氢气是一种清洁能源,氢气的制取与利用是氢能源领域的研究热点.已知:CH4(g)+H2O(g)═CO(g)+3H2(
来源:新能源网
时间:2024-08-17 09:23:57
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氢气是一种清洁能源,氢气的制取与利用是氢能源领域的研究热点.已知:CH4(g)+H2O(g)═CO(g)+3H2(【专家解说】:(1)①CH4(g)+H2O(g)═CO (g)+3
【专家解说】:(1)①CH4(g)+H2O(g)═CO (g)+3H2(g)△H=+206.2kJ?mol-1,
②CH4(g)+CO2(g)═2CO (g)+2H2(g)△H=+247.4kJ?mol-1,
由盖斯定律可知,①×2-②可得CH4(g)+2H2O(g)═CO2(g)+4H2(g),
其反应热△H=(+206.2kJ?mol-1)×2-(+247.4kJ?mol-1)=+165.0 kJ?mol-1,
即热化学方程式为CH4(g)+2H2O(g)═CO2(g)+4H2(g)△H=+165.0 kJ?mol-1,
故答案为:CH4(g)+2H2O(g)═CO2(g)+4H2(g)△H=+165.0 kJ?mol-1;
(2)由图可知,水的分解化学键断裂先生成H原子与O原子,氢原子结合生成氢气,氧原子结合生成氧气,由水的分子式可知氢原子物质的量是氧原子2倍,故A为氢原子、B为氧原子,
故答案为:氢原子、氧原子;
(3)由图可知,CO(NH2)2在阳极放电生成N2,C元素价态未变化,故还有碳酸钾生成与水生成,电极反应式为CO(NH2)2+8OH--6e-=CO32-+N2↑+6H2O,
故答案为:CO(NH2)2+8OH--6e-=CO32-+N2↑+6H2O;
(4)两者以物质的量1:1催化反应,其原子利用率达100%,根据原子守恒知生成物为CH2O或C2H4O2,即:甲醛或乙酸(或甲酸甲酯),故选cd.
(5))①平衡时混合气体密度是同温同压下起始时的1.6倍,同温同压下体积缩小密度增大,正反应方向混合气体总的物质的量减小,故反应向正反应方向进行,故反应速率V(正)>V(逆),
故答案为:>;同温同压下体积缩小密度增大,反应正向进行混合气体总的物质的量减小;
②由平衡时密度可知,平衡后混合气体的物质的量为起始时的11.6,平衡时总物质的量为(3mol+3mol+1mol+1mol)×11.6=5mol,
设平衡时CH3OCH3的物质的量变化量为xmol,则:
3H2(g)+3CO(g)?CH3OCH3(g)+CO2(g)
开始(mol):3 3 1 1
变化(mol):3x 3x x x
平衡(mol):3-3x 3-3x 1+x 1+x
所以,3-3x+3-3x+1+x+1+x=5,解得x=0.75
故平衡时n(CH3OCH3)=1mol+0.75mol=1.75mol,
故答案为:1.75mol.
②CH4(g)+CO2(g)═2CO (g)+2H2(g)△H=+247.4kJ?mol-1,
由盖斯定律可知,①×2-②可得CH4(g)+2H2O(g)═CO2(g)+4H2(g),
其反应热△H=(+206.2kJ?mol-1)×2-(+247.4kJ?mol-1)=+165.0 kJ?mol-1,
即热化学方程式为CH4(g)+2H2O(g)═CO2(g)+4H2(g)△H=+165.0 kJ?mol-1,
故答案为:CH4(g)+2H2O(g)═CO2(g)+4H2(g)△H=+165.0 kJ?mol-1;
(2)由图可知,水的分解化学键断裂先生成H原子与O原子,氢原子结合生成氢气,氧原子结合生成氧气,由水的分子式可知氢原子物质的量是氧原子2倍,故A为氢原子、B为氧原子,
故答案为:氢原子、氧原子;
(3)由图可知,CO(NH2)2在阳极放电生成N2,C元素价态未变化,故还有碳酸钾生成与水生成,电极反应式为CO(NH2)2+8OH--6e-=CO32-+N2↑+6H2O,
故答案为:CO(NH2)2+8OH--6e-=CO32-+N2↑+6H2O;
(4)两者以物质的量1:1催化反应,其原子利用率达100%,根据原子守恒知生成物为CH2O或C2H4O2,即:甲醛或乙酸(或甲酸甲酯),故选cd.
(5))①平衡时混合气体密度是同温同压下起始时的1.6倍,同温同压下体积缩小密度增大,正反应方向混合气体总的物质的量减小,故反应向正反应方向进行,故反应速率V(正)>V(逆),
故答案为:>;同温同压下体积缩小密度增大,反应正向进行混合气体总的物质的量减小;
②由平衡时密度可知,平衡后混合气体的物质的量为起始时的11.6,平衡时总物质的量为(3mol+3mol+1mol+1mol)×11.6=5mol,
设平衡时CH3OCH3的物质的量变化量为xmol,则:
3H2(g)+3CO(g)?CH3OCH3(g)+CO2(g)
开始(mol):3 3 1 1
变化(mol):3x 3x x x
平衡(mol):3-3x 3-3x 1+x 1+x
所以,3-3x+3-3x+1+x+1+x=5,解得x=0.75
故平衡时n(CH3OCH3)=1mol+0.75mol=1.75mol,
故答案为:1.75mol.
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