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解答题-原理综合题 较易0.85 引用2 组卷100
合成气用途非常广泛，可以煤、天然气等为原料生产。回答下列问题：
(1)用H2O(g)和O2重整CH4制合成气的热化学方程式如下：
(水蒸气重整)CH4(g)+ H2O(g)=CO(g)+3H2(g) ∆H=+ 206 kJ·mol-1
(氧气重整)CH4(g)+0.5O2(g)=CO(g)+2H2(g) ∆H=-36 kJ·mol-1
①2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)的∆H=_______kJ·mol-1。
②为了保持热平衡，同时用两种方式重整，不考虑热量损失，理论上得到的合成气中n(CO)： n(H2)=1 ：____(保留两位小数)。
③用水蒸气电催化重整甲烷的装置如图。装置工作时，O2-向_____(填“A”或“B’)极迁移；阳极发生的电极反应为___________。

(2)焦炭与水蒸气在恒容密闭容器中反应制合成气的主要反应( I )、(II )的lgKp(Kp为以分压表示的平衡常数)与T的关系如下图所示。

①反应(II)的∆H_____(填“大于”“等于”或“小于”)0。
②气体的总压强：a点_____(填“大于”“等于”或“小于”)b点，理由是_________。
③c点时，反应C(s) +CO2(g)2CO(g)的Kp=_____(填数值)。
④在恒容密闭容器中充入0. 5 mol CO、2 mol H2O(g)只发生反应(II)，图中d点处达到平衡时，CO的转化率为_______；达到平衡时，向容器中再充入0.5 mol CO、2 mol H2O(g)，重新达到平衡时，CO的平衡转化率_______(填“增大”“减小”或“不变”)。
19-20高三下·福建三明·阶段练习
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知识点：盖斯定律及其有关计算化学平衡常数的有关计算化学反应条件的控制及其应用电解池电极反应式及化学方程式的书写与判断 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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CO2和CH4是两种主要的温室气体，以CO2和CH4为原料制造更高价值的化学产品是用来缓解温室效应的研究方向。回答下列问题：
(1)工业上CO2-CH4催化重整是目前大规模制取合成气(CO和H2混合气)的重要方法，其原理为：
反应I：CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)   ∆H1=+206.4 kJ·mol-1
反应II：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)   ∆H2=-41 kJ·mol-1
几种化学键的键能如表所示：
化学键C-HH-OH-HCO
键能/kJmol-1413467436a

①a=_______kJ·mol-1。
②反应II中，若逆反应活化能Ea(逆)为124 kJ·mol-1，则Ea(正)为_______kJ·mol-1。
(2)将等物质的量的CH4(g)和H2O(g)充入恒温恒容的密闭容器中，发生反应I和反应II，容器内气体的压强随时间的变化如表所示。
时间/min060120180240300360
压强/kPa100118132144154162162

①若用单位时间内气体分压(气体分压=气体总压×体积分数)的变化来表示反应速率，则反应I前120min内的平均反应速率v(CH4)=_______kPa·min-1(结果保留2位小数)。
②300 min时，测得氢气分压为100 kPa，则反应II在该温度下的平衡常数Kp=_______(Kp为用气体分压表示的平衡常数，结果保留2位小数)。
(3)向2 L容器中充入1 mol CH4和1 mol H2O，若只发生反应I，测得反应在不同压强、不同温度下，平衡混合物中CH4体积分数如图I所示，某温度下逆反应速率与容器中c(CH4)关系如图II所示：

