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解答题-原理综合题 较难0.4 引用8 组卷2033
CH4超干重整CO2技术可得到富含CO的化工原料。回答下列问题：
（1）CH4超干重整CO2的催化转化如图所示：

①已知相关反应的能量变化如图所示：

过程Ⅰ的热化学方程式为________。
②关于上述过程Ⅱ的说法不正确的是________（填序号）。
a．实现了含碳物质与含氢物质的分离
b．可表示为CO2＋H2＝H2O（g）＋CO
c．CO未参与反应
d．Fe3O4、CaO为催化剂，降低了反应的ΔH
③其他条件不变，在不同催化剂（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）作用下，反应CH4（g）＋CO2（g）＝2CO（g）＋2H2（g）进行相同时间后，CH4的转化率随反应温度的变化如图所示。a点所代表的状态________（填“是”或“不是”）平衡状态；b点CH4的转化率高于c点，原因是________。
（2）在一刚性密闭容器中，CH4和CO2的分压分别为20kPa、25kPa，加入Ni／α－Al2O3催化剂并加热至1123K使其发生反应CH4（g）＋CO2（g）＝2CO（g）＋2H2（g）。

①研究表明CO的生成速率υ（CO）＝1.3×10－2·p（CH4）·p（CO2）mol·g－1·s－1，某时刻测得p（CO）＝20kPa，则p（CO2）＝________kPa，υ（CO）＝________mol·g－1·s－1。
②达到平衡后测得体系压强是起始时的1.8倍，则该反应的平衡常数的计算式为Kp＝________（kPa）2。（用各物质的分压代替物质的量浓度计算）
（3）CH4超干重整CO2得到的CO经偶联反应可制得草酸（H2C2O4）。常温下，向某浓度的草酸溶液中加入一定浓度的NaOH溶液，所得溶液中，则此时溶液的pH＝________。（已知常温下H2C2O4的Ka1＝6×10－2，Ka2＝6×10－5，lg6＝0.8）
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知识点：盖斯定律与热化学方程式化学平衡常数的有关计算溶液的酸碱性与pH 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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CH4超干重整CO2技术可得到富含CO的化工原料。
(1)CH4超干重整CO2的催化转化如图：

①关于上述过程Ⅱ的说法不正确的是___________(填标号)。
a．实现了含碳物质与含氢物质的分离
b．可表示为CO2+H2=H2O(g)+CO
c．CO未参与反应
d．Fe3O4、CaO为催化剂，降低了反应的△H
②其他条件不变，在不同催化剂(I、II、III)作用下，反应CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)进行相同时间后，CH4的转化率随反应温度的变化如图所示。a点所代表的状态___________(填“是”或“不是”)平衡状态；b点CH4的转化率高于c点，原因是___________。

(2)恒温恒容刚性密闭容器中，CH4和CO2的分压分别为20kPa、25kPa，加入Ni/α-Al2O3催化剂使其发生反应CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)。研究表明CO的生成速率v(CO)=1.3×10-2×p(CH4)×p(CO2)mol∙g-1∙s-1，某时刻测得p(CO)=20kPa，则p(CO2)=___________kPa，v(CO)=___________mol∙g-1∙s-1。
CH4超干重整CO2技术可得到富含CO的化工原料。回答下列问题：
(1)CH4超干重整CO2的催化转化如图所示：
   
①已知：CH4(g) +H2O(g)=CO(g) +3H2(g) △H= +206.2 kJ·mol-1
CO2(g) +4H2(g)=CH4(g) +2H2O(g) ∆H= - 165.0kJ· mol-1
过程I的热化学方程式为______
②关于上述过程II的说法不正确的是_______(填字母)。
a．实现了含碳物质与含氢物质的分离     b．可表示为CO2 +H2=H2O(g) +CO
c．CO未参与反应 　　　　d．Fe3O4、CaO为催化剂，降低了反应的∆H
(2)工业上还可以利用甲烷生产氢氰酸( HCN) ，其反应为：CH4(g) + NH3(g)HCN(g) +3H2(g) ∆H>0。在一定温度下，向2 L恒容密闭容器中加入n mol CH4和2 mol NH3。
①能表示上述反应达到平衡状态的是______。 (填字母)。
a．单位时间内断裂4molC—H的同时生成3molH—H
b．容器内的总压强保持不变
c．混合气体密度保持不变
d．混合气体的平均摩尔质量保持不变
e．NH3浓度保持不变
②平衡时NH3体积分数随n变化的关系如图所示，CH4的转化率： (a)____ (b)(填“>”、“=”或“<”)。
   
(3)在一刚性密闭容器中，CH4和CO2的分压分别为20 kPa、25 kPa，加入Ni/—Al2O3催化剂并加热至1123 K使其发生反应CH4(g) +CO2(g)2CO(g) +2H2(g)。
①研究表明CO的生成速率v(CO) =1.3×10-2 ·p(CH4) ·p(CO2) mol∙kPa2∙s-1，某时刻测得p(CO) =20 kPa，则p(CO2) =______kPa， v(CO2) =______mol∙kPa2∙s-1
②达到平衡后测得体系压强是起始时的1.8倍，则该反应的平衡常数的计算式为Kp=_____。(各物质的分压代替物质的量浓度计算)
甲烷是一种重要的化工原料，广泛应用于民用和工业中。回答下列问题：
(1)利用CH4超干重整CO2技术可得到富含CO的化工原料。
已知：①CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)。   △H1
②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H2=-566kJ∙mol–1
③H2(g)+O2(g)=H2O(g) △H3=-242kJ∙mol–1
相关化学键的键能数据如下：
共价键H-OC≡OH-HC-H
键能/(kJ∙mol–1)4631076436413
由此计算△H1=___________kJ∙mol–1。
(2)CH4超干重整CO2的催化转化如图所示：

①关于上述过程II的说法正确的是___________(填序号)。
A．CO未参与反应                                      B．可表示为CO2(g)+H2(g)⇌H2O(g)+CO(g)
C．实现了含碳物质与含氢物质的分离          D．Fe3O4、CaO为催化剂，降低了反应的△H
②在体积为2L的刚性密闭容器中，充入2molCH4和3molCO2，加入Ni/α-Al2O3催化剂并加热至T1使其发生反应CH4(g)+CO2(g)⇌2CO(g)+2H2(g)，容器内的总压强p随时间t的变化如下表所示：
反应时间024681012
总压强p/kPa10.011.512.313.013.614.014.0
i.该温度下的平衡常数Kp=___________kPa2(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)
ii.实验测得v正=k正·c(CH4)·c(CO2)，v逆=k逆·c2(CO)·c2(H2)，其中k正、k逆为速率常数仅与温度有关，T1温度时，=___________ (填数值)。若将温度由T1升高到T2，则反应速率增大的倍数v正___________v逆(填“>”、“<”或“=”)。
(3)CH4超干重整CO2得到的CO经偶联反应可制得草酸(H2C2O4)。常温下，向某浓度的草酸溶液中加入一定浓度的NaOH溶液，所得溶液中c(H2C2O4)=c()，则此时溶液的pH=___________。(已知常温下H2C2O4的Ka1=6×10-2，Ka2=6×10-5，lg6=0.8)
(4)模拟利用CH4与CO2反应制草酸(H2C2O4)的电池，装置如图所示(电极均为惰性材料)，则充入CH4一极为电池的___________极(填正”或“负”)，此极发生的电极方程式为___________。

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