天然气（以甲烷计）在工业生产中用途广泛。 Ⅰ．在制备合成氨原料气H2 中的应用 ...

天然气（以甲烷计）在工业生产中用途广泛。

Ⅰ．在制备合成氨原料气H₂ 中的应用

（1）甲烷蒸汽转化法制H₂的主要转化反应如下：

CH₄(g) + H₂O(g) CO(g) + 3H₂(g) ΔH = +206.2 kJ/mol

CH₄(g) + 2H₂O(g) CO₂(g) +4H₂(g) ΔH = +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）CO变换反应的汽气比（水蒸气与原料气中CO物质的量之比）与CO平衡变换率

（已转化的一氧化碳量与变换前一氧化碳量之比）的关系如下图所示：

满分5 manfen5.com

汽气比与CO平衡变换率的关系

析图可知：

① 相同温度时，CO平衡变换率与汽气比的关系是。

② 汽气比相同时，CO平衡变换率与温度的关系是。

（3）对于气相反应，用某组分（B）的平衡压强（p_B）代替物质的量浓度也可以表示平衡常数（记作K_p），则CO变换反应的平衡常数表示式为：K_p= 。随温度的降低，该平衡常数（填“增大”“减小”或“不变”）。

Ⅱ．在熔融碳酸盐燃料电池中的应用

以熔融Li₂CO₃和K₂CO₃为电解质，天然气经内重整催化作用提供反应气的燃料电池示意图如下：

满分5 manfen5.com

（1）外电路电子流动方向：由流向（填字母）。

（2）空气极发生反应的离子方程式是。

（3）以此燃料电池为电源电解精炼铜，当电路有0.6 mol e^‑ 转移，有 g 精铜析出。

（12分） Ⅰ（1）CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g) ΔH = －41.2 kJ/mol （2分）（2）①汽气比越大CO平衡变化率越大（1分） ②温度越高CO平衡变化率越小（1分）（3） Kｐ= （1分）增大（1分） Ⅱ（1）由Ａ流向Ｂ（2分）（2）O2＋4e- ＋2CO2=2CO32- （2分）（3）19.2 （2分）【解析】试题分析：Ⅰ（1）①CH4(g) + H2O(g) CO(g) + 3H2(g) ΔH1 = +206.2 kJ/mol ②CH4(g) + 2H2O(g) CO2(g) +4H2(g) ΔH2 = +165.0kJ/mol 加减消元，②―①得ΔH =ΔH2―ΔH1=165.0kJ/mol―206.2 kJ/mol=－41.2 kJ/mol,答案：CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g) ΔH = －41.2 kJ/mol （2分）（2）①由汽气比与CO平衡变换率的关系图，选取某一温度，随汽气比增大，CO平衡变换率变大，故答案：汽气比越大CO平衡变化率越大（1分） ②在汽气比与CO平衡变换率的关系图中，将横坐标汽气比固定，作纵坐标的平行线，得：温度越高CO平衡变化率越小，答案：温度越高CO平衡变化率越小（1分）（3）由方程式CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)得Kｐ= ，答案： Kｐ= （1分）反应的△H=－41.2 kJ/mol，是放热反应，降低温度，平衡正向移动，平衡常数增大，答案：增大（1分） Ⅱ（1）外电路电子由负极移向正极，由Ａ流向Ｂ，答案：由Ａ流向Ｂ（2分）（2）空气中氧气作氧化剂，在碳酸盐体系中，CO2变成CO32―,答案：O2＋4e- ＋2CO2=2CO32- （2分）（3）由关系式Cu2＋＋2e―=Cu得m(Cu)=0.6mol/2×64g·mol-1=19.2g,答案：19.2 （2分）考点：化学平衡，化学反应和能量、原电池、电解池

复制答案

考点分析：

相关试题推荐

某化学小组在学习元素周期律后，对教材中Fe²⁺氧化为Fe³⁺的实验进一步思考，并提出问题：Cl₂能将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，那么Br₂和I₂能否将Fe²⁺氧化为Fe³⁺？

环节一：理论推测

部分同学认为Br₂和I₂都可能将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，他们思考的依据是。

部分同学认为Br₂和I₂都不能将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，还有同学认为Br₂能将Fe²⁺氧化为Fe³⁺而I₂不能。他们思考的依据是从上到下卤素单质氧化性减弱。

环节二：设计实验进行验证

在大试管中加适量铁粉，加入10 mL 稀盐酸，振荡试管，充分反应后，铁粉有剩余，取上层清液进行下列实验。

实验1：

试管	操作	现象
①	先向试管中加入2 mL FeCl₂溶液，再滴加少量红棕色的溴水，振荡试管	溶液为黄色
②	先向试管中加入2 mL FeCl₂溶液，再滴加少量棕黄色的碘水，振荡试管	溶液为黄色

环节三：实验现象的分析与解释

（1）同学甲认为①中现象说明溴水能将Fe²⁺氧化，离子方程式为。

同学乙认为应该补充实验，才能得出同学甲的结论。请你帮助同学乙完成实验：

实验2：

操作

应该观察到的现象

（2）该小组同学对②中溶液呈黄色的原因展开了讨论：

可能1：碘水与FeCl₂溶液不反应，黄色是碘水稀释后的颜色。

可能2：。

实验3：进行实验以确定可能的原因。

操作	现象
向试管②所得溶液中继续加入0.5 mLCCl₄，充分振荡，静置一段时间后。取出上层溶液，滴加KSCN 溶液	静置后，上层溶液几乎无色，下层溶液为紫色；上层溶液滴加KSCN 溶液后，出现浅红色

同学丙认为该实验现象可以说明是“可能2”成立，同学丁认为不严谨，于是设计了实验4：

实验4：

操作	现象
向另一支试管中加入2 mL FeCl₂溶液，滴加0.5mL碘水后，再加入0.5mL 乙酸乙酯，充分振荡，静置一段时间后。取出下层溶液，滴加KSCN 溶液	静置后，上层液为紫色，下层液几乎无色；下层溶液滴加KSCN溶液后，没有出现浅红色