①图I中A、B、C三点对应的平衡常数K(A)、K(B)、K(C)由大到小的顺序为_______，p1_______p2(填“>”“<”或“=”)。
②图II中当x点平衡体系升高至某温度时，反应可重新达平衡状态，新平衡点可能是_______(填标号)。
甲醇(CH3OH)是一种重要的化工原料，工业上可用CO和H2合成甲醇(催化剂为Cu2O/ZnO)：CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g) △H=-90.8 kJ·mol-1.若在温度、容积相同的3个密闭容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温、恒容，测得反应达到平衡时的有关数据如下：
容器甲乙丙
反应物投入量1 mol CO、2 mol H21 mol CH3OH2 mol CO、4 mol H2
平衡时的浓度c1c2c3
平衡时反应的能量变化为正值放出Q1 kJ吸收Q2 kJ放出Q3 kJ
平衡时反应物的转化率α1α2α3
回答下列问题：
(1)下列说法正确的是___________(填标号)。
A．c1=c2 B．2Q1=Q3 C．Q1+Q2=90.8 D．α2+α3＜1
(2)据研究，反应过程中起催化作用的是Cu2O，反应体系中含少量CO2有利于维持催化剂Cu2O的量不变，原因是___________(用化学方程式表示)。
(3)已知在25℃，101 kPa下：甲醇(l)的燃烧热△H=-725.8 kJ·mol-1，CO(g)的燃烧热△H=-283 kJ·mol-1，H2O(g)=H2O(l) △H=-44.0 kJ·mol-1。
则甲醇(l)不完全燃烧生成一氧化碳和水蒸气的热化学方程式为___________。
(4)工业上也可用CO2和H2合成甲醇。将2 mol CO2和6 mol H2充入2 L恒容密闭容器中发生反应：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)，如图1表示压强为0.1 MPa和5.0 MPa下CO2的平衡转化率随温度的变化关系。

①a、b两点化学反应速率分别用va、vb，表示，则va___________vb(填“大于”“小于”或“等于”)。
②a点对应的平衡常数K=___________L2·mol-2(保留1位小数)。
(5)在1 L恒容密闭容器中投入1 mol CO2和3.75 mol H2发生反应：CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)，实验测得不同压强下，平衡时甲醇的物质的量随温度的变化如图2所示。

下列说法正确的是___________(填标号)。
A．压强大小关系为p1＜p2＜p3
B．M点时，H2的平衡转化率为20%
C．升高温度，平衡常数增大
D．在p2及512 K时，图中N点的正反应速率大于逆反应速率
(6)以甲醇为主要原料，电化学合成碳酸二甲酯[(CH3O)2CO]的工作原理如图所示。直流电源的正极为___________(填“A”或“B”)，阳极的电极反应式为___________。
研究碳及其化合物的资源化利用具有重要的意义。回答下列问题：
(1)已知下列热化学方程式：
反应I：CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)   ΔH1=-164.9kJ/mol。
反应II：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)   ΔH2=+41.2kJ/mol
则反应CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)的ΔH3=___________kJ/mol。
(2)能判断反应CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g)达到平衡的是___________(填标号)。
A．CO2的消耗速率和CH4的生成速率相等
B．混合气体的密度不再发生变化
C．容器内气体压强不再发生变化
D．混合气体的平均相对分子质量不再发生变化

(3)将n(CO2)：n(H2)=1：4的混合气体充入密闭容器中发生上述反应I、II，在不同温度和压强时，CO2的平衡转化率如图。0.1MPa时，CO2的转化率在600°C之后，随温度升高而增大的主要原因是___________。

(4)在T°C时，向容积为2L的恒容密闭容器中充入1molCO2和一定量的H2发生反应：CO2(g)+2H2(g)HCHO(g)+H2O(g)。达到平衡时，HCHO的分压与起始的关系如图所示：(分压=总压×物质的量分数)

①起始时容器内气体的总压强为1.2pkPa，若5min时反应到达c点，v(H2)=___________mol/(L·min)。
②b点时反应的平衡常数Kp=___________(kPa)-1(以分压表示)。
③c点时，再加入CO2(g)和H2O(g)，使二者分压均增大0.05pkPa，则H2的转化率___________(填“增大”“不变”或“减小”)。
(5)氮的氧化物脱除可用电化学原理处理，如图装置可同时吸收和NO。已知：是一种弱酸。该装置中阴极的电极反应式为___________，应选择___________(填“阳”或“阴”)离子交换膜。

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