蕴藏在海底的大量“可燃冰”,其开发利用是当前解决能源危机的重要课题。用甲烷制水煤气(CO、H2),再合成甲醇可以代替日益供应紧张的燃油。下面是产生水煤气的几种方法:
① CH4(g)+H2O (g)=CO (g)+3H2(g) △H1=+206.2kJ·mol-1
② CH4(g)+1/2O2(g)=CO(g)+2H2(g) △H2=-35.4 kJ·mol-1
③ CH4 (g)+2H2O (g)=CO2 (g)+4H2(g) △H3=+165.0 kJ·mol-1
(1)CH4(g)与CO2 (g)反应生成CO(g)和H2(g)的热化学方程式为
(2)从原料、能源利用的角度,分析四个反应,合成甲醇更适宜的是反应(填序号)
(3)也可将CH4设计成燃料电池,来解决能源问题,
如下图装置所示。持续通入甲烷,在标准状况下,消
耗甲烷VL。
①0<V≤336mL时,负极电极反应为
②V=672mL时,电池总反应方程式为
③V=448mL时,溶液中离子浓度大小关系为
(4)工业合成氨时,合成塔中每产生1molNH3,放出46.1kJ的热量。某小组研究在上述温度下该反应过程中的能量变化。他们分别在体积均为VL的两个恒温恒容密闭容器中加入一定量的反应物,使其在相同温度下发生反应。相关数据如下:
容器 | 起始时各物质物质的量/mol | 达到平衡的时间 | 达平衡时体系能量的变化/Kj | ||
N2 | H2 | NH3 | |||
① | 1 | 4 | 0 | t1 min | 放出热量:36.88kJ |
② | 2 | 8 | 0 | t2 min | 放出热量:Q |
①容器①中,0~ t1时间的平均反应速率为υ (H2)=
②下列叙述正确的是(填字母序号)
a.平衡时,两容器中H2的体积分数相等
b.容器②中反应达平衡状态时,Q>73.76kJ
c.反应开始时,两容器中反应的化学反应速率相等
d.平衡时,容器中N2的转化率:①<②
e.两容器达到平衡时所用时间t1>t2
(5)下图是在反应器中将N2和H2按物质的量之比为1: 3充入后,在200℃、400℃、600℃下,反应达到平衡时,混合物中NH3的体积分数随压强的变化曲线。
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①曲线a对应的温度是
②上图中M、N、Q点平衡常数K的大小关系是
③M点对应的H2转化率是 。