Question

【题目】和是两种主要的温室气体，以和为原料制造更高价值的化学产品是用来缓解温室效应的研究方向，回答下列问题：

(1)工业上催化重整是目前大规模制取合成气（CO和H2混合气称为合成气）的重要方法，其原理为：

反应Ⅰ：；

反应Ⅱ：；

和反应生成和的热化学方程式是___________________。

(2)将1 mol 和1 mol 加入恒温恒压的密闭容器中（温度298K、压强100kPa），发生反应Ⅰ，不考虑反应Ⅱ的发生，该反应中，正反应速率，p为分压（分压=总压×物质的量分数），若该条件下，当分解20%时，__________kPas-1。

(3)将和在一定条件下反应可制得合成气，在1 L密闭容器中通入与，使其物质的量浓度均为，在一定条件下发生反应：，测得CH4的平衡转化率与温度及压强的关系如下图所示：

①压强、、、由小到大的关系为_________。

②对于气相反应，用某组分（B）的平衡压强p(B)代替物质的量浓度c(B)也可表示平衡常数（记作），如果，求x点的平衡常数________________（用平衡分压代替平衡浓度计算）。

③下列措施中能使平衡正向移动的是___________（填字母）。

a．升高温度

b．增大压强

c．保持温度、压强不变，充入He

d．恒温、恒容，再充入1 mol 和1 mol

(4)科学家还研究了其他转化温室气体的方法，利用图所示装置可以将转化为气体燃料CO（电解质溶液为稀硫酸），该装置工作时，M为_________极（填“正”或“负”），导线中通过2 mol电子后，假定体积不变M极电解质溶液的pH__________（填“增大”、“减小”或“不变”），N极电解质溶液变化的质量__________g。

Answer 1

【答案】 0.5 或 acd 负 不变 18

【解析】

(1)反应Ⅰ：

反应Ⅱ：；

利用盖斯定律，将反应Ⅰ+反应Ⅱ，即可得出热化学方程式为 。答案为： ；

(2) 当CH4分解20%时，建立如下三段式：

=4.5×10-4kPa-1s-1×(×100kPa)×(×100kPa)=0.5 kPas-1。答案为：0.5；

(3)①从方程式看，加压平衡逆向移动，CH4的转化率减小，由此得出压强、、、由小到大的关系为。答案为：；

②在x点，CH4的转化率为50%，建立三段式：

x点的平衡常数Kp==或。答案为：或；

③a．从图象看，升高温度，CH4的转化率增大，则正反应为吸热反应，升高温度平衡右移，a符合题意；

b．反应物气体分子数小于生成物气体分子数，增大压强，平衡逆向移动，b不合题意；

c．保持温度、压强不变，充入He，则容器体积增大，平衡正向移动，c符合题意；

d．恒温、恒容，再充入1 mol 和1 mol ，则增大反应物浓度，平衡正向移动，d符合题意；

故选acd。答案为：acd；

(4)该装置工作时，M极由H2O失电子转化为O2，则其为负极；M极：2H2O-4e-=O2+4H+，N极：2CO2+4e-+4H+=2CO+2H2O，导线中通过2 mol电子，M极生成2molH+，同时有2molH+转移入正极，所以M极c(H+)不变，电解质溶液的pH不变；导线中通过2 mol电子，N极生成1molH2O，电解质溶液变化的质量=1mol×18g/mol=18g。答案为：负；不变；18。