Question

【題目】和是兩種主要的溫室氣體，以和為原料制造更高價(jià)值的化學(xué)產(chǎn)品是用來緩解溫室效應(yīng)的研究方向，回答下列問題：

(1)工業(yè)上催化重整是目前大規(guī)模制取合成氣（CO和H2混合氣稱為合成氣）的重要方法，其原理為：

反應(yīng)Ⅰ：；

反應(yīng)Ⅱ：；

和反應(yīng)生成和的熱化學(xué)方程式是___________________。

(2)將1 mol 和1 mol 加入恒溫恒壓的密閉容器中（溫度298K、壓強(qiáng)100kPa），發(fā)生反應(yīng)Ⅰ，不考慮反應(yīng)Ⅱ的發(fā)生，該反應(yīng)中，正反應(yīng)速率，p為分壓（分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)），若該條件下，當(dāng)分解20%時(shí)，__________kPas-1。

(3)將和在一定條件下反應(yīng)可制得合成氣，在1 L密閉容器中通入與，使其物質(zhì)的量濃度均為，在一定條件下發(fā)生反應(yīng)：，測得CH4的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度及壓強(qiáng)的關(guān)系如下圖所示：

①壓強(qiáng)、、、由小到大的關(guān)系為_________。

②對于氣相反應(yīng)，用某組分（B）的平衡壓強(qiáng)p(B)代替物質(zhì)的量濃度c(B)也可表示平衡常數(shù)（記作），如果，求x點(diǎn)的平衡常數(shù)________________（用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算）。

③下列措施中能使平衡正向移動(dòng)的是___________（填字母）。

a．升高溫度

b．增大壓強(qiáng)

c．保持溫度、壓強(qiáng)不變，充入He

d．恒溫、恒容，再充入1 mol 和1 mol

(4)科學(xué)家還研究了其他轉(zhuǎn)化溫室氣體的方法，利用圖所示裝置可以將轉(zhuǎn)化為氣體燃料CO（電解質(zhì)溶液為稀硫酸），該裝置工作時(shí)，M為_________極（填“正”或“負(fù)”），導(dǎo)線中通過2 mol電子后，假定體積不變M極電解質(zhì)溶液的pH__________（填“增大”、“減小”或“不變”），N極電解質(zhì)溶液變化的質(zhì)量__________g。

Answer 1

【答案】 0.5 或 acd 負(fù) 不變 18

【解析】

(1)反應(yīng)Ⅰ：

反應(yīng)Ⅱ：；

利用蓋斯定律，將反應(yīng)Ⅰ+反應(yīng)Ⅱ，即可得出熱化學(xué)方程式為 。答案為： ；

(2) 當(dāng)CH4分解20%時(shí)，建立如下三段式：

=4.5×10-4kPa-1s-1×(×100kPa)×(×100kPa)=0.5 kPas-1。答案為：0.5；

(3)①從方程式看，加壓平衡逆向移動(dòng)，CH4的轉(zhuǎn)化率減小，由此得出壓強(qiáng)、、、由小到大的關(guān)系為。答案為：；

②在x點(diǎn)，CH4的轉(zhuǎn)化率為50%，建立三段式：

x點(diǎn)的平衡常數(shù)Kp==或。答案為：或；

③a．從圖象看，升高溫度，CH4的轉(zhuǎn)化率增大，則正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升高溫度平衡右移，a符合題意；

b．反應(yīng)物氣體分子數(shù)小于生成物氣體分子數(shù)，增大壓強(qiáng)，平衡逆向移動(dòng)，b不合題意；

c．保持溫度、壓強(qiáng)不變，充入He，則容器體積增大，平衡正向移動(dòng)，c符合題意；

d．恒溫、恒容，再充入1 mol 和1 mol ，則增大反應(yīng)物濃度，平衡正向移動(dòng)，d符合題意；

故選acd。答案為：acd；

(4)該裝置工作時(shí)，M極由H2O失電子轉(zhuǎn)化為O2，則其為負(fù)極；M極：2H2O-4e-=O2+4H+，N極：2CO2+4e-+4H+=2CO+2H2O，導(dǎo)線中通過2 mol電子，M極生成2molH+，同時(shí)有2molH+轉(zhuǎn)移入正極，所以M極c(H+)不變，電解質(zhì)溶液的pH不變；導(dǎo)線中通過2 mol電子，N極生成1molH2O，電解質(zhì)溶液變化的質(zhì)量=1mol×18g/mol=18g。答案為：負(fù)；不變；18。