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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)甲烷蒸气转化法制H2的主要转化反应如下:CH4(g)+H2O(g)⇌CO(g)+3H2(g)△H=+206.2kJ/molCH4(g)+2H2O(
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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)甲烷蒸气转化法制H2的主要转化反应如下:
CH4(g)+H2O(g)⇌CO(g)+3H2(g)△H=+206.2 kJ/mol
CH4(g)+2H2O(g)⇌CO2(g)+4H2(g)△H=+165.0 kJ/mol
上述反应所得原料气中的CO能使合成氨催化剂中毒,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)的关系如图1所示:
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(pB)代替物质的量浓度也可以表示平衡常数(记作Kp),则CO变换反应的平衡常数表示式为Kp=___.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2如下:
(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.

Ⅰ.在制备合成氨原料气H2中的应用
(1)甲烷蒸气转化法制H2的主要转化反应如下:
CH4(g)+H2O(g)⇌CO(g)+3H2(g)△H=+206.2 kJ/mol
CH4(g)+2H2O(g)⇌CO2(g)+4H2(g)△H=+165.0 kJ/mol
上述反应所得原料气中的CO能使合成氨催化剂中毒,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)的关系如图1所示:
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(pB)代替物质的量浓度也可以表示平衡常数(记作Kp),则CO变换反应的平衡常数表示式为Kp=___.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2如下:
(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.
▼优质解答
答案和解析
Ⅰ.(1)①CH4(g)+H2O(g)⇌CO(g)+3H2(g)△H=+206.2kJ/mol
②CH4(g)+2H2O(g)⇌CO2(g)+4H2(g)△H=+165.0kJ/mol
依据盖斯定律计算②-①得到:CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)△H=-41.2 kJ/mol;
故答案为:CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)△H=-41.2 kJ/mol;
(2)①依据图象曲线变化分析可知,温度一定,汽气比越大CO平衡变化率越大;
故答案为:汽气比越大CO平衡变化率越大;
②汽气比相同时,图象分析可知,CO平衡变换率与温度的关系是,温度越高,CO平衡变化率越小;
故答案为:温度越高CO平衡变化率越小;
(3)CH4(g)+H2O(g)⇌CO(g)+3H2(g),对于气相反应,用某组分(B)的平衡压强(pB)代替物质的量浓度也可以表示平衡常数(记作Kp),反应的平衡常数=
;反应是放热反应,升高温度平衡向吸热反应方向移动,平衡逆向进行,平衡常数增大;
故答案为:
; 增大;
Ⅱ.(1)原电池原理分析,电子流向是从负极流向正极,装置中A为负极,B为正极,所以外电路电子流向为A流向B;
故答案为:A;B;
(2)原电池正极上的电极反应式为O2+4e-+2CO2=2CO32-,
故答案为:O2+4e-+2CO2=2CO32-;
(3)电解精炼铜,阴极上铜离子得到电子生成铜,电极反应Cu2++2e-=Cu,当电路有0.6mol e-转移反应生成铜0.3mol,质量=0.3mol×64g/mol=19.2 g;
故答案为:19.2.
②CH4(g)+2H2O(g)⇌CO2(g)+4H2(g)△H=+165.0kJ/mol
依据盖斯定律计算②-①得到:CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)△H=-41.2 kJ/mol;
故答案为:CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)△H=-41.2 kJ/mol;
(2)①依据图象曲线变化分析可知,温度一定,汽气比越大CO平衡变化率越大;
故答案为:汽气比越大CO平衡变化率越大;
②汽气比相同时,图象分析可知,CO平衡变换率与温度的关系是,温度越高,CO平衡变化率越小;
故答案为:温度越高CO平衡变化率越小;
(3)CH4(g)+H2O(g)⇌CO(g)+3H2(g),对于气相反应,用某组分(B)的平衡压强(pB)代替物质的量浓度也可以表示平衡常数(记作Kp),反应的平衡常数=
P(CO2)•P(H2) |
P(CO)•P(H2O) |
故答案为:
P(CO2)•P(H2) |
P(CO)•P(H2O) |
Ⅱ.(1)原电池原理分析,电子流向是从负极流向正极,装置中A为负极,B为正极,所以外电路电子流向为A流向B;
故答案为:A;B;
(2)原电池正极上的电极反应式为O2+4e-+2CO2=2CO32-,
故答案为:O2+4e-+2CO2=2CO32-;
(3)电解精炼铜,阴极上铜离子得到电子生成铜,电极反应Cu2++2e-=Cu,当电路有0.6mol e-转移反应生成铜0.3mol,质量=0.3mol×64g/mol=19.2 g;
故答案为:19.2.
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