【題目】運(yùn)用化學(xué)鏈燃燒技術(shù)有利于提高燃料利用率。化學(xué)鏈燃燒技術(shù)的基本原理是將傳統(tǒng)的燃料與空氣直接接觸反應(yīng)的燃燒借助于載氧劑(如Fe2O3、FeO等)的作用分解為幾個(gè)氣固反應(yīng),燃料與空氣無(wú)需接觸,由載氣劑將空氣中的氧傳遞給燃料;卮鹣铝袉(wèn)題:

(1)用Fe2O3作載氧劑的化學(xué)鏈燃燒部分熱化學(xué)方科式及循環(huán)轉(zhuǎn)化的原理如下:

I.C(s)+H2O(g)==CO(g)+H2(g) △H1

II.Fe2O3(s)+1/3CO(g)=2/3Fe3O4(s)+1/3CO2(g) △H2

III.Fe2O3(s)+1/3H2(g)=2/3Fe3O4(s)+1/3H2O(g) △H3

IV.Fe3O4(s)+1/4O2(s)=3/2Fe2O3 (s) △H4

①在反應(yīng)器B中進(jìn)行的反應(yīng)是_______(填反應(yīng)前面的代號(hào));“物質(zhì)2”是______(填化學(xué)式)。

反應(yīng)C(s)+O2(g)=CO2(g)△H=______(用△H1、△H2、△H3、△H4表示)。

(2)用FeO作載氧劑部分反應(yīng)的lgKp[Kp是用平衡分壓代替平衡濃度(平衡分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))]與溫度的關(guān)系如下圖所示:

①圖中涉及的反應(yīng)中,屬于吸熱反應(yīng)的是______(填反應(yīng)前面的代號(hào))。

②恒容密閉容器中進(jìn)行反應(yīng):CH4(g) +4FeO(s)=4Fe(s) +2H2O(g)+CO2(g),不能說(shuō)明該反應(yīng)已達(dá)到化學(xué)平衡的標(biāo)志是______( 填字母)。

a.v正(CH4)=v正(CO2)

b.氣體的壓強(qiáng)不再隨時(shí)間變化

c.氣體的密度不再隨時(shí)間變化

d.單位時(shí)間內(nèi)斷裂C-H鍵與斷裂H-O鍵數(shù)目相等

③若某恒容密閉容器中只發(fā)生反應(yīng)I和II,平衡時(shí)對(duì)應(yīng)上圖中Q 處時(shí),容器中氣體分壓p(X)間應(yīng)滿(mǎn)足的關(guān)系是__________。

④在某密閉容器中充入0.8 molCO和0.2 mol CO2 并加入足量的FeO,只發(fā)生反應(yīng)I,在R點(diǎn)(lgKp=0),則CO的平衡轉(zhuǎn)化率為________

(3)若用CaSO4作載氧劑進(jìn)行化學(xué)鏈燃燒時(shí),CaSO4與CO發(fā)生反應(yīng)生成CaS,則反應(yīng)的化學(xué)方程式是__________________

【答案】 II、III Fe3O4 △Hl+3△H2+3△H3+4△H4 II、III a p(CH4)=p(CO)·p2(H2O) 37.5% CaSO4+4COCaS+4CO2

【解析】①由循環(huán)轉(zhuǎn)化圖可知,反應(yīng)器A消耗空氣中的氧氣,生成了載氧劑,反應(yīng)器B中載氧劑將合成氣中的CO、H2分別氧化為CO和H2O,本身被還原,因此,在反應(yīng)器B中進(jìn)行的反應(yīng)是II、III;“物質(zhì)2”是Fe3O4。

②根據(jù)蓋斯定律,反應(yīng)C(s)+O2(g)=CO2(g)可由I+II×3+III×3+IV×4得到,因此,△H=△Hl+3△H2+3△H3+4△H4

2①?gòu)膌gKp與溫度的關(guān)系圖中可看出,反應(yīng)II、III的lgKp隨溫度升高而增大,即升高溫度平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),故反應(yīng)II、III屬于吸熱反應(yīng);

