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将煤转化为水煤气的主要化学反应为C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g);C(s)、CO(g)和H2(g)完全燃烧的热化学方程式为:
C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-393.5 kJ·mol-1
H2(g)+ O2(g)=H2O(g) ΔH=-242.0 kJ·mol-1
CO(g)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-283.0 kJ·mol-1
请回答:
(1)根据以上数据,写出C(s)与水蒸气反应的热化学方程式:________。
(2)比较反应热数据可知,1 mol CO(g)和1 mol H2(g)完全燃烧放出的热量之和比1 mol C(s)完全燃烧放出的热量多。甲同学据此认为“煤转化为水煤气可以使煤燃烧放出更多的热量”;乙同学根据盖斯定律作出下列循环图:
并据此认为“煤转化为水煤气再燃烧放出的热量与煤直接燃烧放出的热量相等”。
请分析:甲、乙两同学观点正确的是________(填“甲”或“乙”);判断的理由是________。
(3)将煤转化为水煤气作为燃料和煤直接燃烧相比有很多优点,请列举其中的两个优点________。
(4)水煤气不仅是优良的气体燃料,也是重要的有机化工原料。CO和H2在一定条件下可以合成:①甲醇;②甲醛;③甲酸;④乙酸。试分析当CO和H2按1:1的体积比混合反应,合成上述________(填序号)物质时,可以满足“绿色化学”的要求,完全利用原料中的原子,实现零排放。
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已知:①将煤转化为水煤气的主要化学反应为C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g);②C(s)、CO(g)和H2(g)完全燃烧的热化学方程式分别为:
C(s)+O2(g)=CO2 (g);ΔH=-393.5 kJ·mol-1
CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g);ΔH=-283.0 kJ·mol-1
H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g);ΔH=-242.0 kJ·mol-1
请回答:
(1)根据以上信息,写出CO与水蒸气反应的热化学方程式:____________________________。
(2)如图是根据盖斯定律做出的循环图,根据图的转化关系和热化学方程式计算ΔH3=________kJ/mol。
请比较ΔH1与ΔH3数值是否可以说明用水煤气做燃料要比直接燃煤放出的热量多________(是或否)原因是___________________________________。
(3)目前煤的运输还主要靠铁路运输和公路运输,你能在所学知识基础上提出缓解铁路和公路运输的方法:____________________________。
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(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=________。
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对含氮物质的研究和利用有着极为重要的意义。
(1)N2、O2和H2相互之间可以发生化合反应,已知反应的热化学方程式如下:
N2(g)+O2(g)=2NO(g) H=+180.5kJ·mol-1;
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) H =-483.6 kJ·mol-1;
N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) H =-92.4 kJ·mol-1。
则氨的催化氧化反应的热化学方程式为 。
(2)汽车尾气净化的一个反应原理为:2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) H<0。
一定温度下,将2.8mol NO、2.4mol CO通入固定容积为2L的密闭容器中,反应过程中部分物质的物质的量变化如图所示。
①NO的平衡转化率为 ,0~20min平均反应速率v(NO)为 。25min时,若保持反应温度不变,再向容器中充入CO、N2各0.8 mol,则化学平衡将 移动(填“向左”、“向右”或“不”)。
②若只改变某一反应条件X,反应由原平衡I达到新平衡II,变量Y的变化趋势如下图所示。下列说法正确的是 (填字母代号)。
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作为国家正在实施的“西气东输”工程终点站——上海将逐步改变以煤、石油为主的能源结构,这对解决城市环境污染意义重大。
(1)目前上海大部分城市居民所使用的燃料主要是管道煤气,浦东新区居民
开始使用东海天然气作为民用燃料,管道煤气的主要成分是CO、H2和少量
烃类,天然气的主要成分是CH4,它们燃烧的化学方程式为:
2CO+O2 2CO2 2H2+O22H2O CH4+2O2CO2+2H2O
根据以上化学方程式判断:燃烧相同体积的管道煤气和天然气,消耗空气体积较大的是 ,因此燃烧管道煤气的灶具如需改烧天然气,灶具的改进方法是 进风口(填“增大”或“减小”),如不作改进可能产生的不良结果是 。
(2)管道煤气中含有的烃类,除甲烷外,还有少量乙烷、丙烷、丁烷等,它们的某些性质如下:
| 乙烷 | 丙烷 | 丁烷 |
熔点/℃ | -183.3 | -189.7 | -138.4 |
沸点/℃ | -88.6 | -42.1 | -0.5 |
