热门试卷

(7分) 科学家一直致力于“人工固氮”的方法研究。

⑴目前合成氨的技术原理为：

该反应的能量变化如图所示。

①在反应体系中加入催化剂，反应速率增大，E2的变化是：     。（填“增大”、“减小”或“不变”）。

②将一定量的N2(g)和H2(g)放入1L的密闭容器中，在500℃、2×107Pa下达到平衡，测得N2为0.1 mol，H2为0.3 mol，NH3为0.1 mol。该条件下H2的转化率为     。

③欲提高②容器中H2的转化率，下列措施可行的是     。

⑵1998年希腊亚里士多德大学的两位科学家采用高质子导电性的SCY陶瓷（能传导H+），从而实现了高转化率的电解法合成氨。其实验装置如图所示。阴极的电极反应式为      。

⑶根据最新“人工固氮”的研究报道，在常温、常压、光照条件下，N2在催化剂（掺有少量Fe2O3和TiO2）表面与水发生下列反应：

进一步研究NH3生成量与温度关系，常压下达到平衡时测得部分实验数据如下：

①合成反应的a_    0。（填“大于”、“小于”或“等于”）

②已知

则

如图所示，组成一种原电池．试回答下列问题(灯泡功率合适)：

（1）电解质溶液为稀H2SO4时，灯泡_______(填“亮”或“不亮”，填“亮”做a题，填“不亮”做b题)。

a．若灯泡亮，则Mg电极上发生的反应为：____________________

Al电极上发生的反应为：_______________________

b．若灯泡不亮，其理由为： ___________________________

（2）电解质溶液为NaOH(aq)时，灯泡__________ (填“亮”或“不亮”, 填“亮”做a题，填“不亮”做b题)。

a．若灯泡亮，则Mg电极上发生的反应为：________________________

Al电极上发生的反应为：_______________________

b．若灯泡不亮，其理由为：___________________

（16分）能源短缺是人类社会面临的重大问题。甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景。

（1）工业上合成甲醇的反应原理为：CO(g) ＋ 2H2(g)   CH3OH(g)  ΔH，

下表所列数据是该反应在不同温度下的化学平衡常数（K）。

①根据表中数据可判断ΔH      0 （填“＞”、“＝”或“＜”）。     

②在300℃时，将2 mol CO、3 mol H2和2 mol CH3OH充入容积为1L的密闭容器中，此时反应将               。

（2）已知在常温常压下：

①2CH3OH(l) ＋ 3O2(g) ＝ 2CO2(g) ＋ 4H2O(l)   ΔH＝－1451.6 kJ·mol-1

②2CO (g)+ O2(g) ＝ 2CO2(g)  ΔH＝－566.0 kJ·mol-1

写出该条件下甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式：

                                                       。

（3）以甲醇、氧气为原料，KOH溶液作为电解质构成燃料电池总反应为：2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O，则负极的电极反应式为                   ，（3分）随着反应的不断进行溶液的pH        (填“增大”“减小”或“不变”)。

（4）如果以该燃料电池为电源，石墨作两极电解饱和食盐水，则该电解过程中阳极的电极反应式为                             一段时间后NaCl溶液的体积为1L，溶液的pH为12（25℃下测定），则理论上消耗氧气的体积为       mL（3分）（标况下）。

（本题共8分）

水煤气法制甲醇工艺流程框图如下

(注:除去水蒸气后的水煤气含55～59%的H2，15～18%的CO，11～13%的CO2，少量的H2S、CH4，除去H2S后，可采用催化或非催化转化技术，将CH4转化成CO，得到CO、CO2和H2的混合气体，是理想的合成甲醇原料气，即可进行甲醇合成)

（1）制水煤气的主要化学反应方程式为：C（s）+H2O（g）CO（g）+H2（g），此反应是吸热反应。①此反应的化学平衡常数表达式为                     ；

②下列能提高碳的平衡转化率的措施是                     。

（2）将CH4转化成CO，工业上常采用催化转化技术，其反应原理为：

CH4 (g)+3/2O2 (g)CO (g)+2H2O (g) +519KJ。工业上要选择合适的催化剂，分别对X、Y、Z三种催化剂进行如下实验（其他条件相同）

① X在T1℃时催化效率最高，能使正反应速率加快约3×105倍；

② Y在T2℃时催化效率最高，能使正反应速率加快约3×105倍；

③ Z在T3℃时催化效率最高，能使逆反应速率加快约1×106倍；

已知：T1＞T2＞T3，根据上述信息，你认为在生产中应该选择的适宜催化剂是     （填“X”或“Y”或“Z”），选择的理由是                                         。

（3）合成气经压缩升温后进入10m3甲醇合成塔，在催化剂作用下，进行甲醇合成，主要反应是：2H2(g) + CO(g) CH3OH(g)+181.6kJ。T4℃下此反应的平衡常数为160。此温度下，在密闭容器中加入CO、H2，反应到某时刻测得各组分的浓度如下：

①比较此时正、逆反应速率的大小：v正        v逆（填“>”、“<”或“＝”)。

②若加入同样多的CO、H2，在T5℃反应，10 min后达到平衡，此时c(H2)＝0.4 mol·L－1、c(CO)＝0.7 mol·L－1、则该时间内反应速率v(CH3OH) ＝            mol·(L·min)－1。

（4）生产过程中，合成气要进行循环，其目的是                                  。