②CH4(g)+4FeO(s)4Fe(s)+2H2O(g)+CO2(g),a.v正(CH4)=v正(CO2),兩個(gè)都表示正反應(yīng)速率,不能說(shuō)明已達(dá)平衡,應(yīng)選a;b.由于兩邊氣體分子數(shù)不相等,當(dāng)氣體的壓強(qiáng)不再隨時(shí)間變化,說(shuō)明各成分含量不再改變,達(dá)到平衡;c.由于恒容,且FeO和Fe為固體,當(dāng)氣體的密度不再隨時(shí)間變化,說(shuō)明各組分物質(zhì)的量不再改變,達(dá)到平衡;d.單位時(shí)間內(nèi)斷裂C-H鍵數(shù)目等于斷裂H-O鍵數(shù)目,即甲烷的消耗速率等于水的消耗速率,說(shuō)明v正=v逆,已達(dá)平衡;故選a。

③若只發(fā)生反應(yīng)I和II,平衡時(shí)對(duì)應(yīng)上圖中Q處時(shí),兩條曲線(xiàn)相交,兩個(gè)反應(yīng)的平衡常數(shù)相等,因KI=p(CO2)/p(CO),KII=p2(H2O)p(CO2)/p(CH4),KI=KII,p(CH4)=p(CO)·p2(H2O);

④ CO(g)+FeO(s)Fe(s)+CO2(g)

起始物質(zhì)的量(mol) 0.8 0.2

轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量(mol)x x

平衡時(shí)物質(zhì)的量(mol)0.8-x 0.2+x

由于在R點(diǎn)(lgKp=0),則Kp=c(CO2)/c(CO)=n(CO2)/n/c(CO)==1 ,解得:x=0.3,則CO的平衡轉(zhuǎn)化率為×100%=37.5%;

綜上,本題答案為:a ;p(CH4)=p(CO)·p2(H2O); 37.5%

(3)CaSO4與CO發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成CaS,硫的化合價(jià)降低,根據(jù)氧化還原反應(yīng)化合價(jià)升降規(guī)律,可判斷另一產(chǎn)物為CO2則反應(yīng)的化學(xué)方程式是CaSO4+4COCaS+4CO2,本題答案為:CaSO4+4COCaS+4CO2。

練習(xí)冊(cè)系列答案
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【題目】下列反應(yīng)中,既是化合反應(yīng),又是氧化還原反應(yīng)的是

A. 生石灰與水反應(yīng):CaO+ H2O =Ca(OH)2

B. 氯氣通入溴化鈉溶液:C12+2NaBr= 2NaCl+Br2

C. 鐵和氯氣反應(yīng):2Fe+3Cl22FeC13

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【題目】中國(guó)政府承諾,到2020年,單位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%-50%。減少CO2 排放是一項(xiàng)重要課題。

(1)以CO2為原料抽取碳(C)的太陽(yáng)能工藝如右圖所示。

①過(guò)程1中每生成1mol FeO轉(zhuǎn)移電子數(shù)為____________。

②過(guò)程2中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________________。

(2)CO2在新型鈷基電催化劑作用下,轉(zhuǎn)化為清潔燃料——甲酸。其工作原理如下圖所示,寫(xiě)出生成甲酸的電極反應(yīng)式:____________。

(3)航天員呼吸產(chǎn)生的CO2用下列反應(yīng)處理,可實(shí)現(xiàn)空間站中O2的循環(huán)利用。

Sabatier反應(yīng):CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)

水電解反應(yīng):2H2O(l)2H2(g)+O2(g)

將原料氣按n(CO2)∶n(H2)=1∶4 置于密閉容器中發(fā)生Sabatier反應(yīng),測(cè)得H2O(g)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)與溫度的關(guān)系如下圖所示(虛線(xiàn)表示平衡曲線(xiàn))。

①溫度過(guò)高或過(guò)低均不利于該反應(yīng)的進(jìn)行,原因是____________________________________。

②200℃達(dá)到平衡時(shí)體系的總壓強(qiáng)為p,該反應(yīng)平衡常數(shù)的計(jì)算式為________________(不必化簡(jiǎn),用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算,分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))

