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以CH4、CO2为原料制备合成气(CO、H2),发生的反应如下:
主反应a:CH4(g)+CO2(g)⇌2CO(g)+2H2(g)ΔH1=373.9kJ•mol-1
副反应b:CH4(g)⇌C(s)+2H2(g)ΔH2=74.8kJ•mol-1
副反应c:CO2(g)+H2(g)⇌H2O(g)+CO(g)ΔH3
已知:主反应选择性指发生主反应所消耗的CH4在全部所消耗的CH4中占有的比例
回答下列问题:
(1)CH4和H2的燃烧热分别为763.7kJ⋅mol-1、285.8kJ⋅mol-1,则CO的燃烧热为
283
283
kJ⋅mol-1
(2)在同一固相催化剂和5×105Pa下,研究不同温度,
n
C
H
4
n
C
O
2
投料比对CH4平衡转化率及H2O体积分数的影响,数据如图所示。

①反应c的ΔH3
大于
大于
0(填“大于”、“等于”或“小于”)。
②在该催化剂作用下,
n
C
H
4
n
C
O
2
投料比为2,T1时主反应a的选择性为60%,则体系达平衡后H2的体积分数为
43.8
43.8
%(保留到小数点后一位)。
③根据图象,选择合成体系适宜的反应条件为
T1
n
C
H
4
n
C
O
2
=1
T1
n
C
H
4
n
C
O
2
=1
,原因是
在T1温度下,
n
C
H
4
n
C
O
2
=1时,CH4的平衡转化率最大,此时H2O的体积分数小,说明副反应c进行程度小
在T1温度下,
n
C
H
4
n
C
O
2
=1时,CH4的平衡转化率最大,此时H2O的体积分数小,说明副反应c进行程度小
;相同温度下,随着
n
C
H
4
n
C
O
2
投料比增加,主反应的反应速率先加快后减慢,导致主反应的反应速率减慢的主要原因可能是
副反应b产生的碳变多,覆盖在催化剂表面上,使气体难以在催化剂表面反应
副反应b产生的碳变多,覆盖在催化剂表面上,使气体难以在催化剂表面反应

【考点】化学平衡的计算
【答案】283;大于;43.8;T1
n
C
H
4
n
C
O
2
=1;在T1温度下,
n
C
H
4
n
C
O
2
=1时,CH4的平衡转化率最大,此时H2O的体积分数小,说明副反应c进行程度小;副反应b产生的碳变多,覆盖在催化剂表面上,使气体难以在催化剂表面反应
【解答】
【点评】
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发布:2024/6/27 10:35:59组卷:76引用:2难度:0.7
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    (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
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    (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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