【題目】基于CaSO4為載氧體的天然氣燃燒是一種新型綠色的燃燒方式,CaSO4作為氧和熱量的有效載體,能夠高效低能耗地實(shí)現(xiàn)CO2的分離和捕獲其原理如下圖所示:
(1)已知在燃料反應(yīng)器中發(fā)生如下反應(yīng):
i.4CaSO4(s)+CH4(g)=4CaO(s)+CO2(g)+4SO2(g)+2H2O(g) ΔH1=akJ/mol
ii.CaSO4(s)+CH4(g)=CaS(s)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH2=bkJ/mol
ⅲ. CaS(s)+3CaSO4(s)= 4CaO(s)+4SO2(g) ΔH3=ckJ/mol
①燃料反應(yīng)器中主反應(yīng)為_________(填“i”“ii”或“!)。
②反應(yīng)i和ii的平衡常數(shù)Kp與溫度的關(guān)系如圖1,則a_______0(填“ >”“ =“或“<” );720℃時(shí)反應(yīng)ⅲ的平衡常數(shù)Kp=________。
③下列措施可提高反應(yīng)ii中甲烷平衡轉(zhuǎn)化率的是_______。
A.增加CaSO4固體的投入量 B.將水蒸氣冷凝
C.降溫 D.增大甲烷流量
(2)如圖2所示,該燃料反應(yīng)器最佳溫度范圍為850℃ -900℃之間,從化學(xué)反應(yīng)原理的角度說(shuō)明原因:_______。
(3)空氣反應(yīng)器中發(fā)生的反應(yīng)為
CaS(s) +2O2(g)=CaSO4(s) ΔH4=dkJ/mol
①根據(jù)熱化學(xué)原理推測(cè)該反應(yīng)為__________反應(yīng)。
②在天然氣燃燒過(guò)程中,可循環(huán)利用的物質(zhì)為________。
(4)該原理總反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為____________
【答案】 ii > 1.0×10-18 B 溫度過(guò)低,反應(yīng)速率較慢 ;溫度較高,副反應(yīng)增多 放熱 CaS、CaSO4 CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) ΔH=(b+d)kJ/mol或ΔH=(a-c+d)kJ/mol
【解析】(1)①由圖示可得,天然氣和CaSO4進(jìn)入燃料反應(yīng)器,反應(yīng)生成CaS、CO2和H2O,故燃料反應(yīng)器中主反應(yīng)為ii。②由圖1可看出,溫度越高lgKp越大,即升溫Kp增大,故反應(yīng)i和反應(yīng)ii都是吸熱反應(yīng),則a和b都大于0。設(shè)三個(gè)反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp分別為:Kpi、Kpii、Kpⅲ,根據(jù)蓋斯定律,i-ii得ⅲ,所以Kpⅲ=;由圖并結(jié)合熱化學(xué)方程式可得720℃時(shí)反應(yīng)i的lgKp為:-2×4=-8,反應(yīng)ii的lgKp為10,所以Kpi=10-8,Kpii=1010,故Kpⅲ===1.0×10-18。③A項(xiàng),增加固體物質(zhì)的投入量,不改變化學(xué)平衡,所以增加CaSO4固體的投入量不能提高反應(yīng)ii中甲烷平衡轉(zhuǎn)化率,故A錯(cuò)誤;B項(xiàng),將生成物分離出去能使化學(xué)平衡正向移動(dòng),所以將水蒸氣冷凝能提高反應(yīng)ii中甲烷平衡轉(zhuǎn)化率,故B正確;C項(xiàng),通過(guò)②的分析,該反應(yīng)為吸熱反應(yīng),降溫能降低反應(yīng)ii中甲烷平衡轉(zhuǎn)化率,故C錯(cuò)誤;D項(xiàng),增大甲烷流量,增大了甲烷的濃度,平衡正向移動(dòng),但根據(jù)勒沙特列原理,甲烷平衡轉(zhuǎn)化率會(huì)降低,故D錯(cuò)誤。
(2)從反應(yīng)速率角度考慮,溫度過(guò)低,反應(yīng)速率較慢,應(yīng)在較高溫度下反應(yīng),但由圖2可得,溫度越高,副反應(yīng)增多,所以該燃料反應(yīng)器最佳溫度范圍為850℃~900℃之間。
(3)①由方程式可看出該反應(yīng)S<0,因?yàn)樽园l(fā)反應(yīng)H-TS<0,所以H<0,故該反應(yīng)為放熱反應(yīng)。②空氣反應(yīng)器中CaS和O2反應(yīng)生成CaSO4,燃料反應(yīng)器中,天然氣和CaSO4反應(yīng)生成CaS、CO2和H2O,所以在天然氣燃燒過(guò)程中可循環(huán)利用的物質(zhì)為:CaS和CaSO4。
(4)將反應(yīng)CaS(s) +2O2(g)=CaSO4(s) ΔH4=dkJ/mol標(biāo)號(hào)為iiii,分析空氣反應(yīng)器中發(fā)生的反應(yīng)和燃料反應(yīng)器中發(fā)生的反應(yīng),根據(jù)蓋斯定律,ii+iiii或i-iii+iiii得該原理總反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為:CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) ΔH=(b+d)kJ/mol或ΔH=(a-c+d)kJ/mol。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】用NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值,下列有關(guān)說(shuō)法不正確的是
A. 由1mol CH3OCOONa和少量CH3COOH形成的中性溶液中,CH3COO-數(shù)目是NA
