Question

【題目】2019年12月20日，美國(guó)總統(tǒng)特朗普簽署了2020財(cái)政年度國(guó)防授權(quán)法案，對(duì)俄羅斯向歐洲進(jìn)行天然氣輸出的“北溪2號(hào)”管道項(xiàng)目實(shí)施制裁，實(shí)施“美國(guó)優(yōu)先發(fā)展戰(zhàn)略”。天然氣既是一種優(yōu)質(zhì)能源，又是一種重要化工原料，甲燒水蒸氣催化重整制備高純氫是目前的研究熱點(diǎn)。

(1)甲烷水蒸氣催化重整是制備高純氫的方法之一，已知在反應(yīng)器中存在如下反應(yīng)過(guò)程：

Ⅰ.

Ⅱ.

根據(jù)上述信息請(qǐng)寫出甲烷水蒸氣催化重整的熱化學(xué)反方程式：________________。

(2)在一定條件下向a、b兩個(gè)恒溫恒容的密閉容器中均通入和，利用反應(yīng)Ⅰ制備，測(cè)得兩容器中CO的物質(zhì)的量隨時(shí)間的變化曲線分別為a和b（已知容器a、b的體積為2 L）。

則a、b兩容器的溫度________（填“相同”“不相同”或“不確定”）；在達(dá)到平衡前，容器a的壓強(qiáng)________（填“逐漸增大”“不變”或“逐漸減小”）；容器a中從反應(yīng)開(kāi)始到恰好平衡時(shí)的平均反應(yīng)速率為________，在該溫度下反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K=________。

(3)某氫氧燃料電池以熔融態(tài)的碳酸鹽為電解質(zhì)，其中參與電極反應(yīng)。工作時(shí)負(fù)極的電極反應(yīng)為。如圖所示，根據(jù)相關(guān)信息回答下列問(wèn)題：

①正極的電極反應(yīng)為________；

②當(dāng)甲池中A電極理論上消耗的體積為448 mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況）時(shí)，乙池中C、D兩電極質(zhì)量變化量之差為________g。

Answer 1

【答案】 不相同 逐漸增大 675 1.28

【解析】

(1)根據(jù)蓋斯定律進(jìn)行計(jì)算得到甲烷水蒸氣催化重整的熱化學(xué)反方程式。

(2)先計(jì)算甲烷消耗得物質(zhì)的量，再算其平均反應(yīng)速率，再計(jì)算甲烷、水剩余的物質(zhì)的量，CO物質(zhì)的量，H2物質(zhì)的量，再計(jì)算反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)。

(3)①正極是氧氣變?yōu)樘妓岣��?/span>②根據(jù)得失電子守恒建立關(guān)系進(jìn)行計(jì)算。

(1)將兩個(gè)方程式相加得到甲烷水蒸氣催化重整的熱化學(xué)反方程式：；故答案為：。

(2)a、b兩容器達(dá)到平衡時(shí)CO的物質(zhì)的量不相同，由于容器體積相同，因此反應(yīng)的溫度不相同；在達(dá)到平衡前，反應(yīng)是氣體物質(zhì)的量增加的反應(yīng)，因此容器a的壓強(qiáng)逐漸增大；容器a中甲烷從反應(yīng)開(kāi)始到恰好平衡時(shí)所需時(shí)間為4min，甲烷消耗得物質(zhì)的量為1mol，因此其平均反應(yīng)速率為，甲烷、水剩余的物質(zhì)的量為0.1mol，CO物質(zhì)的量為1mol，H2物質(zhì)的量為3mol，在該溫度下反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)；故答案為：不相同；逐漸增大；；675。

(3)①正極是氧氣變?yōu)樘妓岣�，其電極反應(yīng)為；故答案為：。

②當(dāng)甲池中A電極理論上消耗氫氣的體積為448 mL即0.02mol時(shí)，轉(zhuǎn)移電子為0.04mol，乙池中C生成氧氣，D質(zhì)量增加，生成0.02mol銅，因此兩電極質(zhì)量變化量之差為0.02×64 g=1.24g；故答案為：1.24。