【題目】氫氣是熱量高、無污染的燃料,天然氣儲(chǔ)量豐富是理想的制氫原料,研究甲烷制氫具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。
(1)甲烷水蒸氣重整制氫:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)△H1=+216kJmol-1,溫度1200k,壓強(qiáng)0.2Mpa,水碳起始物質(zhì)的量之比3:1,達(dá)到平衡時(shí)氫氣的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為0.3,甲烷轉(zhuǎn)化率為____,Kp=____(Mpa)2 。理論上近似水碳比為____,氫氣的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)將達(dá)到最大。
(2)①將甲烷水蒸氣重整和甲烷氧化重整兩種方法結(jié)合,理論上按照空氣、甲烷、水蒸氣約15:7:1體積比進(jìn)料(空氣中氧氣體積分?jǐn)?shù)約為0.2),可以實(shí)現(xiàn)反應(yīng)器中能量自給(不需要補(bǔ)充熱量)。
甲烷氧化重整制氫:2CH4(g)+O2(g)=2CO(g)+4H2(g) △H2=____kJmol-1
②實(shí)際生產(chǎn)中,空氣、甲烷、水蒸氣按照約1:1:2體積比進(jìn)料,增加水蒸氣的作用是____,還能發(fā)生____(用化學(xué)方程式表示)反應(yīng),從而獲得更多的氫氣。
(3)甲烷水蒸氣重整過程中,溫度1000K,原料氣以57.6Kgh-1通入容積為1L鎳基催化反應(yīng)器中,2-5s甲烷質(zhì)量分?jǐn)?shù)由7.32%變?yōu)?/span>5.32%,用甲烷表示2-5s的反應(yīng)速率為____molmin-1 ,隨著反應(yīng)的進(jìn)行反應(yīng)速率會(huì)急速下降,可能的原因是甲烷等高溫不穩(wěn)定,造成____。有人提出將甲烷水蒸氣重整和甲烷氧化重整兩種方法結(jié)合則能解決這個(gè)問題,原因是____。
【答案】50% 2.16×10-3 1:1 -72 促進(jìn)反應(yīng)正向移動(dòng),提高甲烷的轉(zhuǎn)化率 CO+H2OCO2+H2 1.2 催化劑積碳 氧氣會(huì)與積碳反應(yīng),從而消碳
【解析】
(1)依據(jù)化學(xué)方程式和題中所給的數(shù)據(jù),計(jì)算出平衡時(shí)CH4、H2O、CO、H2的物質(zhì)的量,計(jì)算出它們的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)以及出它們的分壓,計(jì)算Kp;
(2)根據(jù)題中信息,甲烷水蒸氣重整制氫:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)△H1=+216kJmol-1,甲烷氧化重整制氫:2CH4(g)+O2(g)=2CO(g)+4H2(g) △H2,實(shí)現(xiàn)反應(yīng)器中能量自給(不需要補(bǔ)充熱量),即按一定的比例甲烷水蒸氣重整制氫吸收的熱量與甲烷氧化重整制氫放出的熱量相等,進(jìn)行相關(guān)計(jì)算;
(3)依據(jù)反應(yīng)速率的定義,單位時(shí)間內(nèi)甲烷濃度的變化量,計(jì)算出甲烷的反應(yīng)速率,在計(jì)算的時(shí)候,注意單位之間的換算。
(1)根據(jù)題意,假設(shè)n(CH4)=xmol,n(H2O)=3x mol,甲烷轉(zhuǎn)化率為 ,則
平衡時(shí)氣體的總物質(zhì)的量為(1-)xmol+(3-)xmol+xmol+3xmol=(4+2)xmol,因?yàn)檫_(dá)到平衡時(shí)氫氣的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為0.3,即 ,=0.5,所以平衡后的總物質(zhì)的量為5x mol,平衡后n(CH4)=0.5xmol、n(H2O)=2.5xmol、n(CO)=0.5xmol、n(H2)=1.5x mol,平衡后CH4的分壓為,同一容器中 CH4、H2O、CO、H2分壓之比等于物質(zhì)的量之比,即p(CH4):p(H2O):p(CO):p(H2)= 0.5xmol:2.5xmol:0.5xmol:1.5x mol =1:5:1:3,所以p(H2O)=0.1Mpa、p(CO)=0.02Mpa,p(H2)=0.06Mpa,
