工业上利用天然气(主要成分是CH
4)与H
2O进行高温重整制备合成气(CO+H
2),CO和H
2在一定条件下能制备甲醛、甲醚等多种有机物.已知CH
4、H
2和CO的燃烧热(△H)分别为-890.3kJ?mol
-1、-285.8kJ?mol
-1和-283.0kJ?mol
-1;18.0g水蒸气液化时的能量变化为44.0kJ.
(1)写出甲烷与水蒸气在高温下反应制合成气的热化学方程式
CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)△H=+206.1kJ?mol-1
CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)△H=+206.1kJ?mol-1
.
(2)在一定条件下,向体积固定为2L的密闭容器中充入0.40mol CH
4(g)和0.60mol H
2O(g),测得CH
4(g)和H
2(g)的物质的量浓度随时间变化的曲线如图所示.
3min时改变条件,反应进行到4min时,体系中各物质的物质的量如下表所示:
t/min |
n(CH4)/mol |
n(H2O)/mol |
n(CO)/mol |
n(H2)/mol |
4 |
0.18 |
0.38 |
0.22 |
0.66 |
则3~4min之间,平衡向
正
正
(填“正”或“逆”)反应方向移动,3min时改变的条件是
升高温度
升高温度
.
(3)已知温度、压强和碳水比[
]对该反应的影响如图所示.
①图l中,两条曲线所示温度的关系:t
1<
<
t
2(填“>”、“<”或“=”,下同).
②图2中,两条曲线所示碳水比的关系:x
1>
>
x
2.
③图3中,两条曲线所示压强的关系:p
1>
>
p
2.
(4)以天然气(假设杂质不参与反应)为原料的燃料电池示意图如图所示.
①放电时,正极的电极反应式为
O2+4e-+2H2O=4OH-
O2+4e-+2H2O=4OH-
.
②假设装置中盛装100.0mL 3.0mol?L
-1 KOH溶液,放电时参与反应的氧气在标准状况下体积为8 960mL.放电完毕后,电解质溶液中各离子浓度的大小关系为
c(K+)>c(HCO3-)>c(CO32-)>c(OH-)>c(H+)
c(K+)>c(HCO3-)>c(CO32-)>c(OH-)>c(H+)
.