(2013•揭阳二模)甲烷和氨在国民经济中占有重要地位.

(2013•揭阳二模)甲烷和氨在国民经济中占有重要地位.

(1)制备合成氨原料气H2,可用甲烷蒸汽转化法,主要转化反应如下:
CH4(g)+H2O(g)⇌CO(g)+3H2(g)△H=+206.2kJ/mol
CH4(g)+2H2O(g)⇌CO2(g)+4H2(g)△H=+165.0kJ/mol
上述反应所得原料气中的CO能使氨合成催化剂中毒,必须除去.工业上常采用催化剂存在下CO与水蒸气反应生成易除去的CO2,同时又可制得等体积的氢气的方法.此反应称为一氧化碳变换反应,该反应的热化学方程式是______.
(2)工业生产尿素的原理是以NH3和CO2为原料合成尿素[CO(NH22],反应的化学方程式为:
2NH3 (g)+CO2 (g)⇌CO(NH22 (l)+H2O (l),该反应的平衡常数和温度关系如下:
T/℃ 165 175 185 195
K 111.9 74.1 50.6 34.8
①反应热△H(填“>”、“<”或“=”)______0.
②在一定温度和压强下,若原料气中的NH3和CO2的物质的量之比(氨碳比)
n(NH3)
.
n(CO2)
=x,图1是氨碳比(x)与CO2平衡转化率(α)的关系.求图中的B点处,NH3的平衡转化率.
(3)已知甲烷燃料电池的工作原理如图2所示.该电池工作时,a口放出的物质为______,该电池
正极的电极反应式为:______,工作一段时间后,当3.2g甲烷完全反应生成CO2时,有______mol 电子发生转移.
晚点小女巫 1年前 已收到1个回答 举报

吾爱臭臭 春芽

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解题思路:(1)依据热化学方程式和盖斯定律计算得到所需热化学方程式;
(2)①依据平衡常数随温度变化结合化学平衡移动原理分析判断反应焓变;
②依据化学平衡三段式列式计算得到;
(3)甲烷燃料电池装置图分析可知是酸性电解质溶液,氢离子移动方向判断为正极,a为负极是甲烷失电子发生氧化反应生成二氧化碳气体;燃料电池是氧气在正极得到电子发生还原反应,酸性溶液中生成水;依据电极反应计算电子转移;

(1)①CH4(g)+H2O(g)⇌CO(g)+3H2(g)△H=+206.2kJ/mol
②CH4(g)+2H2O(g)⇌CO2(g)+4H2(g)△H=+165.0kJ/mol
依据盖斯定律②-①得到CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)△H=-41.2 kJ/mol;
故答案为:CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)△H=-41.2 kJ/mol;
(2)①图表数据分析,平衡常数随温度升高减小,说明升温平衡逆向进行,正反应是放热反应,△H<0;
故答案为:<;
②依题意,可设反应容器的体积为1L,B点处n(NH3)=4.0moL,n(CO2)=1.0moL,当x=4时二氧化碳转化率为64%;
2NH3(g)+CO2(g)⇌CO(NH22(l)+H2O(l)
起始浓度(mol/L)4.01.0
转化浓度(mol/L)1.28 0.64
平衡浓度(mol/L)2.720.36
NH3的平衡转化率α(NH3)=[1.28mol/L/4.0mol/L]×100%=32%;
答:B点处NH3的平衡转化率32%;
(3)甲烷燃料电池装置图分析可知是酸性电解质溶液,氢离子移动方向判断为正极,a为负极是甲烷失电子发生氧化反应生成二氧化碳气体;燃料电池是氧气在正极得到电子发生还原反应,酸性溶液中生成水,电极反应为O2+4e-+4H+=2H2O,负极电极反应为CH4-8e-+2H2O=CO2↑+8H+,当3.2g甲烷物质的量为0.2mol完全反应生成CO2时电子转移为1.6mol;
故答案为:CO2;O2+4e-+4H+=2H2O,1.6;

点评:
本题考点: 化学平衡的计算;热化学方程式;化学电源新型电池.

考点点评: 本题考查了热化学方程式书写和盖斯定律的分析应用,化学平衡影响因素分析,平衡计算应用,掌握基础是解题关键,题目难度中等.

1年前

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