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2022年北京冬奥会首次采用氢能作为火炬燃料,体现绿色奥运理念。工业上利用天然气制备氢气,还能得到乙烯、乙炔等化工产品,有关反应原理如下:有关反应原理如下:
反应1:2CH4(g)⇌C2H2(g)+3H2(g)ΔH1
反应2:2CH4(g)⇌C2H4(g)+2H2(g)ΔH2
请回答下列问题:
(1)已知几种物质的燃烧热(ΔH)数据如下:
物质 CH4 C2H2 C2H4 H2
燃烧热 -890.3 -1299.5 -1411.0 -285.8
①写出表示C2H2(g)燃烧热的热化学方程式:
C2H2(g)+
5
2
O2(g)=2CO2(g)+H2O(l)△H=-1299.5kJ•mol-1
C2H2(g)+
5
2
O2(g)=2CO2(g)+H2O(l)△H=-1299.5kJ•mol-1

②上述反应中,ΔH1-ΔH2=
+174.3
+174.3
kJ•mol-1
③已知反应1的ΔS=+220.2J•mol-1•K-1,则下列所给温度能使该反应自发进行的是 
D
D
(填标号)。
A.0℃
B.25℃
C.1250℃
D.2000℃
(2)在恒温恒容密闭容器中充入适量CH4发生上述反应1和反应2。下列情况不能说明上述反应达到平衡状态的是 
B
B
(填字母)。
A.气体总压强不随时间变化
B.气体密度不随时间变化
C.气体平均摩尔质量不随时间变化
D.H2体积分数不随时间变化
(3)2CH4(g)⇌C2H2(g)+3H2(g)的速率方程为v=kc2(CH4),v=kc(C2H2)•c3(H2)(k、k为正、逆反应速率常数,与温度有关)。其他条件相同,T1℃达到平衡时k=1.5k,T2℃达到平衡时k=3.0k。由此推知,T1
T2(填“>”“<”或“=”)。
(4)一定温度下,在总压强保持恒定为121kPa时,向某密闭容器中充入CH4和N2组成的混合气体(N2不参与反应),测得CH4的平衡转化率与通入气体中CH4的物质的量分数的关系如图所示。

①图中随着通入气体中CH4的物质的量分数的增大,甲烷的平衡转化率降低的主要原因是 
温度不变,化学平衡常数不变,随着反应物甲烷体积分数的增加,反应体系总压强增大,化学平衡向气体体积减小的逆反应方向移动,导致甲烷的平衡转化率降低
温度不变,化学平衡常数不变,随着反应物甲烷体积分数的增加,反应体系总压强增大,化学平衡向气体体积减小的逆反应方向移动,导致甲烷的平衡转化率降低

②已知M点乙炔的选择性为75%[乙炔的选择性=
n
C
2
H
2
n
C
2
H
2
+
n
C
2
H
4
×100%]。该温度下,反应2的平衡常数Kp=
2.52
2.52
kPa(结果保留2位有效数字,Kp是以分压表示的平衡常数,分压=总压x物质的量分数)。

【答案】C2H2(g)+
5
2
O2(g)=2CO2(g)+H2O(l)△H=-1299.5kJ•mol-1;+174.3;D;B;<;温度不变,化学平衡常数不变,随着反应物甲烷体积分数的增加,反应体系总压强增大,化学平衡向气体体积减小的逆反应方向移动,导致甲烷的平衡转化率降低;2.52
【解答】
【点评】
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发布:2024/6/27 10:35:59组卷:16引用:1难度:0.4
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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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