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解答题-原理综合题 适中0.65 引用4 组卷996
I.已知：①NaHCO3(s)=Na+(ag)+HCO(aq)△H1=+18.81kJ·mol－1
②Na2CO3(s)=2Na+(aq)+CO (aq)△H2=－16.44 k J· mol－1
③2NaHCO3(s)=Na2CO3(s)+CO2(g)+H2O(1)△H3=+92.34kJ·mol－1
请回答：
(1)资料显示，NaHCO3固体加热到100℃发生分解，但是加热NaHCO3溶液不到80℃就有大量CO2气体放出，用反应热角度说明原因_________________________________。
(2)NaHCO3溶液中主要存在2种化学平衡：a.HCO+H2O ⇌H2CO3+OH－，b.2HCO ⇌CO+H2O+CO2。根据理论计算0.10 mol·.L－1NaHCO3溶液中2个反应的转化率随温度变化如图1所示(不考虑相互影响)：

①计算25℃0.10mol·L－1NaHCO3溶液中CO2与H2CO3的总浓度最大可能为__________mol·L－1。①
②加热蒸干NaHCO3溶液最后得到的固体是___________。
③25℃时0.10mol·L－1的NaHCO3溶液pH=8.3，加热到4分钟溶液沸腾，后保温到7分钟。已知常温下Na2CO3溶液浓度和pH的关系如下表(忽略温度对Kw的影响)：

c(mol·L－1)

饱和

0.20

0.10

0.010

0.0010

pH

12.1

11.8

11.5

11.1

10.6

请在图2中作出NaHCO3溶液pH随时间变化曲线_________________
II.研究得出当甲烷分解时，几种气体平衡时分压(Pa)与温度(℃)的关系如图

(3)T℃时，向1L恒容密闭容器中充入0.3 mol CH4，只发生反应2CH4(g)C2H4(g)+2H2(g)，达到平衡时，c(C2H4)=c(CH4)，CH4的平衡转化率为___________；上述平衡状态某一时刻，若改变温度至T2℃，CH4以0.01mol/(L·s)的平均速率增多，经ts后再次达到平衡，且平衡时，c (CH4)=2c(C2H4)，则t=___________s；
(4)列式计算反应2CH4(g)C2H2(g)+3H2(g)在图中A点温度时的平衡常数K=___________(用平衡分压代替平衡浓度计算，1g0.05=－1.3)
(5)由图可知，甲烷裂解制乙炔有副产物乙烯生成，为提高甲烷制乙炔的转化率，除改变温度外，还可采取的措施有_________________________________。
2019·湖北·二模
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知识点：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转化率的相关计算及判断 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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乙炔(C2H2)在气焊、气割及有机合成中用途非常广泛，可由电石(CaC2)直接水化法或甲烷在1500℃左右气相裂解法生产。
(1)电石水化法制乙炔是将生石灰与焦炭在3000℃下反应生成CaC2，CaC2再与水反应即得到乙炔。CaC2与水反应的化学方程式为____________。
(2)已知： △H1=-890.3 kJ∙mol-1
△H2=-1299.6 kJ∙mol-1
△H3=-571.6 kJ∙mol-1
则甲烷气相裂解反应：2CH4(g)C2H2(g)+3H2(g)的△H=_______kJ∙mol-1。
(3)哈斯特研究得出当甲烷分解时，几种气体平衡时分压(Pa)的对数与温度(℃)的关系如图所示。

①T1℃时，向1L恒容密闭容器中充入0.3molCH4，只发生反应2CH4(g)C2H4(g)+2H2(g)，达到平衡时，测得c(C2H4)= c(CH4)。该反应的△H ____________0（填“＞”或“＜”），CH4的平衡转化率为__________%（保留3位有效数字）。上述平衡状态在某一时刻，若改变温度至T2℃，c(CH4)以0.01mol∙L-1∙s-1平均速率增多，经后再次达到平衡，平衡时，c(CH4)=2c(C2H4)，则T1_________（填“＞”或“＜”）T2，t=_________s。
②列式计算反应2CH4(g)C2H2(g)+3H2(g)在图中A℃时的平衡常数K=__________（用平衡分压代替平衡浓度计算，）。
③由图可知，甲烷裂解制乙炔时有副产物乙烯生成，为提高甲烷制乙炔的转化率，除改变温度外，还可采取的措施有________________。
甲烷和乙炔(CH≡CH)在有机合成中有着广泛的用途。回答下列问题：
(1)已知：
①H2(g)+ O2(g) =H2O(g) ΔH1= - 198 kJ·mol-1；
②CO(g)+ O2(g)=CO2(g) ΔH2= - 283 kJ·mol-1；
③CH4(g)+ 2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) ΔH3=-846.3 kJ·mol-1。
写出甲烷与水蒸气在高温下制备合成气(CO、H2 )的热化学方程式：___________。
(2)用甲烷在高温下气相裂解制取乙炔和氢气，其反应原理为2CH4(g) C2H2(g) +3H2(g) ΔH >0。几种气体平衡时分压(Pa)的对数与温度(K)的关系如图1所示。
   