;理論上水碳起始物質(zhì)的量之比等于化學(xué)方程式中的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比時(shí),即水碳起始物質(zhì)的量之比1:1,氫氣的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)將達(dá)到最大;
(2)①將甲烷水蒸汽重整和甲烷氧化重整兩種方法結(jié)合,理論上按照空氣、甲烷、水蒸汽約15:7:1體積比進(jìn)料(空氣中氧氣體積分?jǐn)?shù)約為0.2),則氧氣、甲烷、水蒸汽約3:7:1體積比進(jìn)料,令參加反應(yīng)消耗氧氣、甲烷、水蒸氣的物質(zhì)的量分別為3mol、7mol、1mol,
甲烷水蒸氣重整制氫:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)△H1=+216kJmol-1,甲烷氧化重整制氫:2CH4(g)+O2(g)=2CO(g)+4H2(g) △H2,令△H2=-y kJmol-1,結(jié)合方程式以及反應(yīng)可以實(shí)現(xiàn)反應(yīng)器中能量自給(不需要補(bǔ)充熱量),故有1mol CH4、1mol H2O(g)參加甲烷水蒸氣重整制氫吸收的熱量為216kJ;6mol CH4、3mol O2參加氧化重整制氫,故3y=216,y=72,所以甲烷氧化重整制氫:2CH4(g)+O2(g)=2CO(g)+4H2(g) △H2=-72kJmol-1;
②實(shí)際生產(chǎn)中,空氣、甲烷、水蒸汽按照約1:1:2體積比進(jìn)料,增加水蒸氣的作用是提高甲烷的轉(zhuǎn)化率,另外甲烷水蒸氣重整制氫、甲烷氧化重整制氫生成的CO能與水蒸氣反應(yīng)生成H2,其反應(yīng)方程式為CO+H2O CO2+H2;
(3)甲烷水蒸汽重整過程中,溫度1000K,原料氣以57.6Kgh-1通入容積為1L鎳基催化反應(yīng)器中, ,2-5s甲烷質(zhì)量分?jǐn)?shù)由7.32%變?yōu)?/span>5.32%,所以2-5s甲烷質(zhì)量減少量為16×(7.32%-5.32%)3=0.96g,2-5s甲烷變化的物質(zhì)的量為
, ;隨著反應(yīng)的進(jìn)行反應(yīng)速率會(huì)急速下降,可能的原因是甲烷等高溫不穩(wěn)定, CH4C+2H2,生成的碳覆蓋在催化劑表面,使催化劑中毒;氧氣會(huì)消耗催化劑表面的積碳,故將甲烷水蒸汽重整和甲烷氧化重整兩種方法結(jié)合能處理催化劑表面的積碳。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】某探究學(xué)習(xí)小組用一定量的乙醇和鈉反應(yīng)推測乙醇結(jié)構(gòu),實(shí)驗(yàn)裝置圖如圖所示.關(guān)于實(shí)驗(yàn)操作或敘述錯(cuò)誤的是
A.實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)保證乙醇足量,讓鈉反應(yīng)完全
B.裝置b中進(jìn)氣導(dǎo)管不應(yīng)插入水中,排水導(dǎo)管應(yīng)插到集氣瓶底部
C.通過測定放出氫氣氣體的體積計(jì)算乙醇中活潑氫的數(shù)目,從而推測乙醇的結(jié)構(gòu)
D.從量筒中讀取排除出水的體積時(shí),應(yīng)注意上下移動(dòng)量筒使量筒內(nèi)的液面與集氣瓶中的液面相平
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】下列離子方程式書寫正確的是
A. 向苯酚鈉溶液中通入少量CO2:2C6H5O+CO2+H2O→2C6H5OH+CO32-
B. NH4HSO3溶液與足量NaOH溶液反應(yīng):HSO+OH-=SO32-+H2O
C. Fe(OH)2溶于稀HNO3:Fe(OH)2+2H+=Fe2++2H2O
D. H218O2中加入H2SO4酸化的KMnO4:5H218O2+2MnO+6H+= 518O2+2Mn2++8H2O
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】乙;F常用作火箭燃料添加劑、汽油抗爆劑等。某興趣小組制備乙;F,流程如下:
已知:
a.反應(yīng)原理:+(CH3CO)2O CH3COOH+
b.二茂鐵熔點(diǎn)173℃,沸點(diǎn)249℃,100℃易升華。
c.乙酰基二茂鐵熔點(diǎn)81℃,沸點(diǎn)163℃。不溶于水,易溶于有機(jī)溶劑。
請(qǐng)回答:
(1)步驟I,在50 mL圓底燒瓶中,加入新制的、經(jīng)提純后0.5 g二茂鐵,5 mL乙酸酐,在振搖下滴入1 mL 85%磷酸,提純二茂鐵的方法為_______________。
(2)步驟II,加料畢,用裝填有CaCl2的干燥管塞住圓底燒瓶瓶口。如圖所示,其目的是__________。
