Question

【題目】CH4-CO2催化重整不僅可以得到合成氣（CO和H2），還對溫室氣體的減排具有重要意義。回答下列問題：

（1）CH4-CO2催化重整反應(yīng)為：CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)ΔH。

已知：C(s)+2H2(g)=CH4(g)ΔH=-75kJ·mol1

C(s)+O2(g)=CO2(g)ΔH=-394kJ·mol1

C(s)+O2(g)=CO(g)ΔH=-111kJ·mol1

該催化重整反應(yīng)的ΔH=________kJ·mol1。有利于提高CH4平衡轉(zhuǎn)化率的條件是____（填標號）。

A．高溫低壓B．低溫高壓C．高溫高壓D．低溫低壓

某溫度下，在體積為2L的容器中加入2molCH4、1molCO2以及催化劑進行重整反應(yīng)，達到平衡時CO2的轉(zhuǎn)化率是50%，其平衡常數(shù)為___________________________。

素材1：研究人員研制出一種鋰水電池，可作為魚雷和潛艇的儲備電源。該電池以金屬鋰和鋼板為電極材料，以LiOH為電解質(zhì)，使用時加入水即可放電�？偡磻�(yīng)為：2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑。根據(jù)以上素材回答下列問題：

（2）該電池的負極是________，負極反應(yīng)式是_____________________________。

（3）正極現(xiàn)象是_______________________________________________。

（4）放電時OH－向_____________(填“正極”或“負極”)移動。

Answer 1

【答案】247 A 鋰或Li Li－e－===Li＋ 有無色氣體產(chǎn)生 負極

【解析】

(1)根據(jù)蓋斯定律解題，結(jié)合影響平衡的因素分析判斷，根據(jù)平衡狀態(tài)計算平衡常數(shù)；

(2)金屬鋰比鋼板(主要成分為鐵)活潑，作原電池的負極；LiOH溶液中的陽離子有Li+和H+，由于氧化性H+＞Li+，正極上是水電離出的H+放電；在原電池的放電過程中陽離子向正極移動，陰離子向負極移動分析解答。

(1)①C(s)+2H2(g)═CH4(g)△H=-75kJmol-1，②C(s)+O2(g)═CO2(g)△H=-394kJmol-1，③2C(s)+O2(g)═2CO(g)△H=-222kJmol-1，根據(jù)蓋斯定律，將方程式③-①-②得CH4(g)+CO2(g)═2CO(g)+2H2(g)，△H=(-222+75+394)kJ/mol=+247kJ/mol，該反應(yīng)的正反應(yīng)是反應(yīng)前后氣體體積增大的吸熱反應(yīng)，要使甲烷的轉(zhuǎn)化率增大，可以通過減小壓強、升高溫度實現(xiàn)，故答案為A；

開始時c(CH4)=mol/L=1mol/L、c(CO2)=mol/L=0.5mol/L，達到平衡時CO2的轉(zhuǎn)化率是50%，則消耗c(CO2)=0.5mol/L×50%=0.25mol/L；

其平衡常數(shù)=；

(2)金屬鋰比鋼板活潑，作原電池的負極，電極反應(yīng)式為Li-e-=Li+；

(3)LiOH溶液中的陽離子有Li+和H+，由于氧化性H+＞Li+，正極上是水電離出的H+放電，故正極反應(yīng)式為：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，正極產(chǎn)生無色氣體；

(4)在原電池的放電過程中陽離子向正極移動，陰離子向負極移動，所以OH-會向負極移動。