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 |
C2H2(g)+O2(g)=2CO2(g)+H2O(l)△H=-1299.5kJ•mol-1
5
2
C2H2(g)+O2(g)=2CO2(g)+H2O(l)△H=-1299.5kJ•mol-1
。5
2
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正=k正c2(CH4),v逆=k逆c(C2H2)•c3(H2)(k正、k逆为正、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正=1.5k逆,T2℃达到平衡时k正=3.0k逆。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
)
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)+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
5
2
【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。
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(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
(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
②若只改变一个反应条件使Kp变大,则该条件是
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 -
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(1)此时A的浓度c(A)=
(2)B的平均反应速率v(B)=
(3)x的值为发布:2024/12/30 19:0:1组卷:163引用:26难度:0.3