(3)步驟IV,反應(yīng)完畢后,將紫色混合物傾入含40 g碎冰燒杯中,并用10 mL冷水洗滌燒瓶,將洗滌液并入燒杯,在攪拌下加入NaHCO3(s),判斷溶液呈中性的實(shí)驗(yàn)方法為__________。
(4)步驟V,包括結(jié)晶、吸濾、洗滌、干燥等多步操作。下列說法正確的是__________。
A.為較快地析出晶體,可以用玻璃棒摩擦燒杯內(nèi)壁
B.吸濾裝置由吸濾瓶、布氏漏斗、抽氣泵組成
C.宜用乙醇洗滌,洗滌后乙醇易揮發(fā)
D.可在100℃紅外燈下干燥
(5)①粗產(chǎn)品中含有雜質(zhì)為___________,可以用來鑒別的儀器是___________。
②分離提純粗產(chǎn)品后,用薄層層析來測定Rf值。選出其正確操作并按序列出字母:a→c→_______→_______→________→_________→g。
a.制備薄層色譜板
b.用少量純二茂鐵和提純后的產(chǎn)品分別溶于2 mL甲苯中,配成濃溶液
c.用細(xì)玻璃管拉制兩根微量滴管(尖端處約0.7mm)
d.將色譜板插入盛有乙醚的槽內(nèi),蓋上蓋子
e.待溶劑上升到色譜板3/4高度時(shí),取出色譜板,并標(biāo)記溶劑所到高度
f.分別用微量滴管浸入兩濃溶液,在色譜板兩原點(diǎn)處點(diǎn)樣,待干燥后,再重復(fù)點(diǎn)樣
g.計(jì)算Rf值
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】化學(xué)與我們的生活密切相關(guān),請(qǐng)回答:
(1)在生活中要注意飲食平衡,蛋白質(zhì)屬于_______(填序號(hào),下同)食物,番茄屬于______食物;①酸性 ②堿性
(2)有四種常見藥物①阿司匹林、②青霉素、③胃舒平、④麻黃堿. 某同學(xué)胃酸過多,應(yīng)該服用______(填序號(hào),下同);從用藥安全角度考慮,使用前要進(jìn)行皮膚敏感性測試的是_____;由于具有興奮作用,國際奧委會(huì)嚴(yán)禁運(yùn)動(dòng)員服用的是_________;
(3)蘋果汁是人們喜愛的飲品,由于其中含有Fe2+,現(xiàn)榨的蘋果汁在空氣中會(huì)由淺綠色變?yōu)樽攸S色,若榨汁時(shí)加入維生素C,可有效防止這種現(xiàn)象發(fā)生.這說明維生素C具有________(填序號(hào));①氧化性 ②還原性 ③堿性 ④酸性
(4)食用植物油進(jìn)入人體后,在酶的作用下水解為高級(jí)脂肪酸和_________(寫名稱),進(jìn)而被氧化成二氧化碳和水并提供能量,或作為合成人體所需其他物質(zhì)的原料;
(5)硫酸亞鐵可用于治療缺鐵性貧血,某貧血患者每天須補(bǔ)充1.4g鐵元素,則服用的藥物中含硫酸亞鐵的質(zhì)量至少為_________g;
(6)氨基酸是組成蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單元,其分子中一定含有的官能團(tuán)是氨基(﹣NH2)和____(寫結(jié)構(gòu)簡式或名稱).人體中共有二十多種氨基酸,其中人體自身________(填“能”或“不能”)合成的氨基酸稱為人體必需氨基酸;
(7)淀粉在淀粉酶的作用下最終水解為葡萄糖(C6H12O6),部分葡萄糖在體內(nèi)被氧化生成二氧化碳和水.寫出葡萄糖在體內(nèi)被氧化的化學(xué)方程式:________。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】硅在無機(jī)非金屬材料中,扮演著主要角色,請(qǐng)利用相關(guān)知識(shí)回答下列問題:
(1)硅有非常重要的用途,請(qǐng)寫出其中的一種:_________________________________。
(2)古瓷中所用顏料成分一直是個(gè)謎,近年來科學(xué)家才得知大多為硅酸鹽,如藍(lán)紫色的硅酸銅鋇(BaCuSi2Ox,銅為+2價(jià)),下列關(guān)于硅酸銅鋇的說法不正確的是________。
A.可用氧化物形式表示為BaO·CuO·2SiO2
B.性質(zhì)穩(wěn)定,不易脫色
C.x等于6
D.易溶解于強(qiáng)酸和強(qiáng)堿
(3)工業(yè)上提純硅有多種路線,其中一種工藝流程示意圖如下:
①在電弧爐中發(fā)生的反應(yīng)需要在高溫條件進(jìn)行,寫出該反應(yīng)化學(xué)方程式:________________。
②SiCl4極易水解,在空氣中生成煙塵和白霧,推測書寫其水解的化學(xué)方程式為____________________。
