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在某空间站氧循环系统中,涉及电解水,还有碳中和反应(如下):CO2(g)+4H2(g)⇌2H2O(g)+CH4(g)。按要求回答下列问题。
(1)电解液态水制备1molH2(g)的反应中,△H=+286kJ•mol-1,写出H2(g)燃烧热的热化学方程式:
H2(g)+
1
2
O2(g)=H2O(l)△H=-286kJ•mol-1
H2(g)+
1
2
O2(g)=H2O(l)△H=-286kJ•mol-1

(2)系统碳中和反应的平衡常数(K)与反应温度(t)之间的关系如图1所示。


①由图1可推知:该反应的△H
0(填“>”或“<”);
②若系统碳中和反应为基元反应,且反应的△H与活化能(Ea)的关系为|△H|>Ea,在图2中补充完成该反应过程的能量变化示意图

③某小组模拟该反应,t℃下,向容积为10L的密闭容器中通入5.2molCO2和0.9molH2,反应平衡后测得容器中n(CH4)=0.2mol。则H2的转化率为
88.89%
88.89%
,平衡常数的值为
6400
6400

(3)在相同条件下CO2(g)与H2(g)还会发生不利于氧循环的如下副反应:CO2(g)+3H2(g)⇌H2O(g)+CH3OH(g)。在反应器中按c(CO2):c(H2)=1:4通入反应物,在不同温度、不同催化剂条件下,反应进行到2min时,测得反应器中CH3OH、CH4浓度(μmol⋅L-1)如表所示。
催化剂 t=350℃ t=400℃
c(CH3OH) c(CH4 c(CH3OH) c(CH4
A 10.8 12722 345.2 41780
B 9.2 10775 34 39932
①在选择使用催化剂A和350℃条件下反应,0~2min生成CH3OH的平均反应速率为
5.4
5.4
μmol⋅L-1⋅min-1
②若某空间站的生命保障系统实际选择使用催化剂B和400℃的反应条件,其理由是
相同催化剂,400℃的反应速率更快;相同温度时,催化剂B副产物浓度低,甲烷和甲醇的比例高
相同催化剂,400℃的反应速率更快;相同温度时,催化剂B副产物浓度低,甲烷和甲醇的比例高

【答案】H2(g)+
1
2
O2(g)=H2O(l)△H=-286kJ•mol-1;<;;88.89%;6400;5.4;相同催化剂,400℃的反应速率更快;相同温度时,催化剂B副产物浓度低,甲烷和甲醇的比例高
【解答】
【点评】
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发布:2024/6/27 10:35:59组卷:102引用:1难度:0.3
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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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