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(10分)美国Bay等工厂使用石油热裂解的副产物甲烷来制取氢气,其生产流程如右图:

(1)此流程的第II步反应为:CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g),该反应的化学平衡常数表达式为K=               ;反应的平衡常数随温度的变化如下表:

温度/℃
400
500
830
1000
平衡常数K
10
9
1
 
从上表可以推断:此反应是       (填“吸”或“放”)热反应。在830℃下,若开始时向恒容密闭容器中充入CO与H2O均为1mo1,则达到平衡后CO的转化率为        
(2)在830℃,以下表的物质的量(单位为mol)投入恒容反应器发生上述第II步反应,其中反应开始时,向正反应方向进行的有        (填实验编号);
实验编号
n(CO)
n(H2O)
n(H2)
n(CO2)
A
1
5
2
3
B
2
2
1
1
C
0.5
2
1
1
(3)在一个不传热的固定容积的容器中,判断此流程的第II步反应达到平衡的标志是           
①体系的压强不再发生变化                         ②混合气体的密度不变
③混合气体的平均相对分子质量不变           ④各组分的物质的量浓度不再改变
⑤体系的温度不再发生变化                         ⑥v(CO2)v(H2O)
(4)右图表示此流程的第II步反应,在t1时刻达到平衡、在t2时刻因改变某个条件浓度发生变化的情况:图中t2时刻发生改变的条件是(写出两种)                          

(1)(1分)  放(1分)   50%(2分)  
(2)B(2分)  
(3)④⑤⑥(2分)  
(4)降低温度,或增加水蒸汽的量,或减少氢气的量(2分)

解析

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科目:高中化学 来源: 题型:阅读理解

美国Bay等工厂使用石油热裂解的副产物甲烷来制取氢气,其生产流程如图1:
(1)此流程的第Ⅱ步反应为:CO(g)+H2O(g)?H2(g)+CO2(g),该反应的化学平衡常数表达式为K=
c(H2)c(CO2)
c(CO)c(H2O)
c(H2)c(CO2)
c(CO)c(H2O)
;反应的平衡常数随温度的变化如表一,
温度/℃ 400 500 830 1000
平衡常数K 10 9 1 0.6
从上表可以推断:此反应是
 (填“吸”、“放”)热反应.在830℃下,若开始时向恒容密闭容器中充入CO与HzO均为1mol,则达到平衡后CO的转化率为
50%
50%

(2)此流程的第Ⅱ步反应CO(g)+H2O(g)?H2(g)+CO2(g),在830℃,以表二的物质的量(单位为mol)投入恒容反应器发生上述反应,其中反应开始时,向正反应方向进行的有
B
B
(填实验编号);
实验编号 n(CO) n(H2O) n(H2 n(CO2
A 1 5 2 3
B 2 2 1 1
C 0.5 2 1 1
(3)在一个不传热的固定容积的容器中,判断此流程的第Ⅱ步反应达到平衡的标志是
④⑤⑥
④⑤⑥

①体系的压强不再发生变化     ②混合气体的密度不变    ③混合气体的平均相对分子质量不变   ④各组分的物质的量浓度不再改变    ⑤体系的温度不再发生变化     ⑥v(CO2)=v(H2O)
(4)图2表示该反应此流程的第Ⅱ步反应在时刻t1达到平衡、在时刻t2分别因改变某个条件而发生变化的情况:图中时刻t2发生改变的条件是
降低温度或增加水蒸汽的量或减少氢气的量
降低温度或增加水蒸汽的量或减少氢气的量
.(写出两种)
(5)若400℃时,第Ⅱ步反应生成1mol氢气的热量数值为33.2(单位为kJ),第Ⅰ步反应的热化学方程式为:
CH4(g)+H2O(g)=3H2(g)+CO(g)△H=-103.3kJ?mol-1
则400℃时,甲烷和水蒸气反应生成二氧化碳和氢气的热化学方程式为
CH4(g)+2H2O(g)=CO2(g)+4H2(g)△H=-136.5kJ?mol-1
CH4(g)+2H2O(g)=CO2(g)+4H2(g)△H=-136.5kJ?mol-1

