天然气是重要的化石能源，其综合利用的研究意义重大。已知；i.CH4(g)十H2O(g)CO...

天然气是重要的化石能源，其综合利用的研究意义重大。

已知；i.CH4(g)十H2O(g)CO(g)+3H2(g)　　　 ∆H=+206kJ•mol-1；

ii.CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g)　　　　 ∆H=+165kJ•mol-1；

iii.C(s)十H2O(g)CO(g)十H2(g)　　　 ∆H=+131.4kJ•mol-1。

请回答下列问题：

（1）若将物质的量之比为1：1的CH4(g)和H2O(g)充入密闭容器中发生反应i。CH4(g)和CO(g)的平衡体积分数(φ)与温度(T)的关系如图所示：

图中表示CH4(g)的平衡体积分数与温度关系的曲线为___(填“L1”或“L2”)，原因为__。

（2）合成气的主要组分为CO和H2；以天然气为原料生产的合成气有多种方法，其中Sparg工艺的原理为CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)　　 ∆H1。T℃下，向容积可变的密闭容器中充入一定量的CH4(g)和CO2(g)，改变容器体积，测得平衡时容器内气体的浓度如表所示：

①∆H1=__。

②T℃下，该反应的平衡常数K=__。

③实验1中，CO的平衡体积分数为__%(保留三位有效数字)。

④V1：V2=_。

（3）甲烷在高温下分解生成的炭黑，是生成橡胶的重要原料，其分解原理为CH4(g)C(s)+2H2(g)。

①一定温度下，将n1molCH4充入1L恒容密闭容器中发生上述反应，tmin末容器内压强变为原来的1.6倍。tmin内该反应的平均反应速率v(H2)=__(用含n1和t的代数式表示)。

②若控制温度和压强不变，充入CH4的物质的量与平衡时H2的体积分数的关系如图所示。充入n1molCH4时，平衡点位于A点，则充入n2molCH4时，平衡点位于__(填“B”“C”或“D”)点。

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CH4、CO2和碳酸都是碳的重要化合物，实现碳及其化合物的相互转化，对开发新能源和降低碳排放意义重大。

（1）已知：①CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)　 △H1＝＋206.1kJ•mol—1

②2H2(g)＋CO(g)CH3OH(l)　 △H2＝－128.3kJ•mol—1

③2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(g)　　 △H3＝－483.6kJ•mol—1

写出由甲烷和氧气合成液态甲醇的热化学方程式：_____________________。

（2）若利用反应①来制备氢气。为了探究温度、压强对反应①的影响，设计以下三组对比实验（温度为400℃或500℃，压强为101kPa或404kPa）。

Ⅰ、实验1、实验2和实验3比较，反应开始时正反应速率最快的是_________；平衡时CH4的转化率最小的是_________。

Ⅱ、实验2和实验3相比，其平衡常数关系：K2______K3（填“＞”、“＜”或“=”）。

（3）科学家提出由CO2制取碳（C）的太阳能工艺如图1所示．

①“重整系统”发生的反应中n(FeO)∶n(CO2)＝6∶1，则FexOy的化学式为______；

②“热分解系统”中每分解l mol FexOy，同时生成标准状况下气体体积为_______。

（4）pC类似pH，是指极稀溶液中的溶质浓度的常用负对数值。如某溶液中溶质的浓度为1×10—2mol•L—1，则该溶液中溶质的pC＝﹣lg(1×10—2)＝2。上图2为25℃时H2CO3溶液的pC﹣pH图。请回答下列问题：

①在0＜pH＜4时，H2CO3溶液中主要存在的离子是___________；

②在8＜pH＜10时，溶液中HCO3—的pC值不随着pH增大而减小的原因是____；

③求H2CO3一级电离平衡常数的数值Ka1＝ _______________。

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研究碳及其化合物的相互转化对能源的充分利用、低碳经济有着重要的作用。

（1）已知:①CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)　　　　　　　　 △H1=+206.1kJ·mol-1

②2H2(g)+CO(g) CH3OH(l)　　　　　　　　　　 △H2=-128.3kJ·mol-1

③2H2(g)+O2(g) 2H2O(g)　　　　　　　　　　　　 △H3=-483.6kJ·mol-1

25℃时,在合适的催化剂作用下,采用甲烷和氧气一步合成液态甲醇的热化学方程式为_________。

（2）利用反应①来制备氢气,为了探究温度、压强对反应①速率、转化率的影响,某同学设计了以下三组对比实验(温度为400℃或500℃,压强为101kPa或404kPa)。

