(13分)日常生活、生产中甲烷既是重要的清洁能源也是一种重要的化工原料。
(1)下图是CH4/H2O体系放氢焓变示意图:
则CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g) △H= 。
(2)合成气(CO、H2)是一种用途相当广泛的化工基础原料,常被用来合成很多有机物,如甲醇(CH3OH)、二甲醚(CH3OCH3)等。
①在压强为0.1MPa条件下,物质的量之比为1:3的CO、H2的混合气体在催化剂作用下能自发反应生成甲醇:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) △H<0。若容器体积不变,改变下列条件新平衡下甲醇体积分数增大的是 (填字母)。
A.升高温度 B.将CH3OH(g)从体系中分离
C.充入N2使体系总压强增大 D.再充入1mol CO和3mol H2
②二甲醚被誉为“21世纪的清洁燃料”。一定条件下利用H2、CO合成CH3OCH3。其反应方程式为:3H2(g)+3CO(g) CH3OCH3(g)+CO2(g),该反应的平衡常数表达式为 。最近研究发现一种新型的催化剂(主要成分是Cu、Mn的合金)对CO和H2合成二甲醚具有较好的催化效率。根据如图判断,催化剂中n(Mn)/n(Cu)约为 时最有利于二甲醚的合成。
③以甲醇为原料是合成二甲醚的又一途径:2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)。一定温度下,向2L某容器中充入一定量的CH3OH,10s到达平衡后测得CH3OH 0.04mol,CH3OCH3 0.08mol,则用甲醇表示反应在10s内的平均反应速率为 ,相同条件下起始时向该容器中充入CH3OH 0.15mol、CH3OCH3 0.15mol、和H2O 0.10mol,则反应将向 方向进行(填“正反应”或“逆反应”)。
高三化学简答题极难题
(13分)日常生活、生产中甲烷既是重要的清洁能源也是一种重要的化工原料。
(1)下图是CH4/H2O体系放氢焓变示意图:
则CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g) △H= 。
(2)合成气(CO、H2)是一种用途相当广泛的化工基础原料,常被用来合成很多有机物,如甲醇(CH3OH)、二甲醚(CH3OCH3)等。
①在压强为0.1MPa条件下,物质的量之比为1:3的CO、H2的混合气体在催化剂作用下能自发反应生成甲醇:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) △H<0。若容器体积不变,改变下列条件新平衡下甲醇体积分数增大的是 (填字母)。
A.升高温度 B.将CH3OH(g)从体系中分离
C.充入N2使体系总压强增大 D.再充入1mol CO和3mol H2
②二甲醚被誉为“21世纪的清洁燃料”。一定条件下利用H2、CO合成CH3OCH3。其反应方程式为:3H2(g)+3CO(g) CH3OCH3(g)+CO2(g),该反应的平衡常数表达式为 。最近研究发现一种新型的催化剂(主要成分是Cu、Mn的合金)对CO和H2合成二甲醚具有较好的催化效率。根据如图判断,催化剂中n(Mn)/n(Cu)约为 时最有利于二甲醚的合成。
③以甲醇为原料是合成二甲醚的又一途径:2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)。一定温度下,向2L某容器中充入一定量的CH3OH,10s到达平衡后测得CH3OH 0.04mol,CH3OCH3 0.08mol,则用甲醇表示反应在10s内的平均反应速率为 ,相同条件下起始时向该容器中充入CH3OH 0.15mol、CH3OCH3 0.15mol、和H2O 0.10mol,则反应将向 方向进行(填“正反应”或“逆反应”)。
高三化学简答题极难题查看答案及解析
氢气既是最理想的能源又是重要的化工原料,用甲烷制氢气是一种廉价的制氢方法。有关的热化学方程式如下:
①CH4(g)+O2(g)CO(g)+2H2(g) ΔH<0
②CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) ΔH>0
下列说法不正确的是( )
A.当反应①中v(CH4)正=v(CO)逆时,表明该反应达平衡状态
B.其他条件不变时,增大体系压强,反应①、②中甲烷的转化率均减小
C.使用高效催化剂可以加快反应速率,同时提高CH4的转化率
D.同一容器内同时发生反应①与②时,容器内温度可能保持不变
高三化学选择题中等难度题查看答案及解析
天然气是一种重要的清洁能源和化工原料,其主要成分为甲烷。
(1)工业上可用煤制天然气,生产过程中有多种途径生成CH4。
写出CO与H2反应生成CH4和H2O的热化学方程式
已知: CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g) ΔH=-41kJ·mol-1
C(s)+2H2(g)CH4(g) ΔH=-73kJ·mol-1
2CO(g)C(s)+CO2(g) ΔH=-171kJ·mol-1
(2)天然气中的H2S杂质常用氨水吸收,产物为NH4HS。一定条件下向NH4HS溶液中
通入空气,得到单质硫并使吸收液再生,写出再生反应的化学方程式 。
(3)天然气的一个重要用途是制取H2,其原理为:CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g)。在密闭容器中通入物质的量浓度均为0.1mol·L-1的CH4与CO2,在一定条件下发生反应,测得CH4的平衡转化率与温度及压强的关系如下图1所示,则压强P1 P2(填“大于”或“小于”);压强为P2时,在Y点:v(正) v(逆)(填“大于”、“小于”或“等于”)。 求Y点对应温度下的该反应的平衡常数K= 。(计算结果保留两位有效数字)