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将煤转化为水煤气是通过化学方法将煤转化为洁净燃料的方法之一。煤转化为水煤气的主要化学反应为:C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)。
而C(g)、CO(g)和H2(g)完全燃烧的热化学方程式分别为:
①C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH1=-393.5 kJ·mol-1
②H2(g)+ O2(g)=H2O(g) ΔH2=-242.0 kJ·mol-1
③CO(g)+ O2(g)=CO2(g) ΔH3=-283.0 kJ·mol-1
请你根据上述信息回答下列问题:
(1)煤是一种成分复杂的混合物,其中除含碳、氢元素外,还含有氧、硫、氮、砷、硒等元素。所以固体煤燃烧会导致大气污染,写出煤燃烧产生的两种污染: ,将石灰石粉与煤粉混合,可以有效地减少煤燃烧过程中的二氧化硫污染,写出该反应的化学方程式:____________________
(2)根据已知热化学方程式写出由煤制备水煤气的热化学方程式:____________________________。
(3)下面是甲、乙两位同学对上述热化学方程式及煤燃烧的理解。
甲同学:1 mol CO与1 mol H2燃烧放出的热量之和大于1 mol固体炭燃烧放出的热量,所以煤燃烧时加入少量水,可以使煤燃烧放出更多的热量。
乙同学:根据下面的物质与能量循环,将煤炭转化为水煤气,再燃烧放出的热量与直接燃烧煤炭放出的热量相同,而将煤炭转化为水煤气将会增加消耗,故煤炭转化为水煤气得不偿失。
C(s)+H2O(g)+O2(g)CO2(g)+H2O(g)
CO(g)+O2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)+ O2(g)
请你评价两位同学的理解:
①甲同学的说法 (答“正确”或“不正确”),原因是______________________________________。
②乙同学的说法 (答“正确”或“不正确”),原因是_____________________________________。
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四川有丰富的天然气资源,以天然气为原料合成尿素的主要步骤如下图所示(图中某些转化步骤及生成物未列出):
请填写下列空白:
(1)已知0.5 mol甲烷与0.5 mol水蒸气在t ℃、p kPa时,完全反应生成一氧
化碳和氢气(合成气),吸收了a kJ热量,该反应的热化学方程式是:______________________。
(2)在合成氨的实际生产过程中,常采取的措施之一是:将生成的氨从混合气体中及时分离出来,并将分离出氨后的氮气和氢气循环利用,同时补充氮气和氢气。请运用化学反应速率和化学平衡的观点说明采取该措施的理由:
________________________________________________________________。
(3)当甲烷合成氨气的转化率为75%时,以5.60×107 L甲烷为原料能够合成________L氨气。(假设体积均在标准状况下测定)
(4)已知尿素的结构简式为,请写出两种含有碳氧双键的尿素的同分异构体的结构简式:
①__________________; ②_________________。
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2SO2(g)+O2(g)=2SO3(g)反应过程的能量变化如图所示。已知1 mol SO2(g)氧化为1 mol SO3(g)的ΔH=-99 kJ·mol-1。请回答下列问题:
(1)图中A、C分别表示________、________;
(2)E表示________;E的大小对该反应的反应热________(填“有”或“无”)影响。
(3)该反应通常用V2O5作催化剂,加V2O5会使图ΔH________(填“变大”、“变小”或“不变”),理由是______________________________________。
(4)图中ΔH=________kJ·mol-1;
(5)已知单质硫的燃烧热为296 kJ·mol-1,计算由S(s)生成3 mol SO3(g)的ΔH=________(要求计算过程)。
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下表中的数据是破坏1 mol物质中的化学键所消耗的能量(kJ):
物质 | Cl2 | Br2 | I2 | HCl | HBr | HI | H2 |
能量/kJ | 243 | 193 | 151 | 432 | 366 | 298 | 436 |
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工业上常常利用反应①来生产环氧乙烷,但是伴随副反应②。
①C2H4(g)+O2(g) →; △H1 ②C2H4(g)+3O2(g) → 2CO2(g)+2H2O(g); △H2
(1)写出环氧乙烷充分燃烧的热化学反应方程式。答:____________________________;
(2)工业生产中,可通过某一措施来加快反应①而对反应②影响较小,从而提高环氧乙烷的生产效率。工业生产采取的这种措施是_______________。
A.升高反应体系的温度B.增大体系中氧气的浓度
C.使用合适的催化剂D.降低反应体系的压强
(3)已知C=C、O=O、C—C键能分别为a kJ·mol-1、b kJ·mol-1、c kJ·mol-1,则环氧乙烷中C—O键能为 kJ·mol-1;
(4)反应②可以设计成燃料电池,若以酸做电解质溶液,负极反应式是 。
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