①实验2和实验3相比,其平衡常数关系是K2______K3(填“>”、“<”或“=”)。

②将等物质的量的CH4和水蒸气充入1L恒容密闭容器中,发生上述反应,在400℃下达到平衡,平衡常数K=27,此时容器中CO物质的量为0.10mol,则CH4的转化率为________。

（3）科学家提出由CO2制取C的太阳能工艺如图1所示。

①“重整系统”发生的反应中n(FeO):n(CO2)=6:1,则FexOy的化学式为______________。

②“热分解系统”中每分解lmolFexOy,转移电子的物质的量为________。

（4）pC类似pH,是指极稀溶液中的溶质浓度的常用负对数值。若某溶液中溶质的浓度为1×10-3mol·L-1,则该溶液中溶质的pC=-lg(1×10-3)=3。如图2为25℃时H2CO3溶液的pC-pH图。请回答下列问题(若离子浓度小于10-5mol/L,可认为该离子不存在):

①在同一溶液中,H2CO3、HCO3-、CO32-_____________(填“能”或“不能”)大量共存。

②求H2CO3一级电离平衡常数的数值Ka1=________________。

③人体血液里主要通过碳酸氢盐缓冲体系c(H2CO3)/c(HCO3-)可以抵消少量酸或碱,维持pH=7.4。当过量的酸进入血液中时,血液缓冲体系中的c(H+)/c(H2CO3)最终将_______。

A.变大　　　　　　　　 B.变小　　　　　　　 C.基本不变　　　　　　　 D.无法判断

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研究碳及其化合物的相互转化对能源的充分利用、低碳经济有着重要的作用。

（1）已知：①CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)　 △H1=+206.1 kJ·mol−1

②2H2(g)+ CO(g)CH3OH(l)　 △H2=−128.3 kJ·mol−1

③2H2(g)+ O2(g)2H2O(g)　 △H3=−483.6 kJ·mol−1

25℃时，在合适的催化剂作用下，采用甲烷和氧气一步合成液态甲醇的热化学方程式为__________________________。

（2）利用反应①来制备氢气，为了探究温度、压强对反应①速率、转化率的影响，某同学设计了以下三组对比实验(温度为400℃或500℃，压强为101kPa或404kPa)。

①实验2和实验3相比，其平衡常数关系是K2__________K3(填“>”“<”或“=”)。

②将等物质的量的CH4和水蒸气充入1 L恒容密闭容器中，发生上述反应，在400℃下达到平衡，平衡常数K=27，此时容器中CO物质的量为0.10 mol，则CH4的转化率为__________。

（3）科学家提出由CO2制取C的太阳能工艺如图1所示。

①“重整系统”发生的反应中n(FeO)∶n(CO2)=6∶1，则FexOy的化学式为______________。

②“热分解系统”中每分解l mol FexOy，转移电子的物质的量为________。

（4）pC类似pH，是指极稀溶液中的溶质浓度的常用负对数值。若某溶液中溶质的浓度为1×10−3 mol·L−1，则该溶液中溶质的pC=−lg(1×10−3)=3。如图2为25℃时H2CO3溶液的pC−pH图。请回答下列问题 (若离子浓度小于10−5 mol·L−1，可认为该离子不存在)：

①在同一溶液中，H2CO3、、_____________(填“能”或“不能”)大量共存。

②求H2CO3一级电离平衡常数的数值Ka1=________________。

③人体血液里主要通过碳酸氢盐缓冲体系可以抵消少量酸或碱，维持pH=7.4。当过量的酸进入血液中时，血液缓冲体系中的最终将_______。

A．变大　　 B．变小　　 C．基本不变　　 D．无法判断

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氢气是热量高、无污染的燃料，天然气储量丰富是理想的制氢原料，研究甲烷制氢具有重要的理论和现实意义。

（1）甲烷水蒸气重整制氢：CH4（g）+H2O（g）CO（g）+3H2（g）△H1=+216kJ•mol-1，温度1200k，压强0.2Mpa，水碳起始物质的量之比3:1，达到平衡时氢气的物质的量分数为0.3,甲烷转化率为____，Kp=____（Mpa）2 。理论上近似水碳比为____，氢气的物质的量分数将达到最大。　　