B. 1.68gFe與足量高溫水蒸氣反應(yīng),轉(zhuǎn)移電子的數(shù)目為0.09NA
C. 氫原子數(shù)為0.4NA的CH3OH 分子中含有的電子數(shù)為1.8NA
D. 常溫下,2L 0.1molL-1FeCl3溶液與1L0.2molL-1FeCl3溶液所含Fe3+數(shù)目不同
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】下列有關(guān)電池?cái)⑹稣_的是( )
A.水果電池是高效環(huán)保的家用電池
B.鋅錳干電池是一種常用的二次電池
C.鋅錳干電池碳棒是負(fù)極,鋅片是正極
D.鋅錳干電池工作一段時(shí)間后鋅外殼逐漸變薄
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】金屬鋁分別和O2、O3發(fā)生反應(yīng)生成Al2O3 , 反應(yīng)過(guò)程和能量關(guān)系如下圖所示(圖中的ΔH表示生成1 mol產(chǎn)物的數(shù)據(jù))。下列有關(guān)說(shuō)法中不正確的是( )
A.Al(s)與O3(g)反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為2Al(s)+O3(g)=Al2O3(s) ΔH =-1559.5 kJ·mol-1
B.等質(zhì)量的O2比O3的能量低
C.1 mol O2完全轉(zhuǎn)化為O3 , 需吸收142 kJ的熱量
D.給3O2(g) 2O3(g)的平衡體系加熱,有利于O3的生成
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】可逆反應(yīng)aA(g)+bB(s) cC(g)+dD(g),在反應(yīng)過(guò)程中,其他條件不變,C的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)和T或P關(guān)系如圖所示,下列敘述中正確的是( )
A.溫度降低,化學(xué)平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)
B.使用催化劑,C的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)增加
C.化學(xué)方程式系數(shù)a<c+d
D.平衡時(shí)再加入A,平衡向右移動(dòng),A的轉(zhuǎn)化率增大
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】已知:H2(g)+I2(g) 2HI(g)△H<0。相同容積的定容密閉容器甲和乙,甲中加入H2和I2各0.1 mol,乙中加入HI 0.2mol,相同溫度下分別達(dá)到平衡。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是( )
A.反應(yīng)放出的熱量一定相同
B.此時(shí)體系的壓強(qiáng)一定相同
C.反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率可能相同
D.此時(shí)HI的濃度一定相同
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】X,Y,Z都是金屬,把X浸入Z的硝酸鹽溶液中,X的表面有Z析出,X和Y組成原電池時(shí),Y為電池的負(fù)極.X,Y,Z三種金屬的活動(dòng)性順序?yàn)椋?/span> )
A.X>Y>Z
B.X>Z>Y
C.Y>X>Z
D.Y>Z>X
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】將一定量的SO2和含0.7mol氧氣的空氣(忽略CO2)放入一固定體積的密閉容器中,550℃時(shí),在催化劑作用下發(fā)生反應(yīng):2SO2+O2 2SO3(正反應(yīng)放熱)。反應(yīng)達(dá)到平衡后,將容器中的混合氣體通過(guò)過(guò)量的NaOH溶液,氣體體積減少了21.28L;再將剩余氣體通過(guò)焦性沒食子酸的堿性溶液吸收O2 , 氣體的體積又減少了5.6L(以上氣體體積均為標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積)。請(qǐng)回答下列問(wèn)題(計(jì)算結(jié)果保留一位小數(shù)):
(1)判斷該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)志是。(填字母)
a.SO2和SO3濃度相等
b.SO2百分含量保持不變
c.容器中氣體的壓強(qiáng)不變
d.SO3的生成速率與SO2的消耗速率相等
e.容器中混合氣體的密度保持不變
(2)欲提高SO2的轉(zhuǎn)化率,下列措施可行的是。(填字母)
a.向裝置中再充入N2 b.向裝置中再充入O2
c.改變反應(yīng)的催化劑 d.向裝置中再充入SO3
(3)求該反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)SO2的轉(zhuǎn)化率為(用百分?jǐn)?shù)表示)。
(4)若將平衡混合氣體的5%通入過(guò)量的Ba(OH)2溶液,生成沉淀。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】下列各組物質(zhì),按化合物、單質(zhì)、混合物順序排列的是( )
A.燒堿、液態(tài)氧、碘酒B.生石灰、白磷、熟石灰
C.干冰、水銀、氯化氫D.空氣、氮?dú)、膽礬
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