甲烷是重要的气体燃料和化工原料。回答下列问题：（1）已知CH4、CO、H2的燃烧热分别为a...

甲烷是重要的气体燃料和化工原料。回答下列问题：

（1）已知CH4、CO、H2的燃烧热分别为akJ/mol、bkJ/mol、ckJ/mol。18g液态水转化为气态水吸热dkJ/mol。利用甲烷制备合成气的化学方程式CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)　　 ΔH。

①ΔH=__kJ/mol。

②一定温度下，在恒容的密闭容器中发生上述反应，下列表示反应达到平衡状态的有___(填字母)。

A.v正(CH4)=v逆(H2O)

B.气体压强不再变化

C.单位时间每消耗1molCH4，同时产生3molH2

D.CH4与H2的物质的量之比为1∶3

（2）在某密闭容器中通入2molCH4和2molH2O(g)，在不同条件下发生反应CH4(g)+H2O(g)⇌CO(g)+3H2(g)，测得平衡时CH4的体积分数与温度、压强的关系如图所示。

①p1___p2（填“＜”、“＞”或“=”），该反应为___（填吸或放）热反应。

②m、n、q三点的化学平衡常数大小关系为__。

③若q点对应的纵坐标为30，此时甲烷的转化率为___，该条件下的化学平衡常数Kp=___（用含有P1的表达式表示，Kp为以分压表示的平衡常数）。

（3）实验测定该反应的化学平衡常数Kp随温度变化的曲线是如图中的___（填a、b），理由是___。

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H2S是石油化工行业广泛存在的污染性气体，但同时也是重要的氢源和硫源，工业上可以采取多种方式处理。

Ⅰ．干法脱硫

（1）已知H2S的燃烧热为akJ∙mol-1　 ，S的燃烧热为bkJ∙mol-1　 ，则常温下空气直接氧化脱除H2S的反应：2H2S(g)＋O2(g)=2S(s)＋2H2O(l)　 △H＝______kJ∙mol-1　 。

（2）常用脱硫剂的脱硫效果及反应条件如下表，最佳脱硫剂为_________。

Ⅱ．热分解法脱硫

在密闭容器中，充入一定量的H2S气体，发生热分解反应H2S(g)控制不同的温度和压强进行实验，结果如图(a)。

（3）图(a)中压强关系p1、p2、p3由大到小的顺序为______，该反应为____（填“吸热”或“放热”）反应，若要进一步提高H2S的平衡转化率，除了改变温度和压强外，还可以采取的措施有_______。

（4）若压强为p、温度为975℃时，的平衡常数K=0.04，则起始浓度c=______mol∙Lˉ1，若向容器中再加入1molH2S气体，相同温度下再次达到平衡时，K_____0.04（填“>”1 “<”或“=”）。

Ⅲ．间接电解法脱硫

间接电解法是通过FeCl3溶液吸收并氧化H2S气体，将反应后溶液通过电解再生，实现循环使用，该法处理过程如下图(b)。

（5）电解反应器总反应的离子方程式为________。

（6）气液比为气体与液体的流速比，吸收反应器内液体流速固定。测定吸收器中相同时间内不同气液比下H2S的吸收率和吸收速率，结果如图(c)所示，随着气液比减小，H2S的吸收速率逐渐降低，而吸收率呈上升趋势的原因为____________。

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（l）天然气和CO2通入聚焦太阳能反应器，发生反应CH4(g)+ CO2(g)2CO(g)+2H2(g) ΔH。已知：CH4、H2、CO的燃烧热ΔH分别为－akJ/mol、－bkJ/mol、－ckJ/mol。则上述反应中，ΔH＝_______________（用含a、b、c的代数式表示）kJ/mol。

（2）CO2和H2可以合成二甲醚（CH3OCH3）。二甲醚是一种绿色环保型能源，以稀硫酸为电解质溶液，若某二甲醚空气燃料电池每消耗l mol CH3OCH3，电路中通过9 mol电子，则该电池效率η为___________。（提示：电池效率等于电路中通过的电子数与电池反应中转移电子总数之比）

（3）325K时，在恒容密闭容器中充入一定量NO2 ,发生反应：2NO2(g)N2 O4(g)。

①NO2与N2O4的消耗速率与其浓度的关系如图所示，图中交点A表示该反应所处的状态为：____________；

A．平衡状态　　 B．朝正反应方向移动　　 C．朝逆反应方向移动　　 D．无法判断

② 能够说明上述反应已经达到平衡状态的有__________________；

a．NO2和N2 O4的物质的量相等　　 b．体系颜色不再变化

c．容器内混合气体的密度不再改变　　 d．容器内气体压强不发生变化

③若达到平衡后容器内混合气体的平均相对分子质量为57.5。平衡时NO2的转化率为_____。

（4）实验中多余的SO2可以用氢氧化钠溶液吸收。常温下H2SO3的Ka1＝1.3×10－2、Ka2＝6.6×10－8。

①室温下pH=3的亚硫酸溶液，下列判断正确的是_______________。

a．溶液中c(H2SO3)＞c(SO32—)　　　　　　　　 b．溶液中c(SO32—)：c(HSO3—)＝6.6×10－5

c．溶液中氢离子数目为6.02×1020个　 d．加入等体积pH＝3的硫酸溶液，亚硫酸的电离平衡不移动

②常温下，用含1mol氢氧化钠的稀溶液吸收足量SO2气体，放出热量为QkJ，该反应的热化学方程式为_______

③若吸收液中c(HSO3—)＝c(SO32—)，则溶液中c(H+)＝________________。

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我国科研团队利用低温等离子体协同催化技术，在常温常压下实现了将甲烷和二氧化碳一步转化为具有高附加值的液体燃料和化工产品。回答下列问题：

