【知识点详解】
1. 反应热计算:在化学反应中,反应热(ΔH)表示反应过程中吸收或释放的能量。题目中提到的反应为CH4(g) + H2O(g) → CO(g) + 3H2(g),通过图表可以计算出该反应的反应热。但具体数值在提供的文本中并未给出,需要根据图像数据进行计算。
2. 甲烷燃料电池:燃料电池是一种将化学能直接转化为电能的装置。以CnH2nOn和O2为原料,H2SO4溶液为电解质,负极上CnH2nOn氧化生成二氧化碳和水,电极反应式通常为CnH2nOn + O2 + 2nH2SO4 → nCO2 + (2n+2)H2O - 2ne-。
3. 碱性甲烷燃料电池:在100 mL 0.15 mol·L-1 NaOH溶液环境下,以CH4和O2为原料的燃料电池,放电时氧气消耗448 mL(标准状况,即0.2 mol),根据反应方程式2CH4 + 4O2 → 2CO2 + 4H2O,可知生成了0.1 mol CO2,由于气体全部被溶液吸收,生成Na2CO3,Na2CO3的物质的量之比为1:1。最终溶液中溶质为Na2CO3,离子浓度由大到小的顺序是c(Na+) > c(CO32-) > c(OH-) > c(H+)。
4. 反应速率与平衡常数:对于5CO(g) + I2O5(s) → 5CO2(g) + I2(s)的反应,T2时刻,在0~0.5 min内,v(CO)可以通过曲线变化斜率计算得出。T1时的平衡常数K可以通过平衡时各组分的浓度计算,但具体数值未提供。
5. 平衡状态判断与转化率:A选项,由于反应前后气体质量改变,所以密度不变可以作为平衡的标志;B选项,c点时体系中混合气体的压强相等,但温度不同,无法确定压强是否相等;C选项,d点增大体系压强,反应前后气体分子数相等,因此CO转化率不变;D选项,b点和d点的温度不同,K值也不同,一般来说,升高温度平衡向吸热方向移动,所以Kb<Kd。
6. 化学反应热的计算:通过已知的反应热ΔH1、ΔH2和ΔH3,可以推导出CH4(g) + CO2(g) → 2CO(g) + 2H2(g)的反应热ΔH,ΔH = ΔH1 - 2ΔH2 + ΔH3。
7. 二甲醚合成:等物质的量的CO和H2可以合成二甲醚(CH3OCH3),同时产生水蒸气。反应方程式为2CO + 4H2 → CH3OCH3 + 2H2O。
8. 催化剂效率与反应速率:在Cu2Al2O4催化下,CO2(g) + CH3(g) → CH3COOH(g)的反应中,250~300℃时,乙酸生成速率降低可能是由于催化剂活性降低或者副反应增多导致的;300~400℃时,乙酸生成速率升高可能是因为催化剂活性增强,或者是反应速率增大的温度范围。
以上内容涉及了化学反应热、燃料电池原理、化学平衡常数计算、平衡状态判断、化学反应速率、反应热的计算、催化反应及其影响因素等多个化学知识点。