Question

CH₄-CO₂催化重整不仅可以得到合成气（CO和H₂），还对温室气体的减排具有重要意义。回答下列问题：

（1）CH₄-CO₂催化重整反应为：CH₄(g)+CO₂(g)2CO(g)+2H₂(g)ΔH。

已知：C(s)+2H₂(g)=CH₄(g)ΔH=-75kJ·mol⁻¹

C(s)+O₂(g)=CO₂(g)ΔH=-394kJ·mol⁻¹

C(s)+O₂(g)=CO(g)ΔH=-111kJ·mol⁻¹

该催化重整反应的ΔH=________kJ·mol⁻¹。有利于提高CH₄平衡转化率的条件是____（填标号）。

A．高温低压B．低温高压C．高温高压D．低温低压

某温度下，在体积为2L的容器中加入2molCH₄、1molCO₂以及催化剂进行重整反应，达到平衡时CO₂的转化率是50%，其平衡常数为___________________________。

素材1：研究人员研制出一种锂水电池，可作为鱼雷和潜艇的储备电源。该电池以金属锂和钢板为电极材料，以LiOH为电解质，使用时加入水即可放电。总反应为：2Li＋2H₂O===2LiOH＋H₂↑。根据以上素材回答下列问题：

（2）该电池的负极是________，负极反应式是_____________________________。

（3）正极现象是_______________________________________________。

（4）放电时OH^－向_____________(填“正极”或“负极”)移动。

Answer

247 A 锂或Li Li－e－===Li＋ 有无色气体产生 负极

【解析】

(1)根据盖斯定律解题，结合影响平衡的因素分析判断，根据平衡状态计算平衡常数；

(2)金属锂比钢板(主要成分为铁)活泼，作原电池的负极；LiOH溶液中的阳离子有Li+和H+，由于氧化性H+＞Li+，正极上是水电离出的H+放电；在原电池的放电过程中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动分析解答。

(1)①C(s)+2H2(g)═CH4(g)△H=-75kJ•mol-1，②C(s)+O2(g)═CO2(g)△H=-394kJ•mol-1，③2C(s)+O2(g)═2 CO(g)△H=-222kJ•mol-1，根据盖斯定律，将方程式③-①-②得CH4(g)+CO2(g)═2CO(g)+2H2(g)，△H=(-222+75+394)kJ/mol=+247kJ/mol，该反应的正反应是反应前后气体体积增大的吸热反应，要使甲烷的转化率增大，可以通过减小压强、升高温度实现，故答案为A；

开始时c( CH4)=mol/L=1mol/L、c(CO2)=mol/L=0.5mol/L，达到平衡时CO2的转化率是50%，则消耗c(CO2)=0.5mol/L×50%=0.25mol/L；

其平衡常数=；

(2)金属锂比钢板活泼，作原电池的负极，电极反应式为Li-e-=Li+；

(3)LiOH溶液中的阳离子有Li+和H+，由于氧化性H+＞Li+，正极上是水电离出的H+放电，故正极反应式为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，正极产生无色气体；

(4)在原电池的放电过程中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，所以OH-会向负极移动。