（2）①将甲烷水蒸气重整和甲烷氧化重整两种方法结合，理论上按照空气、甲烷、水蒸气约15:7：1体积比进料（空气中氧气体积分数约为0.2），可以实现反应器中能量自给（不需要补充热量）。

甲烷氧化重整制氢：2CH4（g）+O2（g）=2CO（g）+4H2（g） △H2=____kJ•mol-1

②实际生产中，空气、甲烷、水蒸气按照约1:1:2体积比进料，增加水蒸气的作用是____，还能发生____（用化学方程式表示）反应，从而获得更多的氢气。

（3）甲烷水蒸气重整过程中，温度1000K,原料气以57.6Kg•h-1通入容积为1L镍基催化反应器中，2-5s甲烷质量分数由7.32%变为5.32%，用甲烷表示2-5s的反应速率为____mol•min-1 ,随着反应的进行反应速率会急速下降，可能的原因是甲烷等高温不稳定，造成____。有人提出将甲烷水蒸气重整和甲烷氧化重整两种方法结合则能解决这个问题，原因是____。

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实现碳及其化合物的相互转化，对开发新能源和降低碳排放意义重大。

（1）已知：CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)　　 △H=x

已知：标准状态下，由最稳定的单质生成1mol化合物的焓变，称为该化合物的标准摩尔生成焓，几种物质的标准摩尔生成焓如下。则x=__kJ·mol－1。(标准摩尔生成焓：CH4(g)－75kJ/mol；H2O(g)－240kJ/mol；CO(g)－110kJ/mol；H2(g)－0kJ/mol)

（2）为了探究温度、压强对反应(1)的影响，在恒温恒容下，向下列三个容器中均充入4molCH4和4molH2O。

①平衡前，容器甲中反应的平均速率(H2)=__mol/(L·min)；在一定条件下，能判断容器丙中的反应一定处于化学平衡状态的是__(填序号)；

A．3v(CH4)正=v(H2)逆　　　　 B．CH4和H2O的转化率相等

C．容器内压强保持不变　　 D．混合气体的密度保持不变

②平衡后，乙容器中CH4的转换率较丙低，其原因是__，其中t1__t2(填“>”、 “<”或“=”)。

（3）pC是指极稀溶液中溶质物质的量浓度的负对数。已知常温下，H2CO3溶液中加入强酸或强碱后达到平衡时溶液中三种成分的pC－pH图，据图

常温下，碳酸的一级电离常数Ka1的数量级为__；其中碳酸的Ka1>>Ka2，其原因是__。

（4）我国科学家根据反应CO2C+O2↑，结合电解池原理设计出了二氧化碳捕获与转化装置。该装置首先利用电解池中熔融电解质ZrO捕获CO2，发生的相关反应为：①CO2+O2－=CO32－，②2CO2+O2－=C2O52－，然后CO32－在阴极转化为碳单质和__；C2O52－在阳极发生电极反应，其方程式为__。

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研究CO2的利用对促进低碳社会的构建具有重要意义。

(1)一定条件下，在CO2与足量碳反应所得平衡体系中加入H2和适当催化剂，有下列反应发生：

CO(g)＋3H2(g)CH4(g)＋H2O(g)　 ∆H1＝-206.2 kJ/mol

CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)　　 ∆H2

若CO2还原H2生成0.1mol CH4(g)和一定量的H2O(g)，整个过程中放出的热量为16.5kJ，则△H2=____________。

(2)为研究CO2与CO之间的转化。让一定量的CO2与足量碳在体积可变的密闭容器中反应：C(s)＋CO2(g)2CO(g)　 ∆H，测得压强、温度对CO的体积分数(φ(CO)％)的影响如图所示：

回答下列问题：

① p1、p2、p3的大小关系是______________，图中a、b、c三点对应的平衡常数大小关系是____________。

② 900 ℃、1.013 MPa时，1 mol CO2与足量碳反应达平衡后容器的体积为VL，CO2的转化率为_____________，(保留一位小数)该反应的平衡常数K＝_________。

③将②中平衡体系温度降至640 ℃，压强降至0.1013 MPa，重新达到平衡后CO2的体积分数为50%。条件改变时，正反应和逆反应速率如何变化？_______________________________，二者之间有何关系？________________________。

(3)CO2可用于工业制备草酸锌，其原理如图所示(电解液不参加反应)，Zn电极是_____极。已知在Pb电极区得到ZnC2O4，则Pb电极上的电极反应式为______________。

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清洁能源氢气制取与储存是氢能源利用领域的研究热点.

