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16.甲烷自热重整是先进的制氢方法,包含甲烷氧化和蒸汽重整.向反应系统同时通入甲烷、氧气和水蒸气,发生的主要化学反应有:
化学方程式焓变
△H/(kJ•mol-1
活化能
Ea/(kJ•mol-1
甲烷氧化CH4(g)+2O2(g)═CO2(g)+2H2O(g)-802.6125.6
CH4(g)+O2(g)═CO2(g)+2H2(g)-322.0172.5
蒸汽重整CH4(g)+H2O(g)═CO(g)+3H2(g)+206.2240.1
CH4(g)+2H2O(g)═CO2(g)+4H2(g)+165.0243.9
回答下列问题:
(1)反应CO(g)+H2O(g)═CO2(g)+H2(g)的△H=-41.2kJ•mol-1
(2)在初始阶段,甲烷蒸汽重整的反应速率小于甲烷氧化的反应速率.(填“大于”、“小于”或“等于”)

分析 (1)根据盖斯定律,由蒸汽重整的两个反应CH4(g)+2H2O(g)=CO2(g)+4H2(g)减CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g),可得反应:CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g),据此计算反应热;
(2)由表中数据可知,甲烷氧化的活化能低于蒸气重整的活化能,活化能越低,反应速率越快.

解答 解:(1)根据盖斯定律,由蒸汽重整的两个反应CH4(g)+2H2O(g)=CO2(g)+4H2(g)减CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g),可得反应:CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g),故△H=165.0kJ/mol-206.2kJ/mol=-41.2kJ/mol,
故答案为:-41.2;
(2)由表中数据可知,甲烷氧化的活化能低于蒸气重整的活化能,活化能越低,反应速率越快,故初始阶段,甲烷蒸汽重整的反应速率小于甲烷氧化的反应速率,
故答案为:小于.

点评 本题考查了盖斯定律的应用和热化学方程式的书写,重在考查考生分析问题的能力和处理数据的能力,解答本题需利用盖斯定律和活化能的有关知识,题目难度中等.

练习册系列答案
相关习题

科目:高中化学 来源: 题型:选择题

6.下列有关化学用语的理解错误的是(  )
A.电子式 可以表示甲基,但不能表示CH3+
B.比例模型 既能表示甲烷分子,也能表示四氯化碳分子
C.C2H4O2可以表示乙酸、甲酸甲酯等物质
D.离子结构示意图 可以表示32S2-,也可以表示34S2-

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

7.NA为阿伏加德罗常数,下列说法错误的是(  )
A.0.1 mol的甲基(-CH3)与羟基(-OH)所含电子数均为NA
B.1molD216O中含中子、质子、电子各10NA
C.32 g S8单质(分子结构如右图)中含有的S-S键个数为NA
D.1.5g CH3+中含有的电子数为0.8NA

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

4.一定量的稀硫酸与过量的锌反应,为减慢反应速率,且不影响生成氢气的总量,可向稀硫酸中加入适量的下列物质,其中能达到目的是(  )
A.硝酸钠固体B.冰醋酸C.硫酸锌溶液D.硫酸铜固体

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

11.氨的合成是最重要的化工生产之一.在2个恒压的密闭容器中,同温度下、使用相同催化剂分别进行反应:3H2(g)+N2(g)$?_{催化剂}^{高温高压}$  2NH3(g),按不同方式投入反应物,保持恒温,反应达到平衡时有关数据为:
容 器
反应物投入量3mol H2、2mol N26mol H2、4mol N2
达到平衡的时间(min)        t5
平衡时N2的浓度(mol•L-13c
(1)该反应的平衡常数表达式K=$\frac{{c}^{2}(N{H}_{3})}{c({N}_{2})×{c}^{3}({H}_{2})}$.
(2)甲容器达到平衡所需要的时间t=5min(填“>”、“<”或“=”).

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科目:高中化学 来源: 题型:多选题

1.下列说法中,不正确的是(  )
A.s区的元素都是活泼的金属元素B.所有的非金属元素都在p区
C.d区、ds区全是金属元素D.镧系、锕系元素都在f区

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

8.国际石油价格多次上涨,为解决能源危机,现在全面推广使用乙醇汽油作为发动机燃料,即在汽油中掺入一定比例的乙醇,以代替一部分汽油.已知热化学方程式:$\frac{1}{2}$C2H5OH(l)+$\frac{3}{2}$O2(g)=CO2(g)+$\frac{3}{2}$H2O(l)△H=-683.4kJ/mol.下列有关说法正确的是(  )
A.乙醇汽油是一种清洁能源,燃烧不会产生任何污染
B.在25℃、101KPa时,生成1mol水时放出683.4kJ的热量
C.乙醇的燃烧热为683.4kJ/mol
D.C2H5OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l)△H=-1366.8kJ/mol

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

5.有一透明溶液,已知其中可能含有Mg2+、Cu2+、Fe2+、Al3+、NH4+、K+、Cl-
CO32-、SO42-.当加入一种淡黄色粉末状固体物质时,有刺激性气味的混和气体放出,同时生成白色沉淀.当加入0.4mol淡黄色粉末时,共收集到0.3mol混和气体,且此时生成的沉淀最多.此后继续加入淡黄色粉末时,沉淀量逐渐减少,至加入0.45mol粉末后,沉淀量由0.3mol减少至0.2mol,再加入粉末后,沉淀就不再减少.
(1)淡黄色粉末的名称为过氧化钠.
(2)肯定没有Cu2+、Fe2+、CO32-离子,可能有K+、Cl-、SO42-离子;
(3)写出下列反应方程式:
①淡黄粉末与水反应2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑;
②产生刺激性气味气体的离子方程式OH-+NH4+=NH3↑+H2O;
③加入淡黄色粉末的物质的量由0.4mol至0.45mol时,沉淀部分消失,反应的离子方程式为Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O.

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

6.生命离不开水,水是生命之源,也是化学反应中的主角.请回答下列问题:
I.水是一种电解质,发生电离会产生电子总数相同的两种微粒,其电离方程式为H2O+H2O?OH-+H3O+
Ⅱ.在许多反应中H2O扮演不同的“角色”.请结合所学知识,写出有关反应的化学方程式或离子方程式.
(1)H2O参与置换反应,符合X+W→Y+V.其中X和Y分别是短周期主族元素形成的两种单质,W、V是化合物.
①W是水,作还原剂,该反应的化学方程为2F2+2H2O=O2+4HF;
②V是水,化学方程式为O2+2H2S=S+2H2O.
(2)水在氧化还原反应既不是氧化剂也不是还原剂:
A、B是中学化学常见的两种由短周期元素组成的有色气体,它们均能与水发生氧化还原反应,但水既不是氧化剂也不是还原剂,写出A、B与水反应的化学方程式:
①A+H2OCl2+H2O=HCl+HClO;
②B+H2O3NO2+H2O=2HNO3+NO;
(3)某物质化学式为NH5,常温下是固态,能与水剧烈反应放出两种气体.在NH5中的各原子均具有稀有气体的稳定结构,则下列对NH5与水的反应描述正确的是CD(填选项).
A.NH5与水反应时,NH5是氧化剂
B.NH5与水反应时,NH5既是氧化剂又是还原剂
C.NH5与水反应时,NH5是还原剂
D.NH5与NH3溶于水后溶液均呈碱性.

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