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科目:高中化学 来源: 题型:阅读理解

近来,制备和利用氢气这一清洁能源已有多项成果.(1)德国克莱斯公司成功研制了利用甲醇CH3OH)车载制氢燃料电池工艺,其原理如图1所示,请观察此图回答:
①此碱性燃料电池的正极反应式为
O2+2H2O+4e-=4OH-
O2+2H2O+4e-=4OH-

②甲醇与水反应制取氢气的化学方程式
CH3OH+H2O?3H2+CO2
CH3OH+H2O?3H2+CO2

(2)美国Bay等工厂使用石油热裂解的副产物甲烷来制取氢气,其生产流程如图2:
①此流程的第II步反应为:CO(g)+H2O(g)
高温
H2(g)+CO2(g),平衡常数随温度的变化如下表.
温度/℃ 400 500 830 1000
平衡常数K 10 9 1 0.6
在830℃,n(CO)、n(H2O)、n(H2)、n(CO2)的物质的量分别是1、5、2、3投入恒容反应器发生上述反应,反应开始时,向
(填正、逆)反应方向进行.
②若400℃时,第Ⅱ步反应生成l mol氢气放出的热量为33.2kJ,第I步反应的热化学方程式为:CH4(g)+H2O(g)=3H2(g)+CO(g)△H=-103.3kJ?mol-1 则400℃时,甲烷和水蒸气反应生成二氧化碳和氢气的热化学方程式为
CH4(g)+2H2O(g)=CO2(g)+4H2(g)△H=-136.5kJ?mol-1
CH4(g)+2H2O(g)=CO2(g)+4H2(g)△H=-136.5kJ?mol-1

(3)工业上有一种用CO2来生产甲醇燃料的方法:
CO2(g)+3H2(g)
 
CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.0kJ?mol-1
将6molCO2和8molH2充入2L的密闭容器中,测得H2的物质的量随时间变化如图3所示(实线).
①a点正反应速率
大于
大于
(填大于、等于或小于)逆反应速率.
②求平衡时氢气的转化率
75%
75%
和该条件下反应的平衡常数K=
0.5
0.5

③仅改变某一实验条件再进行两次实验,测得H2的物质的量随时间变化如图3虚线所示,曲线I对应的实验条件改变是
升高温度
升高温度
,曲线II对应的实验条件改变是
增大压强
增大压强

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科目:高中化学 来源: 题型:

近来,制备和利用氢气这一清洁能源已有多项成果.
(1)德国克莱斯公司成功研制了利用甲醇(CH3OH)车载制氢燃料电池工艺,其原理如图所示,请观察此图回答:
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①燃料电池的正极反应式为
 

②甲醇与流程图中任一反应物反应制取氢气的化学方程式
 

(2)美国Bay等工厂使用石油热裂解的副产物甲烷来制取氢气,其生产流程如图:
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①此流程的第Ⅱ步反应为:CO(g)+H2O(g)?H2(g)+CO2(g),该反应的化学平衡常数表达式为K=
 

②此流程的第Ⅱ步反应的平衡常数随温度的变化如表1,在830℃,以表2的物质的量(单位为mol)投入恒容反应器发生上述反应,其中反应开始时,向正反应方向进行的有
 
(填实验编号);
表1
温度/℃ 400 500 830 1000
平衡常数K 10 9 1 0.6
表2
实验编号 n(CO) n(H2O) n(H2 n(CO2
A 1 5 2 3
B 2 2 1 1
C 3 3 0 0
D 0.5 2 1 1
③若400℃时,第Ⅱ步反应生成1 mol氢气的热效应值为33.2(单位为kJ),第1步反应的热化学方程式为:
CH4(g)+H2O(g)═3H2(g)+CO(g)△H=-103.3kJ?mol-1
则400℃时,甲烷和水蒸气反应生成二氧化碳和氢气的热化学方程式为
 

