煤制备CH4是一种有发展前景的新技术.I. 煤炭气化并制备CH4包括以下反应:C(s)+H2O+H2 (g) ΔH 1 = +131 kJ/mol CO(g) + H2O(g)=CO2 (g)+ H2(g) ΔH 2 = ?41 kJ/mol CO(g) + 3H2 (g)=CH4 (g)+ H2O(g) ΔH 3 = ?206 kJ/mol (1)写出煤和气态水制� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

精英家教网 > 高中化学 > 题目详情

煤制备CH₄是一种有发展前景的新技术。
I. 煤炭气化并制备CH₄包括以下反应:
C(s)+H₂O(g)=CO(g)+H₂ (g)    ΔH₁ = +131 kJ/mol
CO(g) + H₂O(g)=CO₂ (g)+ H₂(g)     ΔH ₂ = ?41 kJ/mol
CO(g) + 3H₂ (g)=CH₄ (g)+ H₂O(g)    ΔH ₃ = ?206 kJ/mol
(1)写出煤和气态水制备CH₄(产物还有CO₂)的热化学方程式                                   。
(2)煤转化为水煤气(CO和H₂)作为燃料和煤直接作为燃料相比，主要的优点有                    。
(3)写出甲烷—空气燃料电池(电解质溶液为KOH溶液)中负极的电极反应式                      。
II. 对以上反应CO(g)  + H₂O(g) CO₂ (g)+ H₂(g) ΔH ₂ = ?41 kJ/mol，起始时在密闭容器中充入1.00 molCO和1.00 molH₂O，分别进行以下实验，探究影响平衡的因素（其它条件相同且不考虑任何副反应的影响）。实验条件如下表：

实验编号	容器体积/L	温度/°C
①	2.0	1200
②	2.0	1300
③	1.0	1200

(1)实验①中c(CO₂)随时间变化的关系见下图，请在答题卡的框图中，画出实验②和③中c(CO₂)随时间变化关系的预期结果示意图。

(2)在与实验①相同的条件下，起始时充入容器的物质的量：n(CO)=n(H₂O)=n(CO₂) =n( H₂)=1.00mol。通过计算，判断出反应进行的方向。（写出计算过程。）

I.（1）2C(s)+ 2H₂O(g)= CH₄ (g)+ CO₂ (g) ΔH = +15 kJ/mol （3分）
(2)提高煤的利用率（节约能源或节约资源）（1分）、减少污染。（1分）
(3)CH₄—8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O（2分）
II. (1) 如图所示

(2)Q＞ K 反应向逆反应方向（生成CO和H₂O的方向）进行（1分）

解析试题分析： I. (1) 根据盖斯定律和已知方程式，煤和气态水制备甲烷的热化学方程式可由方程式①×2+②+③而得，所以ΔH=2ΔH₁+ ΔH ₂+ΔH ₃ = +15 kJ/mol ，所以热化学方程式为：2C(s)+ 2H₂O(g)= CH₄ (g)+ CO₂ (g) ΔH  = +15 kJ/mol 。
(2) 煤气化后生成水煤气再燃烧比直接燃烧煤更加充分，提高能源利用率，同时燃煤容易产生酸雨，所以燃烧水煤气还可以减少污染。
(3)用甲烷作燃料制成的碱性燃料电池中，甲烷失电子生成的CO2气体会与溶液中的碱性介质进一步反应生成CO32-，所以其负极的反应式为：CH₄—8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O。
II. (1) CO(g)  + H₂O(g) CO₂ (g)+ H₂(g) 的反应是一个放热反应，所以温度升高，反应的反应速率加快，但使平衡逆向移动，实验②曲线比实验①曲线更快达到平衡，但是平衡时CO2的浓度要低一些；相比之下，实验③比试验①缩小了体积，即增大了压强，由于反应前后气体系数不变，所以增大压强只能增大化学反应速率，但是不能改变平衡，因此实验③的曲线比实验①更快达到平衡，且平衡时CO2的浓度是实验①的2倍。如图

(2)整体思路：先根据实验①充入的物质的物质的量和平衡时候CO2的浓度计算出在相同温度下的平衡常数K，然后比较此时的浓度商Q与实验①的K值的大小，从而得出反应进行的方向。
计算过程为：
(2) 平衡时n(CO₂)=0.20mol/Lx2.0L=0.40mol
CO(g)  + H₂O(g) CO₂ (g)+ H₂(g)
起始物质的量/mol 1.00  1.00 1.00    1.00
变化物质的量/mol 0.40  0.40 0.40    0.40
平衡物质的量/mol  0.60  0.60 0.40    0.40 （1分）
K=="0.44" （2分）
Q= ==" 1.0" （1分）
Q＞ K    反应向逆反应方向（生成CO和H₂O的方向）进行   （1分）
考点：本题考查的是化学反应原理知识，主要包括盖斯定律应用、热化学方程式的书写、影响化学平衡的因素、图像问题、反应方向的判断计算。

