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解答题-原理综合题 较难0.4 引用1 组卷295
据国际能源署预测，2050年氢燃料电池汽车的比重将提高至15%。
Ⅰ．天然气(CH4)和H2O重整制氢
反应①：
反应②：
(1)已知，相关物质的燃烧热如下表，则___________。
物质CH4(g)CO(g)H2(g)
燃烧热()890.3282.8285.8
(2)700℃时，向一恒容容器中投入1MPaCH4和3MPaH2O，达到平衡时CO、CO2的分压分别为aMPa和bMPa，则反应①的平衡常数___________。
(3)H2的平衡产率随反应温度的变化关系如图1所示。请从平衡移动的角度解释T>600℃时，H2的平衡产率几乎不变的原因___________。
(4)已知反应③：。研究发现加入适量CaO有利于重整制氢，如图1所示。加入CaO的优点有___________(填字母)。
A．促进反应②平衡正向移动，提高H2的平衡产率B．消耗CO2，提高H2的纯度
C．反应③放热，为重整体系提供能量D．减少CO2排放，有利于碳中和

   
Ⅱ．氨硼烷(NH3BH3，熔点104℃)水解制氢
(5)1molNH3BH3完全水解可以生成3molH2和一种可溶性的含氧酸盐(N、B均未变价)，请写出NH3BH3完全水解的离子反应方程式___________。
(6)吉林大学于吉红院士团队研究发现Pt催化剂上NH3BH3的水解速度主要受H2O和NH3BH3脱氢反应的影响，如图2所示。请写出决速步的化学反应方程式___________。
22-23高三下·湖北武汉·阶段练习
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知识点：化学反应原理综合考查盖斯定律与热化学方程式化学平衡的移动及其影响因素化学平衡常数的有关计算 答案解析 【答案】很抱歉，登录后才可免费查看答案和解析！
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甲烷是重要的资源，通过一系列过程可实现由甲烷到氢气的转化。
Ⅰ.500℃时，CH4与H2O重整主要发生下列反应：
反应1：CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) ΔH=+206.1kJ/mol
反应2：CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)
(1)恒温恒容下，不能证明反应体系已达平衡的是_________
A．体系的气体平均相对分子质量不变
B．1molH2O消耗的同时有3molH2消耗
C．体系的压强不再变化
D．CO与H2的物质的量之比不再改变

(2)已知：CaO(s)+CO2(g)=CaCO3(s) ΔH=-178.8kJ/mol，向重整反应体系中加入适量多孔CaO，其优点是___________。
(3)向一恒容密闭容器中加入1molCH4和一定量的H2O，若只发生反应1，CH4的平衡转化率按不同投料x(x=)随温度的变化曲线如图1所示。下列说法不正确的是
A．x1>x2
B．点a、b、c对应的平衡常数：Ka<Kb=Kc
C．反应速率：vb正<vc正
D．反应温度为T1，当容器内压强不变时，反应达到平衡状态

Ⅱ.CH4与CO2重整的主要反应的热化学方程式为
反应a：CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g) ΔH=+246.5kJ/mol K1
反应b：H2(g)+CO2(g)=CO(g)+H2O(g) ΔH=+41.2kJ/mol K2
反应c：2CO(g)=CO2(g)+C(s) ΔH=-172.5kJ/mol K3
(4)在CH4与CO2重整体系中通入适量H2O(g)，可减少C(s)的生成，反应3CH4(g)+CO2(g)+2H2O(g)=4CO(g)+8H2(g)的ΔH=___________，K=___________(用K1、K2或K3表示)
(5)将1molCH4与1molCO2在2L密闭容器中反应制取CO和H2时，若只发生反应a和反应b，CH4和CO2的平衡转化率随温度变化关系如图2所示。