(4) 以二氧化钛表面覆盖CuAl2O4为催化剂,可以将CH4和CO2直接转化成乙酸。
①在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率如图2所示。250~300℃时,温度升高而乙酸的生成速率降低的原因是 。
②为了提高该反应中CH4的转化率,可以采取的措施是 。
高三化学填空题困难题查看答案及解析
天然气是一种重要的清洁能源和化工原料,其主要成分为甲烷。
(1)工业上可用煤制天然气,生产过程中有多种途径生成CH4。
写出CO与H2反应生成CH4和H2O的热化学方程式____________
已知: CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g) ΔH=-41kJ·mol-1
C(s)+2H2(g)CH4(g) ΔH=-73kJ·mol-1
2CO(g)C(s)+CO2(g) ΔH=-171kJ·mol-1
(2)天然气中的H2S杂质常用氨水吸收,产物为NH4HS。一定条件下向NH4HS溶液中
通入空气,得到单质硫并使吸收液再生,写出再生反应的化学方程式____________。
(3)天然气的一个重要用途是制取H2,其原理为:CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g)。在密闭容器中通入物质的量浓度均为0.1mol·L-1的CH4与CO2,在一定条件下发生反应,测得CH4的平衡转化率与温度及压强的关系如下图1所示,则压强P1_________P2(填“大于”或“小于”);压强为P2时,在Y点:v(正)___________v(逆)(填“大于”、“小于”或“等于”)。 求Y点对应温度下的该反应的平衡常数K=__________。(计算结果保留两位有效数字)
(4)以二氧化钛表面覆盖CuAl2O4为催化剂,可以将CH4和CO2直接转化成乙酸。
①在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率如图2所示。250~300℃时,温度升高而乙酸的生成速率降低的原因是________________。
②为了提高该反应中CH4的转化率,可以采取的措施是________________。
高三化学综合题中等难度题查看答案及解析
甲烷是天然气的主要成分,是一种重要的清洁能源和化工原料。
Ⅰ.煤制天然气时会发生多个反应,生产过程中有多种途径生产CH4。
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
写出CO2与H2反应生成CH4和H2O的热化学方程式____________________ 。
Ⅱ.新型高效的甲烷燃料电池采用铂为电极材料,两电极上分别通入CH4和O2,电解质为KOH溶液。某研究小组将两个甲烷燃料电池串联后作为电源,进行饱和氯化钠溶液(滴有几滴酚酞)电解实验,如图所示:
回答下列问题:
(1)①用甲烷燃料电池作为电化学降解NO3-装置的直流电源时,应将A与_____相连(填a或b,下同)B与_____相连。阴极反应式为_____________。
②若电解过程中转移了2mol电子,则膜的两侧电解液的质量变化差( Δm左- Δm右)为________g。
(2)甲烷燃料电池正极、负极的电极反应分别为________ 、_________。
(3)若每个电池甲烷通入量为1 L(标准状况),且反应完全,则图二电解池中理论上Pt最多能产生的氯气体积为________L(标准状况)。
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CH4、CH3OH既是重要的化工原料,又是未来重要的能源物质。
(1)将1.0 mol CH4和2.0 mol H2O(g) 通入容积为2L的反应室,在一定条件下发生反应CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g),测得在5 min时达到平衡,CH4的平衡转化率为40%。则0~5 min内,用H2O表示该反应的平均反应速率为_________。
(2)一定条件下,将1.0 mol CH4与2.0 mol H2O(g)充入密闭容器中发生反应CH4(g)+H2O(g) CH3OH(g)+H2(g),下列措施可以提高化学反应速率的是___________(填选项序号)。
a.恒容条件下充入He b.增大体积
c.升高温度 d.投入更多的H2O(g)
(3)在恒容条件下进行反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),则下列实验事实可以作为判断该反应达到平衡状态标志的是___________ (填选项序号)。
a.消耗1 mol CO2同时生成1 mol CH3OH b.容器内压强保持不变
c.混合气体的密度保持不变 d.CH3OH(g)的浓度保持不变
(4)以KOH为电解质的甲醇-空气燃料电池是一种高效、轻污染的车载电池,其工作原理如图。 回答下列问题:
①该原电池的正极是____(填“甲”或“乙”),电解过程中乙电极附近pH____(填“增大”或“减小”);
②负极的电极反应式________________________________。
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氢气既是最理想的能源又是重要的化工原料,用甲烷制氢气是一种廉价的制氢方法。有关的热化学方程式如下:
下列说法不正确的是
A.当反应①中v(CH4)正=v(CO)逆时,表明该反应达平衡状态
B.其他条件不变时,增大体系压强,反应①、②中甲烷的转化率均减小