已知：①CH4（g）+ H2O（g） CO（g）+3H2（g）　　 △H =+206.2kJ·mol-1
②CH4（g）+ CO2（g）2CO（g）+2H2（g）　　 △H =+247.4kJ·mol-1
③2H2S（g）2H2（g）+S2（g）　　 △H =+169.8kJ·mol-1

请按要求回答下列问题

(1)以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法.CH4与H2O(g)反应生成CO2(g)和H2(g)的热化学方程式为________________.

(2)在密闭容器中充入一定量的H2S，发生反应③。如图所示为H2S气体的平衡转化率与温度、压强的关系。

①图中压强(P1、P2、P3)的大小顺序为______，该反应平衡常数的大小关系为K（T1）_____填（“＞”“＜”或“=”)K(T2)。

②如果想进一步提高H2S的转化率，除改变温度、压强外，还可以采取的措施有_________。

(3)硫化氢是剧毒气体，尾气中硫化氢有多种处理方法：

①碱溶液吸收。用150 ml 2.0 molL-1的NaOH溶液吸收4480 mL(标准状况)H2S得到吸收液X(显碱性)。X溶液中离子浓度的大小关系正确的是_____(填选项字母)。

A.c（）c（Na+）＞c（HS-）＞c（S2-）＞c（OH-）＞c（H+）

B.c（Na+）+c（H+）=c（OH-）+ c（HS-）+ c（S2-）

C.2c（Na+）=3[c（H2S）+c（HS-）+ c（S2-）]

D.c（OH-）= c（H+）+ c（HS-）+2 c（H2S）

②纯碱溶液吸收，写出该吸收法发生反应的离子方程式_________________________。已知H2CO3和H2S在25℃时的电离常数如表所示：

③硫酸铜溶液吸收。200mL0.05 mol/ L的CuSO4溶液吸收液中H2S，恰好使反应溶液中Cu2+和S2-浓度相等的溶液中c(Cu2+)为___________________(已知常温下，Ksp(CuS)≈1.0×10-36)。

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能源问题是人类社会面临的重大课题，甲醇是未来重要的绿色能源之一。以CH4和H2O为原料，通过下列反应来制备甲醇。

Ⅰ.CH4（g）＋H2O（g）=CO（g）＋3H2（g）ΔH＝＋206.0 kJ/mol

Ⅱ.CO（g）＋2H2（g）=CH3OH（g）ΔH＝－129.0 kJ/mol

（1）CH4（g）与H2O（g）反应生成CH3OH（g）和H2（g）的热化学方程式为_____。

（2）将1.0 mol CH4和2.0 mol H2O（g）通入容积为100 L的反应室，在一定条件下发生反应Ⅰ，测得在一定的压强下CH4的转化率与温度的关系如图。

①假设100 ℃时达到平衡所需的时间为5 min，则用H2表示该反应的平均反应速率为________；

②100 ℃时反应Ⅰ的平衡常数为________。

（3）在压强为0.1 MPa、温度为300 ℃条件下，将1.0 mol CO与2.0 mol H2的混合气体在催化剂作用下发生反应Ⅱ生成甲醇，平衡后将容器的容积压缩到原来的，其他条件不变，对平衡体系产生的影响是________（填字母序号）。

A．c（H2）减小

B．正反应速率加快，逆反应速率减慢

C．CH3OH的物质的量增加

D．重新平衡时减小

E．平衡常数K增大

（4）工业上利用甲醇制备氢气的常用方法有甲醇蒸气重整法。该法中的一个主要反应为CH3OH（g）CO（g）＋2H2（g），此反应能自发进行的原因是：___。

（5）甲醇对水质会造成一定的污染，有一种电化学法可消除这种污染，其原理是：通电后，将Co2＋氧化成Co3＋，然后以Co3＋做氧化剂把水中的甲醇氧化成CO2而净化。实验室用下图装置模拟上述过程：

①写出阳极电极反应式_______________；

②写出除去甲醇的离子方程式___________________。

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