潤(rùn)洗滴定管;

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】下列敘述不正確的是

A液態(tài)HCl不導(dǎo)電,但HCl屬于電解質(zhì)

BNaHSO4溶于水電離出Na、H 和SO42-,所以NaHSO4屬于酸

C氫氧化鐵膠體和食鹽水都屬于混合物

DAl(OH)3可用作胃酸中和劑,不會(huì)對(duì)胃壁產(chǎn)生強(qiáng)烈刺激

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】配制一定物質(zhì)的量濃度的稀鹽酸,結(jié)果偏高的是

A. 在容量瓶中定容時(shí),俯視刻度線

B. 用量筒量取濃鹽酸時(shí),俯視刻度線

C. 轉(zhuǎn)移溶液后,未洗滌燒杯和玻璃棒就直接定容

D. 定容后把容量瓶倒置搖勻,發(fā)現(xiàn)液面低于刻度線又加水至刻度線

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】下列說(shuō)法或表示方法中正確的是(  )

A. 對(duì)于同一個(gè)化學(xué)反應(yīng),無(wú)論是一步完成還是分幾步完成,其反應(yīng)的焓變相同

B. 等質(zhì)量的硫蒸氣和固態(tài)硫單質(zhì)分別完全燃燒,后者放出的熱量多

C. 表示氫氣燃燒熱的ΔH-285.8 kJ·mol-1,則氫氣燃燒的熱化學(xué)方程式為:2H2(g)+O2(g)2H2O(l) ΔH=-285.8 kJ·mol-1

D. 已知中和熱ΔH-57.3 kJ·mol-1,若將含0.5 mol H2SO4的濃溶液與含1 mol NaOH的溶液混合,放出的熱量等于57.3 kJ

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】景泰藍(lán)是一種傳統(tǒng)的手工藝品。下列制作景泰藍(lán)的步驟中,不涉及化學(xué)變化的是

A. 將銅絲壓扁,掰成圖案 B. 將鉛丹、硼酸鹽等化合熔制后描繪

C. 高溫焙燒 D. 酸洗去污

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】二氧化氯(ClO2)是極易溶于水且不與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的黃綠色氣體,沸點(diǎn)為11℃,可用于處理含硫廢水。某小組在實(shí)驗(yàn)室中探究ClO2與Na2S的反應(yīng);卮鹣铝袉(wèn)題:

(l)ClO2的制備:(已知:SO2+2NaClO3+H2SO4=2ClO2↑+2NaHSO4

①裝置A中反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______________。

②欲收集干燥的ClO2,選擇上圖中的裝置,其連接順序?yàn)?a→_________(按氣流方向,用小寫(xiě)字母表示)

③裝置D的作用是_________。

(2)ClO2與 Na2S 的反應(yīng)

將上述收集到的ClO2用 N2稀釋以增強(qiáng)其穩(wěn)定性,并將適量的稀釋后的ClO2通入上圖所示裝置中充分反應(yīng),得到無(wú)色澄清溶液。一段時(shí)間后,通過(guò)下列實(shí)驗(yàn)探究 I 中反應(yīng)的產(chǎn)物。

操作步驟

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

結(jié)論

取少量Ⅰ中溶液于試管甲中,

加入Ba(OH)2溶液,振蕩

_________

有硫酸根離子生成

另取少量Ⅰ中溶液于試管乙中,

滴加品紅溶液和鹽酸

品紅溶液不翅色

② 無(wú)_____生成

若在試管甲中繼續(xù)加Ba(OH)2溶液至

過(guò)量,靜置,取上層清液于試管丙③______

有白色沉淀生成

有Cl-生成

④ClO2與Na2S反應(yīng)的離子方程式為__________。用于處理含硫廢水時(shí),ClO2相對(duì)于Cl2的優(yōu)點(diǎn)是____________(任寫(xiě)2條)。

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