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在太阳能作用下,甲烷水蒸气重整制氢,该工艺由于具有反应物储量丰富、反应成本低、产量高等特点而被广泛采用,其发生的主要反应如下:
(i)CH4(g)+H2O(g)⇌3H2(g)+CO(g)   ΔH1<0
(ii)CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)    ΔH2
已知:H2O(g)═H2O(l)       ΔH3=-44kJ•mol-1
(1)在标准状态下,由指定单质生成1mol物质的焓变称为标准摩尔生成焓,如氨气的标准摩尔生成焓可用ΔfHmθ(NH3,g)表示,规定ΔfHmθ(O2,g)和ΔfHmθ(H2,g)为0,利用标准摩尔生成焓可以求出化学反应的反应热,部分物质的标准摩尔焓生成如下表,则反应(ii)在标准状态下的反应热ΔH2=
-41.2
-41.2
kJ•mol-1
物质 CO2 CO H2O(l)
ΔfHmθ/(kJ•mol-1 -393.5 -110.5 -285.8
(2)向容积为2L的恒温恒容密闭容器中充入物质的量均为1mol的CH4(g)和H2O(g),在T℃、初始压强为120kPa下只发生反应(i),CH4的物质的量分数随时间的变化关系如图1。

①0~5min内,v(CO)=
0.025
0.025
mol•L-1•min-1,水蒸气的平衡转化率α(H2O)=
25%
25%

②Kp为用平衡分压代替平衡浓度表示的平衡常数(分压=总压×物质的量分数),该温度下的平衡常数Kp=
675
675
(kPa)2。若保持温度和体积不变,平衡后再向容器内充入0.75molCH4(g)和0.75molCO(g),平衡将
向左移动
向左移动
(填“向左移动”、“向右移动”或“不移动”)。,
③下列说法能判断该反应达到平衡状态的是
CD
CD
(填标号)。
A.单位时间内消耗3molH2的同时生成1molH2O
B.c(CH4)=c(CO)
C.各物质的体积分数不再变化
D.混合气体的压强不再变化
(3)反应(i)在一定条件下进行时,CH4的平衡转化率与水碳比[
n
H
2
O
n
C
H
4
=z]和压强p的关系如图2所示。则a、b、c由大到小的关系是
a>b>c
a>b>c
,原因是
同一压强下,水碳比越大,CH4的平衡转化率越大
同一压强下,水碳比越大,CH4的平衡转化率越大

【答案】-41.2;0.025;25%;675;向左移动;CD;a>b>c;同一压强下,水碳比越大,CH4的平衡转化率越大
【解答】
【点评】
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发布:2024/4/20 14:35:0组卷:12引用:1难度:0.6
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  • 1.氢气最早于16世纪被人工制取出来,氢气是一种清洁能源。
    (1)利用光伏电池电解水制H2是氢能的重要来源。已知:H-H键、O=O键、H-O键的键能依次为436kJ•mol-1、495kJ•mol-1、463kJ•mol-1。则2H2O(g)═2H2(g)+O2(g)△H=
     
    kJ•mol-1
    (2)T1℃时,向5L恒容密闭容器中充入0.5molCH4,只发生反应2CH4(g)⇌C2H4(g)+2H2(g),达到平衡时,测得c(C2H4)=2c(CH4),CH4的转化率为
     
    ;保持其他条件不变,温度改为T2℃,经25s后达到平衡,测得c(CH4)=2c(C2H4),则0~25s内v(C2H4)=
     
    mol•L-1•s-1
    (3)CH4分解时几种气体的平衡分压(pPa)的对数值lgp与温度的关系如图所示。

    ①T℃时,向一恒容密闭容器中通入一定量的CH4(g)、C2H4(g)和H2(g),只发生反应2CH4(g)⇌C2H2(g)+3H2(g)ΔH,ΔH
     
    (填“>”或“<”)0,此时的平衡常数Kp=
     
    (用平衡分压代替浓度进行计算)Pa2
    ②若只改变一个反应条件使Kp变大,则该条件是
     
    (填标号)。
    A.减小C2H2的浓度
    B.升高温度
    C.增大压强
    D.加入合适的催化剂
    (4)工业上,以KNH2和液氨为电解质,以石墨为电极,电解液氨制备H2。阳极的电极反应式为
     
    ,一段时间后阴、阳两极收集到的气体质量之比为
     

    发布:2025/1/4 8:0:1组卷:9引用:3难度:0.5
  • 2.反应 4A(g)+5B(g)⇌4C(g)+6D(g)在 5L 的密闭容器中进行,半分钟后,C 的物质的量增 加了 0.30mol。下列叙述正确的是(  )

    发布:2024/12/30 19:30:2组卷:67引用:6难度:0.6
  • 3.将等物质的量的A、B混合于2L的密闭容器中,发生如下反应:3A(g)+B(g)⇌xC(g)+2D(g),经5min后,测得D的浓度为0.5mol/L,c(A):c(B)=3:5,C的平均反应速率为0.1mol/(L•min).求:
    (1)此时A的浓度c(A)=
     
    mol/L,反应开始前容器中的A、B的物质的量:n(A)=n(B)=
     
    mol;
    (2)B的平均反应速率v(B)=
     
    mol/(L•min);
    (3)x的值为
     

    发布:2024/12/30 19:0:1组卷:163引用:26难度:0.3
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