CH4既是重要的清潔能源也是一種重要的化工原料。以CO2、H2為原料合成CH4涉及的主要反應(yīng)如下:
Ⅰ:CO2(g)+4H2(g)?CH4(g)+2H2O(g)△H1
Ⅱ:CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)△H2=+41.2kJ/mol
常溫常壓下,H2(g)和CH4(g)的摩爾燃燒焓分別為-285.8kJ/mol和-890.3kJ/mol;H2O(l)=H2O(g)△H3=+44.0kJ?mol-1
(1)△H1=-164.9-164.9kJ/mol。
(2)一定條件下,向恒容密閉容器中通入1mol CO2和3mol H2發(fā)生上述反應(yīng),達(dá)到平衡時,容器中CH4(g)為amol,H2O(g)為bmol,則反應(yīng)Ⅱ的平衡常數(shù)為 b(b-2a)(1+a-b)(3-2a-b)b(b-2a)(1+a-b)(3-2a-b)。(用含a、b的代數(shù)式表示)
(3)n(H2):n(CO2)=4:1的混合氣體充入反應(yīng)器中,當(dāng)氣體總壓強(qiáng)為0.1MPa,平衡時各物質(zhì)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)如圖所示。
v正~c(CO2)200~550℃時,CO2的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)隨溫度升高而增大的原因是 △H1<0,△H2>0,溫度升高時,反應(yīng)Ⅰ向左移動使CO2增加的量比反應(yīng)Ⅱ向右移動使CO2減少的量多△H1<0,△H2>0,溫度升高時,反應(yīng)Ⅰ向左移動使CO2增加的量比反應(yīng)Ⅱ向右移動使CO2減少的量多。反應(yīng)器中應(yīng)選擇適宜的溫度是 200℃200℃。
(4)為探究CO2(g)+4H2(g)?CH4(g)+2H2O(g)的反應(yīng)速率與濃度的關(guān)系,起始時,向恒容密閉容器中通入濃度均為1.0mol/L CO2與H2。平衡時,根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)繪制出兩條反應(yīng)速率-濃度關(guān)系曲線:v正=c(CO2)和v逆=c(H2O)。
則與曲線v正=c(CO2)相對應(yīng)的是圖中曲線 乙乙(填“甲”或“乙”);該反應(yīng)達(dá)到平衡后,某一時刻降低溫度,重新達(dá)到平衡,平衡常數(shù) 增大增大(填“增大”或“減小”),則此時曲線甲對應(yīng)的平衡點可能為 DD(填字母,下同),曲線乙對應(yīng)的平衡點可能為 MM。
b
(
b
-
2
a
)
(
1
+
a
-
b
)
(
3
-
2
a
-
b
)
b
(
b
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2
a
)
(
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a
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b
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(
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a
-
b
)
【答案】-164.9;;△H1<0,△H2>0,溫度升高時,反應(yīng)Ⅰ向左移動使CO2增加的量比反應(yīng)Ⅱ向右移動使CO2減少的量多;200℃;乙;增大;D;M
b
(
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)
(
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a
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b
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2
a
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b
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【解答】
【點評】
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發(fā)布:2024/4/20 14:35:0組卷:9引用:1難度:0.6
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發(fā)布:2024/12/30 19:0:1組卷:0引用:3難度:0.7 -
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