③在流化床反應(yīng)的產(chǎn)物中,除SiCl4外,還有SiHCl3、SiH2Cl2、SiH3Cl、FeCl3等,有關(guān)物質(zhì)的沸點(diǎn)數(shù)據(jù)如下表,分離SiCl4和其他雜質(zhì)的方法為________。
物質(zhì) | Si | SiCl4 | SiHCl3 | SiH2Cl2 | SiH3Cl | HCl | SiH4 |
沸點(diǎn)/℃ | 2355 | 57.6 | 31.8 | 8.2 | -30.4 | -84.9 | -111.9 |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】下列實(shí)驗(yàn)裝置、操作正確,且能實(shí)現(xiàn)相應(yīng)實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖牵?/span>
實(shí)驗(yàn)裝置 | 實(shí)驗(yàn)操作 | 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/span> | |
A | 用標(biāo)準(zhǔn)KMNO4溶液滴定Na2S2O3溶液 | 測定Na2S2O3溶液濃度 | |
B | 蒸發(fā)AlCl3溶液 | 得到AlCl3固體 | |
C | 逐滴滴加 AgNO3 溶液 | 根據(jù)沉淀產(chǎn)生的先后順序確定Ksp(A gCl)和Ksp(AgI)的大小 | |
D | 加熱 NH4Cl 固體 | 制備 NH3 |
A.AB.BC.CD.D
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】2018 年 11 月《Nature Energy》報(bào)道了中科院大連化學(xué)物理研究所科學(xué)家用 Ni-BaH2/Al2O3、Ni-LiH 等作催化劑,實(shí)現(xiàn)了在常壓、100~300℃的條件下合成氨。
(1)在元素周期表中,Li、O、H 三種元素的電負(fù)性由大到小的順序?yàn)?/span>___________;Al 原子核外電子空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有 8 種,則該原子處于____(填“基態(tài)”或“激發(fā)態(tài)”)。
(2)氨在糧食生產(chǎn)、國防中有著無可替代的地位,也是重要的化工原料,可用于合成氨基酸、硝酸、TNT等。甘氨酸(NH2CH2COOH)是組成最簡單的氨基酸,熔點(diǎn)為 182℃,沸點(diǎn)為 233℃。
①硝酸溶液中 NO3的空間構(gòu)型為__________ 。
②甘氨酸中 N 原子的雜化類型為 ________,分子中σ鍵與π鍵的個(gè)數(shù)比為_________;其熔點(diǎn)、沸點(diǎn)遠(yuǎn)高于相對(duì)分子質(zhì)量幾乎相等的丙酸(熔點(diǎn)為-21℃,沸點(diǎn)為 141℃)的主要原因:一是甘氨酸能形成內(nèi)鹽,二是______________。
(3)[Cu(NH3)4]2+在實(shí)驗(yàn)室中制備方法如下:向盛有硫酸銅水溶液的試管里加入氨水,首先形成藍(lán)色沉淀,繼續(xù)添加氨水,沉淀溶解,得到深藍(lán)色的透明溶液,請(qǐng)寫出藍(lán)色沉淀溶解得到深藍(lán)色溶液的離子方程式___________________。
(4)X-射線衍射分析表明,由 Ni 元素形成的化合物 Mg2NiH4 的立方晶胞如圖所示,其面心和頂點(diǎn)均被 Ni 原子占據(jù),所有 Mg 原子的 Ni 配位數(shù)都相等。則 Mg 原子填入由 Ni 原子形成的 ___空隙中(填“正四面體”或“正八面體”),填隙率是____。
(5)已知 Mg2NiH4 晶體的晶胞參數(shù)為 646.5 pm,液氫的密度為0.0708 gcm-3。若以材料中氫的密度與液氫密度之比定義為儲(chǔ)氫材料的儲(chǔ)氫能力,在 Mg2NiH4 的儲(chǔ)氫能力為____________(列出計(jì)算式即可)。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】在固態(tài)金屬氧化物電解池中,高溫電解H2OCO2混合氣體制備H2和CO是一種新的能源利用方式,基本原理如圖所示。下列說法不正確的是( )
A.X是電源的負(fù)極
B.陰、陽兩極生成的氣體的物質(zhì)的量之比是1∶1
C.總反應(yīng)可表示為H2O+CO2H2+CO+O2
D.陰極的電極反應(yīng)式是H2O+2e-=H2+O2-、CO2+2e-=CO+O2-
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