①图1中A点温度时的平衡常数Kp=___________(用气体平衡时分压代替浓度计算)。
②T℃时，向体积为2 L的恒容密闭容器中充入0.4 mol CH4进行上述反应。当反应达到平衡时，测得c(CH4)= c(H2)，则CH4的转化率为___________。 若改变温度至T2℃ ，10 s后反应再次达到平衡，测得c(CH4)= 2c(H2)，则该变化过程中T1___________(填“>”或“ <”)T2。
(3)一定温度下，向体积为2 L的恒容密闭容器中充入2 mol C2H2(乙炔)和2 mol HCl发生反应：HC≡CH(g) + HCl(g) CH2= CHCl(g) ΔH。测得反应物(C2H2或HCl)浓度随时间的变化关系如图2所示。
   
①M点时，v正___________(填“>”“<”或“=”)v逆。
②15 min时仅改变了一个外界条件，改变的条件可能是___________。
③0~10 min内氯乙烯的平均反应速率v(CH2=CHCl)=___________mol·L-1·min-1.向密闭容器中充入一定量乙炔和氯化氢，发生上述反应，测得乙炔的平衡转化率与温度、S的关系如图3所示。其中S3>S2> S1，则S代表的物理量是___________。
   
甲烷以天然气和可燃冰两种主要形式存在于地球上，储量巨大，充分利用甲烷对人类的未来发展具有重要意义。
（1）乙炔（CH≡CH）是重要的化工原料。工业上可用甲烷裂解法制取乙炔，反应为：2CH4(g）⇌C2H2(g）+ 3H2(g）。甲烷裂解时还发生副反应： 2CH4(g）⇌C2H4(g）+2H2(g）。甲烷裂解时，几种气体平衡时分压（Pa）的对数即lgP与温度（℃）之间的关系如图所示。
   
①1725℃时，向恒容密闭容器中充入CH4，达到平衡时CH4生成C2H2的平衡转化率为_______。
②1725℃时，若图中H2的lgP=5，则反应2CH4(g）⇌C2H2(g）+ 3H2(g）的平衡常数Kp=_________（注：用平衡分压Pa代替平衡浓度mol/L进行计算）。
③根据图判断，2CH4(g）⇌C2H2(g）+3H2(g）△H_____0（填“＞”或“＜”）。由图可知，甲烷裂解制乙炔过程中有副产物乙烯生成。为提高甲烷制乙炔的产率，除改变温度外，还可采取的措施有_______。
（2）工业上用甲烷和水蒸气在高温和催化剂存在的条件下制得合成气（CO、H2），发生反应为：CH4(g)+H2O(g) ⇌CO(g)+3H2(g) △H＞0     
   
图中a、b、c、d四条曲线中的两条代表压强分别为1MPa、2MPa时甲烷含量曲线，其中表示1MPa的是________（填字母）。在实际生产中采用图中M点而不是N点对应的反应条件，运用化学反应速率和平衡知识，同时考虑实际生产，说明选择该反应条件的主要原因是__________。
（3）利用CH4、CO2在一定条件下重整的技术可得到富含CO的气体，在能源和环境上具有双重重大意义。重整过程中的催化转化原理如图所示:
   
已知： CH4(g)+ H2O(g) =CO (g )+ 3H2(g) △H =+206.2 kJ/mol
CH4(g)+ 2H2O(g) =CO2(g )+4H2(g) △H =+158.6 kJ/mol
则：
①过程II中第二步反应的化学方程式为__________。
②只有过程I投料比=______，过程II中催化剂组成才会保持不变。
③该技术总反应的热化学方程式为_______________。

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