练习册系列答案

寒假乐园河北少年儿童出版社系列答案

寒假作业贵州科技出版社系列答案

学期总复习复习总动员寒假长江出版社系列答案

年级	高中课程	年级	初中课程
高一	高一免费课程推荐！	初一	初一免费课程推荐！
高二	高二免费课程推荐！	初二	初二免费课程推荐！
高三	高三免费课程推荐！	初三	初三免费课程推荐！
更多初中、高中辅导课程推荐,点击进入>>

相关习题

科目：高中化学 来源： 题型：填空题

2013年雾霾天气多次肆虐我国中东部地区。其中汽车尾气和燃煤尾气是造成空气污染的原因之一。
（1）汽车尾气净化的主要原理为：2NO(g)+2CO2CO₂(g)+N₂(g)
①对于气相反应，用某组分（B）的平衡压强（PB）代替物质的量浓度（CB）也可以表示平衡常数（记作K_P），则该反应的KP=-                。
②该反应在低温下能自发进行，该反应的ΔH            0。（选填“>”、“<”）
③在某一绝热、恒容的密闭容器中充入一定量的NO、CO发生上述反应，测得正反应的速率随时间变化的曲线如图所示（已知：t₂ --t_l=t₃－t₂）。

则下列说法不正确的是         。（填编号）
A．反应在c点未达到平衡状态
B．反应速率a点小于b点
C．反应物浓度a点大于b点
D．NO的转化率：t_l～t₂>t₂～t₃
（2）煤的综合利用、使用清洁能源等有利于减少环境污染。合成氨工业原料气的来源之一水煤气法，在催化剂存在条件下有下列反应：
①
②
③
①△H₃和△H₁、△H₂的关系为△H₃=            。
②在恒温条件下，将l mol CO和1 mol H₂O（g）充入某固定容积的反应容器，达到平衡时有50%的CO转化为CO₂。在t_l时保持温度不变，再充入1 mol H₂O（g），请在图中画出t_l时刻后H₂的体积分数变化趋势曲线。

③甲醇汽油可’以减少汽车尾气对环境的污染。
某化工厂用水煤气为原料合成甲醇，恒温条件下，在体积可变的密闭容器中发生反应：CO(g)+2H₂(g) CH₃OH(g)到达平衡时，测得CO、H₂、CH₃OH分别为1 mol、1 mol、1 mol，容器的体积为3L，现往容器中继续通人3 mol CO，此时v（正）         v（逆）（选填‘‘>”、“<’’或“=”），判断的理由        。

查看答案和解析>>

科目：高中化学 来源： 题型：填空题

(1)宇宙飞船上的氢氧燃料电池，其电池反应为：2H₂＋O₂=2H₂O，试写出电解质溶液若为盐酸时的正极反应式：______________。
(2)已知4 g甲烷气体充分燃烧生成CO₂(g)和H₂O(l)时，放出Q kJ的热量。写出表示甲烷燃烧热的热化学方程式：______________________。
(3)已知下列热化学方程式：
①Fe₂O₃(s)＋3CO(g)=2Fe(s)＋3CO₂(g)　ΔH＝－Q₁ kJ/mol
②3Fe₂O₃(s)＋CO(g)=2Fe₃O₄(s)＋CO₂(g)　ΔH＝－Q₂ kJ/mol
③Fe₃O₄(s)＋CO(g)=3FeO(s)＋CO₂(g)　ΔH＝－Q₃ kJ/mol
利用盖斯定律计算：FeO(s)＋CO(g)=Fe(s)＋CO₂(g)的焓变ΔH＝________。

查看答案和解析>>

科目：高中化学 来源： 题型：填空题

“氢能”是人类未来最理想的新能源之一。
（1）实验测得，1 g氢气燃烧生成液态水时放出142.9 kJ热量，则表示氢气燃烧热的热化学方程式为__________________________。
（2）利用核能把水分解制氢气，是目前正研究的课题。如图是其中的一种流程，流程中用了过量的碘（提示：反应②的产物是O₂、SO₂和H₂O）。
完成下列反应的化学方程式：反应①________________；反应②________________。此法制取氢气的最大优点是____________________。

