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工業(yè)上利用天然氣(主要成分是CH4)與H2O進行重整制備合成氣(CO+H2),CO和H2在一定條件下能制備甲醛、

來源:新能源網
時間:2024-08-17 11:18:32
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工業(yè)上利用天然氣(主要成分是CH4)與H2O進行重整制備合成氣(CO+H2),CO和H2在一定條件下能制備甲醛、【專家解說】:(1)已知:①2CH4(g)+3O2(g)=2CO(g

【專家解說】:(1)已知:①2CH4(g)+3O2(g)=2CO(g)+4H2O(g)△H=-1302.6kJ?mol-1
②2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△H=-483.6kJ?mol-1
依據蓋斯定律計算(①-②×3)×12得到天然氣與水蒸氣在高溫下反應制備合成氣的熱化學方程式為:CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)△H=+74.1 kJ?mol-1;
故答案為:CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)△H=+74.1 kJ?mol-1;
(2)①0~2min內,V(CH4)=0.2mol/L?0.1mol/L2min=0.05mol/L?min;
一氧化碳的平均反應速率v(CO)=V(CH4)=0.05mol/L?min,
故答案為:0.05;
②根據圖象可知3min時,平衡時甲烷的濃度為0.1mol/L,氫氣的濃度為0.3mol/L,則:
             CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)
開始(mol/L):0.2      0.3      0      0
變化(mol/L):0.1      0.1      0.1    0.3
平衡(mol/L):0.1      0.2      0.1    0.3
4min時甲烷的濃度為0.09mol/L,濃度減小0.1-0.09=0.01
水的濃度為0.19mol,濃度減小0.2-0.19=0.01;
CO的濃度為0.11,濃度增大0.11-0.1=0.01
氫氣的濃度為0.33,濃度增大0.33-0.3=0.03
濃度變化量之比為1:1:1:3,等于化學計量數(shù)之比,應是改變溫度平衡向正反應方向移動,該反應正反應是吸熱反應,故3min改變條件為升高溫度;
故答案為:正反應;升高溫度;
(3)①該反應正反應為吸熱反應,升高溫度平衡向正反應方向移動,甲烷的含量降低,故溫度T1<T2,故答案為:<;
②碳水比[n(CH4)n(H2O)]值越大,平衡時甲烷的轉化率越低,含量越高,故x1>x2,故答案為:>;
③該反應正反應是氣體體積增大的反應,增大壓強平衡向逆反應方向移動,平衡時甲烷的含量降低,故p1>p2,故答案為:>.
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