C.使用高效催化剂可以加快反应速率,同时提高CH4的转化率
D.同一容器内同时发生反应①与②时,容器内温度可能保持不变
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氢气是一种清洁、高效新能源,也是重要的化工原料。
(1)工业上利用甲烷制备氢气的反应为:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)
已知:
①H2(g)+1/2O2(g)H2O(g) △H1=-198kJ/mol
②CO(g)+1/2O2(g)CO2(g) △H2=-283kJ/mol
③CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g) △H3=-846.3kJ/mol
则CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) △H4=________。
(2)工业上利用CO和H2合成清洁能源CH3OH,其反应为:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H=-116kJ/mo1
①如图表示CO的平衡转化率(α)随温度和压强变化的示意图。X表示的是_______,理由_________;Y1_____Y2(填“<”“=”或“>”)。
②在2L恒容密闭容器中充入2 mol CO和4 mol H2,在一定条件下经过10 min达到平衡状态c点处。则在该条件下,从开始至达到平衡状态v(CH3OH)=_______________,平衡常数Ka、Kb、Kc 的大小关系:___________。
③下列措施既能增大反应速率又能提高反应物的转化率的是_______。
A.使用催化剂 B.及时分离CH3OH C.升高温度 D.增大压强
(3)已知燃料电池的比能量与单位质量燃料物质失去的电子数成正比。理论上H2、CH4、CH3OH的碱性电池的比能量由大到小的顺序为___________。
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氢气是一种清洁、高效新能源,也是重要的化工原料。
(1)工业上利用甲烷制备氢气的反应为:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)
已知:
①H2(g)+O2(g)=H2O(g) △H1=-198kJ/mol
②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H2=-576kJ/mol
③CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) △H3=-846.3kJ/mol
则CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) △H4=________。
(2)工业上利用CO和H2合成清洁能源CH3OH,其反应为:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H=-116kJ/mo1
①如图表示CO的平衡转化率(α)随温度和压强变化的示意图。X表示的是_______,理由_________;Y1_____Y2 (填“<”、“=”、“>”)。
②在2L恒容密闭容器中充入2molCO和4molH2,在一定条件下经过10min达到平衡状态c 点处。则在该条件下,从开始至达到平衡状态v(CH3OH)=________,平衡常数Ka、Kb、Kc的大小关系:____________。
③下列措施既能增大反应速率又能提高反应物的转化率的是_______。
A.使用催化剂 B.及时分离CH3OH C.升高温度 D.增大压强
(3)已知燃料电池的比能量与单位质量燃料物质失去的电子数成正比。理论上H2、CH4、CH3OH的碱性电池的比能量由小到大的顺序为___________。
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氢气不仅是新能源,也是重要的化工原料。
(1)氢气可由甲烷制备:CH4 (g)+H2O(l)CO(g)+3H2 (g)ΔH=+250.1 kJ·mol-1,已知298 K时,CH4(g)、CO(g)的燃烧热分别为890 kJ·mol-1、283 kJ·mol-1。写出氢气燃烧热的热化学方程式___________。
(2)利用反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH合成清洁能源CH3OH,CO的平衡转化率与温度的关系如图所示:
①该可逆反应的正反应ΔH______0; A、B、C三点平衡常数KA、KB、KC的大小关系是_____; 压强p1___p2(填“>”“<”或“=”); 在T1和p2条件下,由D点到B点过程中,正、逆反应速率之间的关系: v正___v逆(填“>”“<”或“=”)。
②若在恒温恒容条件下进行上述反应,能表示该可逆反应达到平衡状态的是_____________________ (填序号)。
a.CO物质的量保持不变
b.单位时间内消耗CO的浓度和生成甲醇的浓度相等
c.混合气体的压强不再变化
d.混合气体的密度不再变化
③在2 L恒容密闭容器中充入2 mol CO和4 mol H2,在p2 (和T2条件下经10 min达到平衡状态C点,在该条件下,v(CH3OH)=______________________;平衡常数K为_________________________________
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