(4)一種新的循環(huán)利用方案是用Bosch反應(yīng)CO2(g)+2H2(g)C(s)+2H2O(g)代替Sabatier反應(yīng)。

①已知CO2(g)、H2O(g)的生成焓分別為-394 kJ·mo1-l、-242 kJ·mo1-l,Bosch反應(yīng)的ΔH=__________ kJ·mo1-l。(生成焓指一定條件下由對(duì)應(yīng)單質(zhì)生成1mol 化合物時(shí)的反應(yīng)熱)

②一定條件下Bosch反應(yīng)必須在高溫下才能啟動(dòng),原因是______________________________。

③新方案的優(yōu)點(diǎn)是_________________________。

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】可逆反應(yīng)2A(g) 2B(g)C(g)在恒定容積密閉容器中反應(yīng),下列選項(xiàng)中不能說(shuō)明反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)的是

A. 混合氣體中AB的物質(zhì)的量之比保持恒定

B. 容器內(nèi)氣體總壓強(qiáng)不再改變的狀態(tài)

C. A、B、C的物質(zhì)的量濃度變化表示的反應(yīng)速率的比為221

D. 混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再改變的狀態(tài)

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】下列事實(shí)不能用化學(xué)平衡移動(dòng)原理解釋的是

A. 光照新制的氯水時(shí),溶液的pH逐漸減小

B. 紅棕色的NO2,加壓后顏色先變深后變淺,但比原來(lái)要深

C. 500℃時(shí)比室溫更利于合成氨

D. 用排飽和食鹽水法收集Cl2

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】當(dāng)光束通過(guò)下列分散系時(shí),能觀察到丁達(dá)爾效應(yīng)的是

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】若在加入鋁粉能放出氫氣的溶液中,分別加入下列各組離子,一定能大量共存的是

A. NH、SO、CO、K B. Na、Ba2+、Ca2+、HCO

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】研究NO2、NO、CO污染物處理,對(duì)建設(shè)美麗中國(guó)具有重要意義。

(1)NO2(g)+CO(g)==CO2(g)+NO(g)△H1=-234.00kJ/mol

1/2N2(g)+1/2O2(g)=NO(g)△H2=-89.75kJ/mol

2NO(g)+O2(g)==2NO2(g)△H3=-112.30kJ/mol。

NO2氣體和CO氣體反應(yīng)生成無(wú)污染氣體,其熱化學(xué)方程式為______________

(2)某溫度下,向10L密閉容器中分別充入0.1molNO20.2molCO,發(fā)生反應(yīng):2NO2(g)+4CO(g)=N2(g)+4CO2(g)經(jīng)10min反應(yīng)達(dá)到平衡,容器的壓強(qiáng)變?yōu)樵瓉?lái)的。

0~10min內(nèi),CO的平均反應(yīng)速率v(CO)=__________;

②若容器中觀察到_____,可判斷該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài);

③為增大污染物處理效率,起始最佳投料比為______;

④平衡后,僅將CO、CO2氣體濃度分別增加一倍,則平衡_____(右移左移不移動(dòng)”)。

(3)在高效催化劑作用下用NH3還原NO2進(jìn)行污染物處理。

①相同條件下,選用A、B、C三種催化劑進(jìn)行反應(yīng),生成氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量與時(shí)間變化如圖a。活化能最小的是______(E(A)、E(B)、E(C)表示三種催化劑下該反應(yīng)活化能)。

②在催化劑A作用下測(cè)得相同時(shí)間處理NO2的量與溫度關(guān)系如圖b。試說(shuō)明圖中曲線(xiàn)先增大后減小的原因________(假設(shè)該溫度范圍內(nèi)催化效率相同)。

(4)有人設(shè)想在含有NO2的酸性污水中加人填充有鋁粉的多孔活性炭顆粒進(jìn)行水的凈化。試結(jié)合電極反應(yīng)說(shuō)明多孔活性炭的主要作用_____。

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】下列反應(yīng)屬于取代反應(yīng)的是( )

A.甲烷燃燒生成二氧化碳和水

B.乙醇與氧氣反應(yīng)生成乙醛

C.乙烯與溴反應(yīng)生成1,2-二溴乙烷

D.甲烷與氯氣反應(yīng)生成一氯甲烷

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