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问题详情:
(1)工业上可利用“**蒸气转化法”生产*气,反应为**和水蒸气在高温和催化剂存在的条件下生成一氧化碳和*气,有关反应的能量变化如图1:
图1
则该反应的热化学方程式_____________________________________。
(2)已知温度、压强对**平衡含量的影响如图2,请回答:
图2 图3
①图26-2中a、b、c、d四条曲线中的两条代表压强分别为1Mpa、2Mpa时**含量曲线,其中表示1Mpa的是________。
②该反应的平衡常数:600 ℃时________700 ℃(填“>”“<”或“=”)。
③已知:在700 ℃,1 MPa时,1 mol CH4与1 mol H2O在1 L的密闭容器中反应,6min达到平衡(如图3),此时CH4的转化率为________________,该温度下反应的平衡常数为______________(结果保留小数点后一位数字)。
④从图3分析,由第一次平衡到第二次平衡,平衡移动的方向是_____________(填“向正反应方向”或“向逆反应方向”),采取的措施可能是_____________________。
(3)以N2、H2为电极反应物,以HCl-NH4Cl为电解质溶液制造新型燃料电池,放电过程中,溶液中铵根离子浓度逐渐增大。写出该电池的正极反应式:_________________。
【回答】
【*】
(1)CH4(g)+H2O(g) CO2(g)+3H2(g) △H =+161.1KJ/mol (2分)
(2)① a (2分) ② ﹤ (2分) ③80℅(2分) 276.5mol2· L-2 (2分)
④逆(1分 将容器体积缩小为原来的1/2 或加入等量的*气(2分)
(3)N2+6e-+8H+==2NH4+ (2分)
【命题立意】本题考查热化学方程式,化学平衡的建立及其影响因素,原电池工作原理;
【解析】
(1)、图1所示反应热化学方程式为:H2(g)+1/2 O2(g)→ H2O(g) △H1=-241.8 KJ/mol ①
2CH4(g) +3O2(g)→2CO(g) +4H2O(g) △H2=-563.4KJ/mol ②,**和水蒸气在高温和催化剂存在的条件下生成一氧化碳和*气的方程式为:CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)③,则③=②-3×①,根据盖斯定律,有△H3=△H2-3×△H1=-564.3+3×241.8= +161.1KJ/mol,故该反应热化学方程式为:CH4(g)+H2O(g) CO2(g)+3H2(g) △H =+161.1KJ/mol;(2)、①对于吸热反应,压强一定时,升高温度,平衡正向移动,**含量应减少,故排除曲线c、d;温度一定时,增大压强,平衡逆向移动,**含量将增加,故曲线a表示1MPa时的**含量曲线;②吸热反应,升高温度,平衡正向移动,K值增大,故K(600 ℃)﹤K(700 ℃);
③根据题目所给数据对反应建立三段式过程分析,则 CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)
起始(mol/L) 1 1 0 0
转化(mol/L) 0.8 0.8 0.8 2.4
平衡(mol/L) 0.2 0.2 0.8 2.4 故可知:CH4的转化率为80%,
平衡常数K=c(CO)·c(H2)3/c(CH4)c(H2O)=0.8×2.43/0.2×0.2=276.5;④、从图3分析,第7min时,H2浓度瞬间由2.4mol/L增大为4.8mol/L,且随着反应的进行浓度不断减小,可知平衡在向逆向移动,改变的条件可能是加入等量的*气或将容器体积缩小为原来的1/2 ;(3)电池放电时,正极发生还原反应,由溶液中铵根离子浓度逐渐增大可知,正极N2得到电子被还原为NH4+,电极方程式为:N2+6e-+8H+==2NH4+;
知识点:化学反应速率 化学平衡
题型:填空题
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