Question

【題目】和是兩種主要的溫室氣體，以和為原料制造更高價值的化學產(chǎn)品是用來緩解溫室效應的研究方向，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Ⅰ：；

反應Ⅱ：；

和反應生成和的熱化學方程式是___________________。

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

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

①壓強、、、由小到大的關系為_________。

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

③下列措施中能使平衡正向移動的是___________（填字母）。

a．升高溫度

b．增大壓強

c．保持溫度、壓強不變，充入He

d．恒溫、恒容，再充入1 mol 和1 mol

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

Answer 1

【答案】 0.5 或 acd 負 不變 18

【解析】

(1)反應Ⅰ：

反應Ⅱ：；

利用蓋斯定律，將反應Ⅰ+反應Ⅱ，即可得出熱化學方程式為 。答案為： ；

(2) 當CH4分解20%時，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，CH4的轉化率減小，由此得出壓強、、、由小到大的關系為。答案為：；

②在x點，CH4的轉化率為50%，建立三段式：

x點的平衡常數(shù)Kp==或。答案為：或；

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

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

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

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

故選acd。答案為：acd；

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