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天然气(以甲烷计)在工业生产中用途广泛.
Ⅰ.在制备合成氨原料气H2 中的应用
(1)甲烷蒸汽转化法制H2的主要转化反应如下:
CH4(g)+H2O(g)⇌CO(g)+3H2(g)△H=+206.2kJ/mol
CH4(g)+2H2O(g)⇌CO2(g)+4H2(g)△H=+165.0kJ/mol
上述反应所得原料气中的CO能使氨合成催化剂中毒,必须除去.工业上常采用催化剂存在下CO与水蒸气反应生成易除去的CO2,同时又可制得等体积的氢气的方法.此反应称为一氧化碳变换反应,该反应的热化学方程式是
CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)△H=-41.2kJ/mol
CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)△H=-41.2kJ/mol

(2)CO变换反应的汽气比(水蒸气与原料气中CO物质的量之比)与CO平衡变换率(已转化的一氧化碳量与变换前一氧化碳量之比)的关系如图1所示:

析图可知:
①相同温度时,CO平衡变换率与汽气比的关系是
汽气比越大CO平衡变化率越大
汽气比越大CO平衡变化率越大

②汽气比相同时,CO平衡变换率与温度的关系是
温度越高CO平衡变化率越小
温度越高CO平衡变化率越小

(3)对于气相反应,用某组分(B)的平衡压强(pB)代替物质的量浓度也可以表示平衡常数(记作Kp),则CO变换反应的平衡常数表示式为:Kp=
P
C
O
2
P
H
2
P
CO
P
H
2
O
P
C
O
2
P
H
2
P
CO
P
H
2
O
.随温度的降低,该平衡常数
增大
增大
(填“增大”“减小”或“不变”).
Ⅱ.在熔融碳酸盐燃料电池中的应用以熔融Li2CO3和K2CO3为电解质,天然气经内重整催化作用提供反应气的燃料电池示意图如图2:
(1)外电路电子流动方向:由
A
A
流向
B
B
(填字母).
(2)空气极发生反应的离子方程式是
O2+4e-+2CO2=2CO32-
O2+4e-+2CO2=2CO32-

(3)以此燃料电池为电源电解精炼铜,当电路有0.6mol e-转移,有
19.2
19.2
 g 精铜析出.

【答案】CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)△H=-41.2kJ/mol;汽气比越大CO平衡变化率越大;温度越高CO平衡变化率越小;
P
C
O
2
P
H
2
P
CO
P
H
2
O
;增大;A;B;O2+4e-+2CO2=2CO32-;19.2
【解答】
【点评】
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发布:2024/6/27 10:35:59组卷:17引用:2难度:0.3
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    (1)图1的四个过程中能量转化形式有
     

    A.2种  B.3种  C.4种  D.4种以上
    (2)电解过程要消耗大量的电能,而使用微生物作催化剂在阳光下也能分解水.
    2H2O(1)
    通电
    2H2(g)+O2(g)△H 1      2H2O(1)
    光照
    催化剂
    2H2(g)+O2(g)△H2   
    以上反应的△H1
     
    △H2(选填“<”、“>”或“=”)
    (3)已知H2O(l)→H2O(g)△H=+44kJ.mol-1,依据图2能量变化写出氢气燃烧生产液态水的热化学方程式
     

    (4)氢能利用需要选择合适的储氢材料.
    ①NaBH4是一种重要的储氢载体,能与水反应生成NaBO2,且反应前后B的化合价不变,该反应的化学方程式为
     

    ②镧镍合金在一定条件下可吸收氢气生产氢化物:LaNi3(s)+3H2(g)═LaNi3H6(s)△H<0,欲使LaNi3H6(s)释放出气态氢,根据平衡移动的原理,可改变的条件之一是
     

    ③一定条件下,如图3所示装置可实现有机物的电化学储氢,使C7H8转化为C7H14,则电解过程中产生的气体X 为
     
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