(3)我国科学家研究了常温下利用Pt等催化剂在可见光作用下使水分解制氢气的方法,如图是三种催化剂在光照分解水实验中的效果比较图.能得出如图结果的实验方案是
 
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科目:高中化学 来源: 题型:阅读理解

(14分)美国Bay等工厂使用石油热裂解的副产物甲烷来制取氢气,其生产流程如下图:

(1)此流程的第II步反应为:CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g),该反应的平衡常数随温度的变化如下表:

温度/℃

400

500

830

平衡常数K

10

9

1

从上表可以推断:此反应是       (填“吸”或“放”)热反应。在830℃下,若开始时向恒容密闭容器中充入1mo1CO和2mo1H2O,则达到平衡后CO的转化率为          

(2)在500℃,以下表的物质的量(按照CO、H2O、H2、CO2的顺序)投入恒容密闭容器中进行上述第II步反应,达到平衡后下列关系正确的是

实验编号

反应物投入量

平衡时H2浓度

吸收或放出的热量

反应物转化率

A

1、1、0、0

c1

Q1

α1[来源:]

B

0、0、2、2

c2

Q2

α2

 

C

2、2、0、0

c3

Q3

α3

A.2c1= c2 =c3    B.2Q1=Q2=Q3     C.α12 3       D.α12 =1

(3)在一个绝热等容容器中,不能判断此流程的第II步反应达到平衡的是        

①体系的压强不再发生变化                            ②混合气体的密度不变

③混合气体的平均相对分子质量不变              ④各组分的物质的量浓度不再改变

⑤体系的温度不再发生变化                            ⑥v(CO2)v(H2O)

(4)下图表示此流程的第II步反应,在t1时刻达到平衡、在t2时刻因改变某个条件浓度发生变化的情况:图中t2时刻发生改变的条件是                                   

(写出两种)。若t4时刻通过改变容积的方法将压强增大为原先的两倍,在图中t4和t5区间内画出CO、CO2浓度变化曲线,并标明物质(假设各物质状态均保持不变)。

 

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(9分)美国Bay等工厂使用石油热裂解的副产物甲烷来制取氢气,其生产流程如

下图:

(1)此流程的第II步反应为:CO(g)+H2O(g) H2(g)+CO2(g),该反应的化学平衡常数表达式为K=         ;反应的平衡常数随温度的变化如表一,

温度/℃

400

500

830

1000

平衡常数K

10

9

1

0.6

 

 

 

从上表可以推断:此反应是_______________ (填“吸”、“放”)热反应。在830℃下,若开始时向恒容密闭容器中充入CO与HzO均为1 mo1,则达到平衡后CO的转化率为_____。

(2)此流程的第II步反应CO(g)+H2O(g) H2(g)+CO2(g),在830℃,以表二的物质的量(单位为mol)投入恒容反应器发生上述反应,其中反应开始时,向正反应方向进行的有          (填实验编号);

实验编号

N(CO)

N(H2O)

n(H2

N(CO2

A

1

5

2

3

B

2

2

1

1

C

0.5

2

1

1

 

 

 

                                     

 

(3)在一个不传热的固定容积的容器中,判断此流程的第II步反应达到平衡的标志是

 ① 体系的压强不再发生变化            ②混合气体的密度不变             ③混合气体的平均相对分子质量不变     ④ 各组分的物质的量浓度不再改变   ⑤ 体系的温度不再发生变化            ⑥ v(CO2正)= v(H2O逆)

 (4) 图表示该反应此流程的第II步反应在时刻t达到平衡、在时刻t分别因改变某个条件而发生变化的情况:图中时刻t发生改变的条件是_________。(写出两种)

(5)若400℃时,第Ⅱ步反应生成l mol氢气的热量数值为 33.2(单位为kJ),第Ⅰ步反应的热化学方程式为: CH4(g)+H2O(g)=3H2(g)+CO(g)△H=-103.3kJ·mol-1。则400℃时,甲烷和水蒸气反应生成二氧化碳和氢气的热化学方程式为           

 

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