甲烷作为一种新能源在化学领域应用广泛,请回答下列问题:(1)以天然气为原料制H2是合成氨的一条重要的

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  • (1)①CH4(g)+[1/2]O2(g)=CO(g)+2H2(g)△H1=-35.6kJ?mol-1

    ②CH4(g)+2O2(g)═CO2(g)+2H2O(g)△H2=-890.3kJ?mol-1

    ③CH4(g)+CO2(g)═2CO(g)+2H2(g)△H3=247.3kJ?mol-1

    结合盖斯定律计算,①×2-②×[1/2]-③可知反应CH4(g)+H2O (g)=CO (g)+3H2(g)△H=①×2-②×[1/2]-③×=250.3kJ?mol-1

    故答案为:CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)△H=250.3kJ?mol-1

    (2)根据反应N2 +3H2 ?2NH3

    初始浓度:0.5 1.3 0

    变化浓度:0.10.30.2

    平衡浓度:0.41.00.2

    所以达到平衡时平衡常数K=

    0.22

    0.4×1.0=0.1mol/L,前20min的平均速率v(H2)=[3/2]v(NH3)=[3/2]×[0.2mol/L/20min]=0.015mol/L?min;

    N2 +3H2 ?2NH3 ,反应是气体体积减小的放热反应,平衡正向进行能提高反应中N2的平衡转化率;

    A.两种反应物中增加一种会提高另一种的转化率,本身转化率减小,增加N2的浓度,氮气转化率减小,故A错误;

    B.增加H2的量会提高氮气的转化率,故B正确;

    C.移出部分NH3 ,减小生成物浓度,平衡正向进行,氮气转化率增大,故C正确;

    D.反应是放热反应,提高反应温度,平衡逆向进行,氮气转化率减小,故D错误;

    E.减小容器的容积,增大压强,平衡正向进行,氮气转化率增大,故E正确;

    F.加入合适的催化剂改变反应速率,步步改变化学平衡,氮气转化率不变,故F错误;

    故答案为:0.1mol/L;0.015mol/L?min;BCE;

    (3)分析图象变化,若t1时改变的条件是升高温度,平衡逆向进行,正反应是放热反应;t3时刻改变的条件是加入催化剂,改变反应速率不改变化学平衡;t4时刻正逆反应速率减小,平衡逆向进行,应是增大体积减小压强;平衡常数随温度变化,不随浓度、压强变化,依据条件改变和平衡移动方向分析,NH3的体积分数最小的一段时间为 t5→t6,化学平衡常数随温度变化,不随浓度,压强变化,所以最大的一段时间t0→t1;上述分析可知t4改变的条件是 减小压强;

    故答案为:D;A;减小压强;

    (4)图Ⅰ为原电池,为甲烷燃烧电池,燃料甲烷做原电池负极反应物失电子发生氧化反应,图Ⅱ为电解池,铁棒镀铜,推断铁做电解池阴极,铜做电解池阳极;a为原电池负极,b为原电池正极;

    ①b处是氧气得到电子发生的电极反应;电极反应为:O2+2H2O+4e-=4OH-,故答案为:O2+2H2O+4e-=4OH-

    ②原电池反应是碱性溶液中进行消耗氢氧根生成水,溶液PH减小;装置Ⅱ是电镀阳极电极反应可知,阳极电极反应为:Cu-2e-=Cu2+,阴极电极反应为:Cu2++2e-=Cu,铜离子浓度不变,故答案为:变小;不变;

    ③装置Ⅱ中阴极电极反应为Cu2++2e-=Cu,质量增加12.8g为铜物质的量为0.2mol,转移电子为0.4mol,装置I中负极电极反应为:CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O理论上消耗氧气物质的量为:0,1mol,标准状况下的体积=0.1mol×22.4L/mol=2.24L,故答案为:2.24.