查看答案和解析>>

科目：高中化学 来源： 题型：填空题

二氧化碳是一种宝贵的碳氧资源。以CO₂和NH₃为原料合成尿素是固定和利用CO₂的成功范例。在尿素合成塔中的主要反应可表示如下：
反应Ⅰ：2NH₃(g)＋CO₂(g)NH₂CO₂NH₄(s)   △H₁="a" kJ·mol^－1
反应Ⅱ：NH₂CO₂NH₄(s)CO(NH₂)₂(s)＋H₂O(g)   △H₂=＋72.49kJ·mol^－1
总反应Ⅲ：2NH₃(g)＋CO₂(g)CO(NH₂)₂(s)＋H₂O(g)   △H₃=－86.98kJ·mol^－1
请回答下列问题：
（1）反应Ⅰ的△H₁=__________kJ·mol^－1(用具体数据表示)。
（2）反应Ⅱ的△S______(填＞或＜)0，一般在__________情况下有利于该反应的进行。
（3）反应Ⅲ中影响CO₂平衡转化率的因素很多，下图1为某特定条件下，不同水碳比n(H₂O)/n(CO₂)和温度影响CO₂平衡转化率变化的趋势曲线。
①其他条件相同时，为提高CO₂的平衡转化率，生产中可以采取的措施是________(填提高或降低)水碳比。
②当温度高于190℃后，CO₂平衡转化率出现如图1所示的变化趋势，其原因是__________。

（4）反应Ⅰ的平衡常数表达式K₁=____________________；如果起始温度相同，反应Ⅰ由在恒温容器进行改为在绝热(与外界没有热量交换)容器中进行，平衡常数K₁将__________(填增大、减少、不变)。
（5）某研究小组为探究反应Ⅰ中影响c(CO₂)的因素，在恒温下将0.4molNH₃和0.2molCO₂放入容积为2L的密闭容器中，t₁时达到平衡过程中c(CO₂)随时间t变化趋势曲线如上图2所示。若其他条件不变，t₁时将容器体积压缩到1L，请画出t₁后c(CO₂)随时间t变化趋势曲线(t₂达到新的平衡)。
（6）尿素在土壤中会发生反应CO(NH₂)₂＋2H₂O(NH₄)₂CO₃。下列物质中与尿素有类似性质的是______。

A．NH₂COONH₄	B．H₂NOCCH₂CH₂CONH₂
C．HOCH₂CH₂OH	D．HOCH₂CH₂NH₂

查看答案和解析>>

科目：高中化学 来源： 题型：填空题

某实验小组用燃烧分析法测定某有机物中碳和氢等元素的含量，随后又对其进行了性质探究。将已称量的样品置于氧气流中，用氧化铜作催化剂，在高温条件下样品全部被氧化为水和二氧化碳，然后分别测定生成的水和二氧化碳。实验可能用到的装置如下图所示，其中A、D装置可以重复使用。

请回答下列问题：
（1）请按气体流向连接实验装置B→        →C→A→D→        （用装置编号填写）。
（2）B装置中制O₂时所用的药品是                                            。实验中，开始对C装置加热之前，要通一段时间的氧气，目的是                                    ；停止加热后，也要再通一段时间的氧气，目的是                                   .。
（3）已知取2.3g的样品X进行上述实验，经测定A装置增重2.7g，D装置增重4.4g。试推算出X物质的实验式                          。
（4）该小组同学进一步实验测得：2.3g的 X与过量金属钠反应可放出560mLH₂（已换算成标准状况下），且已知X分子只含一个官能团。查阅资料后，学生们又进行了性质探究实验：实验一：X在一定条件下可催化氧化最终生成有机物Y；实验二：X与Y在浓硫酸加热条件下生成有机物Z。则：①写出实验二中反应的化学方程式                                      。
② 除去Z中混有的Y所需的试剂和主要仪器是             、             。
（5）若已知室温下2.3g液态X在氧气中完全燃烧生成二氧化碳气体和液态水时可放出68.35kJ的热量，写出X在氧气中燃烧的热化学方程式                                         。

查看答案和解析>>

科目：高中化学 来源： 题型：填空题

甲醇可作为燃料电池的原料。通过下列反应可以制备甲醇：CO ( g ) + 2H₂ ( g ) CH₃OH ( g ) △H＝-90.8 kJ·mol^－1在一容积可变的密闭容器中充入10 mol CO 和20 molH₂，CO 的平衡转化率随温度（T）、压强（P）的变化如图所示，当达到平衡状态A 时，容器的体积为20 L。

（1）该反应的化学平衡常数表达式为     。
（2）如反应开始时仍充入10mol CO 和20mol H₂，
则在平衡状态B时容器的体积V（B）=        L。
（3）关于反应CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g)在化学平衡状态时的描述正确的是  （填字母）。
A．CO的含量保持不变
B．容器中CH₃OH浓度与CO浓度相等
C．2V_正（CH₃OH）=V_正（H₂）
D．容器中混合气体的平均相对分子质量保持不变
（4）CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g)，按照相同的物质的量投料，测得CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图所示。下列说法正确的是     。

