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2021年中国科学技术大学物理化学系曾杰教授及其团队首次实现甲烷在温和条件下高选择性氧化为甲醇。请回答下列问题:
(1)常温下,甲烷和甲醇的燃烧热分别为890.3kJ•mol-1和726.5kJ•mol-1,1mol甲醇气化需要吸收82.0kJ的热量,则CH4在Cu催化作用下被氧气氧化为气态甲醇的热化学方程式为
2CH4(g)+O2(g)=2CH3OH(g) ΔH=-163.6kJ/mol
2CH4(g)+O2(g)=2CH3OH(g) ΔH=-163.6kJ/mol

(2)在Cu催化作用下,甲烷氧化合成甲醇的总反应分两步进行;
第一步为
2CH4+Cu=*CuH2+2-CH3
2CH4+Cu=*CuH2+2-CH3
(写化学方程式);
第二步为CuH2+2-CH3+O2═Cu+2CH3OH。
第二步反应几乎不影响总反应达到平衡所用的时间,由此推知,第二步反应活化能
小于
小于
(填“大于”、“小于”或“等于”)第一步反应活化能。
(3)一定温度下,恒容密闭容器中,CH4和O2按物质的量2:1混合合成气态甲醇。下列事实能说明该反应达到平衡状态的是
D
D
(填选项字母)。
A.CH4和O2的转化率之比不再改变
B.平衡常数不再改变
C.气体密度不再改变D.甲烷的体积分数不再改变
(4)将等物质的量的CH4和O2的混合气体充入密闭容器中,体系中的CH4平衡转化率(α)与温度和压强的关系如图所示。

①压强的大小关系为
P1<P2<P3
P1<P2<P3
(用P1、P2、P3表示);
②a(CH4)值随温度升高而减小,其原因是;
ΔH<0,升高温度平衡逆向移动,甲烷的转化率减小
ΔH<0,升高温度平衡逆向移动,甲烷的转化率减小

③a、b、c三点的平衡常数大小关系为
Ka>Kb=Kc
Ka>Kb=Kc
(用Ka、Kb、Kc表示)。

【答案】2CH4(g)+O2(g)=2CH3OH(g) ΔH=-163.6kJ/mol;2CH4+Cu=*CuH2+2-CH3;小于;D;P1<P2<P3;ΔH<0,升高温度平衡逆向移动,甲烷的转化率减小;Ka>Kb=Kc
【解答】
【点评】
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发布:2024/4/20 14:35:0组卷:17引用:1难度:0.6
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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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