①请列出923K时反应a的化学平衡常数K的计算式(不用计算结果)：K=___________。
②CH4还原能力R可衡量CO2转化效率，(R=)，同一时段内CO2与CH4的物质的量变化量之比)，从平衡移动的角度分析，随着温度升高，R值逐渐减小直至近似等于1的原因是___________。
氢气作为新能源，广泛应用于能源、化学等领域。现阶段氢气主要通过天然气重整的方式进行工业生产。发生的化学方程式如下：
反应I CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g) △H1＝＋206 kJ/mol
反应Ⅱ     CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) △H2＝－41 kJ/mol
副反应 CH4(g)C(s)＋2H2(g) △H3＝＋75 kJ/mol
(1)①若仅发生反应I，为提高CH4的平衡转化率，宜采用的反应条件为_________。
A.高温高压          B.低温低压          C.高温低压        D.低温高压
②某研究小组在一定条件下往恒温恒容的密闭容器中通入一定量的甲烷和水蒸气，实验过程中发现CO2的产率远大于CO的产率，请解释可能的原因________________。
(2)在实际生产过程中，科学家发现使用Ni作为催化剂(当Ni表面吸附大量碳时，会导致催化剂活性下降)，可加快反应I的反应速率，从而加快整个反应的进行，提高单位时间内H2的产率。
①某恒容体系中，压强为1.3MPa，水/甲烷的物质的量之比为4，反应相同时间，H2的物质的量随反应温度的变化曲线如图所示。

下列说法正确的是__________
A.对反应I而言，KT1>KT2
B.水/甲烷的物质的量之比等于4，大于初始反应的化学计量数之比，有利于促进CH4的转化，同时也有利于CO转化为CO2
C.使用Ni做催化剂，可增加活化分子百分数，从而加快反应速率，其主要原因是提高分子自身所具有的能量
D.若控制其他条件不变，缩小体积，则CH4的平衡转化率将减小
②在某恒温体系中，体积为1L，水/甲烷的物质的量之比等于4，投入CH4的量为l mol，若仅发生上述一系列反应，一段时间后，测得CH4的转化率为a，其中生成CO的选择性(转化的CH4中，生成CO的百分含量)为b，CO2的浓度为c mol/L，求此时H2的物质的量浓度为___________，CO的物质的量浓度为______________
(3)现科学家发现，以Ni－CaO为复合催化剂能在一定程度上促进天然气重整反应的正向进行，使H2体积分数达到95%左右。请从能量利用及平衡移动角度，理论分析以Ni－CaO为复合催化剂的优点_____________________________________________。
(4)CH4自身也可做为燃料电池的原料，其工作原理如图所示。

请写出通入甲烷－极的电极反应式为_______________________________________。
用甲烷制高纯氢气是目前研究热点之一、
(1)工业上常利用甲烷与水蒸气重整制氢，涉及热化学反应方程式如下：
Ⅰ．   
Ⅱ．   
①总反应：   ___________。
②为提高CH4的平衡转化率，可采取的措施有___________(写一条)。
③已知830℃时，反应Ⅱ的平衡常数。在容积不变的密闭容器中，将与加热到830℃，反应达平衡时CO的转化率为___________。
④在常压、600℃条件下，甲烷与水蒸气制备氢气的总反应中H2平衡产率为82％。若加入适量生石灰后H2的产率可提高到95％。应用化学平衡移动原理解释原因___________。
(2)利用甲烷与CO2重整制氢的热化学反应方程式如下：
Ⅲ．   (主反应)
Ⅳ．   (副反应)
①在恒压条件下，等物质的量的CH4和CO2发生重整反应时，各物质的平衡转化率随温度变化如图所示，则表示CO2平衡转化率的是曲线___________(填“A”或“B”)。

②在一刚性密闭容器中，CH4和CO2的分压分别为20kPa、25kPa，忽略副反应，达到平衡后测得体系压强是起始时的1.8倍，则该反应的___________(列出计算式即可)。
(3)科学家研究将、与、联合重整制备氢气，发生反应Ⅰ和Ⅲ。常压下，将、和按一定比例混合置于密闭容器中，相同时间不同温度下测得体系中变化如图所示。

①已知700℃、催化条件下，向反应体系中加入少量可增加产率，此条件下还原性CO___________(填“>”“<”或“=”)。
②随着温度升高变小的原因可能是___________。

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