A．温度：T₁ < T₂<T₃
B．正反应速率：ν（a）>ν（c）； ν（b）>ν（d）
C．平衡常数： K(a) ="K(c)" ； K(b) >K(d)
D．平均摩尔质量：M(a)<M(c)； M(b)>M(d)
（5）已知CO₂（g）+H₂（g）CO（g）+H₂O（g） △H=" +" 41.3 kJ·mol^－1，试写出由 CO₂和H₂制取甲醇的热化学方程式     。

查看答案和解析>>

科目：高中化学 来源： 题型：填空题

氮是地球上含量丰富的一种元素，氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用。
（1）在固定容积的密闭容器中，进行如下化学反应：N₂（g）+3H₂（g） 2NH₃（g） △H=—92．4kJ/mol，
其平衡常数K与温度T的关系如下表：

T/K	298	398	498
平衡常数K	4.1×10⁶	K₁	K₂

试判断K₁ K₂（填写“>” “ =”或“<”）。
（2）用2mol N₂和3mol H₂合成氨，三容器的反应温度分别为T₁、T₂、T₃且恒定不变，在其它条件相同的情况下，实验测得反应均进行到t min时N₂的质量分数如图所示，此时甲、乙、丙三个容器中一定达到化学平衡状态的是，都达到平衡状态时，N₂转化率最低的是。

（3）NH₃与CO₂在120^oC，催化剂作用下可以合成反应生成尿素：CO₂ +2NH₃

（NH₂）₂CO +H₂O
在密闭反应容器中，混合气体中NH₃的含量变化关系如图所示

（该条件下尿素为固体）。则A点的正反应/速率

（CO₂） B点的逆反应速率

（CO₂）（填写“>”“=”或“<”），NH₃的平衡转化率为____ ；
（4）已知下列热化学方程式：
2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（1） △H = -571．6kJ/mol
N₂（g）+O₂（g）

2NO（g）    △H =+180kJ/mol
请写出用NH₃还原NO的热化学方程式_                 ；
（5）氨气在纯氧中燃烧，生成一种单质和水，试写出该反应的化学方程式____     。科学家利用此原理，设计成氨气－氧气燃料电池，则通人氨气的电极是        （填“正极”或“负极”），在碱性条件下，通人氨气的电极发生的电极反应式为                                  。

查看答案和解析>>

科目：高中化学 来源： 题型：填空题

随着大气污染的日趋严重,“节能减排”,减少全球温室气体排放,研究NO_x、SO₂、CO等大气污染气体的处理具有重要意义。
(1)如图是在101 kPa、298 K条件下1 mol NO₂和1 mol CO反应生成1 mol CO₂和1 mol NO过程中能量变化示意图。

已知:N₂(g)+O₂(g)2NO(g)　ΔH="+179.5" kJ/mol
2NO(g)+O₂(g)2NO₂(g)　ΔH="-112.3" kJ/mol
则在298 K时,反应:2NO(g)+2CO(g)N₂(g)+2CO₂(g)的ΔH=　　　。

(2)将0.20 mol NO₂和0.10 mol CO 充入一个容积恒定为1 L的密闭容器中发生反应,在不同条件下,反应过程中部分物质的浓度变化状况如图所示。
①下列说法正确的是　　　　(填序号)。
a.容器内的压强不发生变化说明该反应达到平衡
b.当向容器中再充入0.20 mol NO时,平衡向正反应方向移动,K值增大
c.升高温度后,K值减小,NO₂的转化率减小
d.向该容器内充入He气,反应物的体积减小,浓度增大,所以反应速率增大
②计算产物NO₂在0～2 min时平均反应速率v(NO₂)=　　　　mol/(L·min)。
③第4 min时改变的反应条件为　　　　(填“升温”或“降温”)。
④计算反应在第6 min时的平衡常数K=　　　　。若保持温度不变,此时再向容器中充入CO、NO各0.060 mol,平衡将　　　　移动(填“正向”、“逆向”或“不”)。

(3)有学者想以如图所示装置用原电池原理将SO₂转化为重要的化工原料。其负极的反应式为，当有0.25 mol SO₂被吸收,则通过质子(H⁺)交换膜的H⁺的物质的量为　　　　。
(4)CO₂在自然界循环时可与CaCO₃反应,CaCO₃是一种难溶物质,其K_sp=2.8×10^-9。现将2×10^-4 mol/L的Na₂CO₃溶液与一定浓度的CaCl₂溶液等体积混合生成沉淀,计算应加入CaCl₂溶液的最小浓度为　　　　。

查看答案和解析>>

同步练习册答案

练习册

高中

初中

小学