（1）已知：甲烷和乙酸的燃烧热△H分别为－890.31kJ·mol－1、－876.72kJ·mol－1，试写出甲烷与CO2合成乙酸的热化学方程式：______________。

（2）甲烷和二氧化碳一步转化为液体产品的选择性如下图所示，其中选择性最高的产品是___________，反应中应加入的等离子体催化剂是___________。

（3）在某一钢性密闭容器中CH4、CO2的分压分别为25kPa、30kPa，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υco=1.28×10－2·p(CH4)·p(CO2) (mol·g－1·s－1)，某时刻测得p(H2)=20kPa，则p(CH4)= ____kPa，υco=___mol·g－1·s－1。

②达到平衡后测得体系总压是起始时的1.8倍，则该反应的平衡常数Kp=________(kPa)2(计算结果保留两位有效数字)。

③温度对产物流量及平衡转化率的影响如图所示，可知反应△H____0(填“>”或“<”)，原因是_______。

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甲醇是重要的化工原料，也可作燃料。工业上可用CO2和H2在一定条件下合成甲醇。回答下列问题。

(1)已知：CO 和 H2 的燃烧热分别为 283.0 kJ·mol-1、285.8kJ·mol-1 ，水的汽化热为 44.0kJ·mol-1， 反应① CO+H2O=CO2+H2 是生成合成甲醇的原料气(CO2、H2)的重要反应，其热化学方程式为： CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)　　 ΔH =_____ kJ·mol-1。

(2)某同学设计实验对反应①进行研究。将 1mol H2O(g)和 1mol CO 充入一个恒容密闭容器中，在催化剂和一定温度下达到化学平衡。如图是 CO 的平衡转化率(%)随温度变化的曲线，260℃时反应①的平衡常数 K=_______。

(3)CO2和 H2在催化剂、一定温度下合成甲醇。图为在容积为 1L 的恒容密闭容器中，加入 3 molH2和 1molCO2时经过相同时间甲醇产率与反应温度的关系曲线：

曲线上 A 点_____(填“是”或“不是”)对应温度下的平衡产率，理由是_____，C 点甲醇的产率低于 B 点的原因可能是_____(填标号)。

A.反应活化能增大　　 B.催化剂活性低　　 C.副反应多　　 D.平衡常数变大　　 E.平衡逆向移动

(4)CO和 H2在一定条件下也可以合成甲醇。在容积为1L的恒容密闭容器中，加入 a molH2和2.0molCO，在催化剂和 260℃温度条件下发生反应：CO+2H2=CH3OH。图为甲醇的浓度与反应时间的关系曲线，tP 时的 v 逆_____tQ 时的 v 逆(填大于、小于或等于)，判断的依据是_____，达平衡时氢气的浓度为 1.0mol/L，则起始时加入的氢气的物质的量为_____mol。

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甲醇是一种重要的可再生资源。

（1）已知:2CH4(g)+O2(g) =2CO(g)+4H2(g) △H=akJ•mol-1

CO(g) +2H2(g)=CH3OH(g)　　 △H=bkJ•mol-1

写出由CH4和O2制取CH3OH(g)的热化学方程式：____________________________。

（2）反应：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的平衡常数K的表达式为________________；甲图是反应时CO和CH3OH(g)的物质的量浓度随时间（t）的变化曲线。从反应开始至达到平衡时，用H2表示的反应速率υ(H2)=________________。

（3）在一容积可变的密闭容器中充入10 mol CO和20 mol H2，发生反应并达到平衡，CO的平衡转化率随温度（T）、压强（P）的变化曲线如图乙所示。

①能判断该反应达到化学平衡状态的是_______（填选项字母）。

A．H2的消耗速率等于CH3OH的生成速率的2倍

B．H2的体积分数不再改变

C．H2的转化率和CO的转化率相等

D．混合气体的平均相对分子质量不再改变

②比较A、B两点压强大小P(A)________P(B)（填“＞、＜、=”）。

③比较KA、KB、KC的大小：________________。

（4）以甲醇为燃料，O2为氧化剂，KOH溶液为电解质溶液，可制成燃料电池（电极材料为惰性电极）。若KOH溶液足量，写出燃料电池负极的电极反应式：________________________。

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CO和H2的混合气体俗称合成气，是一种重要的工业原料气，工业上利用天然气（主要成分为CH4）与水进行高温重整制备合成气．

（1）已知：CH4、H2和CO的燃烧热（△H）分别为﹣890.3kJ/mol、﹣285.8kJ/mol和﹣283.0kJ/mol，且1mol液态水汽化时的能量变化为44.0kJ．写出甲烷与水蒸气的热化学方程式 　　　　 　　　　

（2）在一定温度下，向体积为2L的密闭容器中充入0.40mol CH4和0.60mol H2O（g），测得CH4（g）和H2（g）的物质的量浓度随时间变化如下表所示：

①计算该反应第一次达平衡时的平衡常数K 　　　　

②3min时改变的反应条件是　　 　　　 　 （只填一种条件的改变即可）．

（3）已知温度、压强、投料比X[]对该反应的影响如图所示．

①图1中的两条曲线所示投料比的关系X1　　　 　　　　 X2（填“=”、“＞”或“＜”下同）．

②图2中两条曲线所示的压强比的关系：P1　　　 　　　 P2．

（4）以天然气（设杂质不参与反应）、KOH溶液为原料可设计成燃料电池：

①放电时，负极的电极反应式为 　　　　 　　　　

②设装置中盛有100.0mL 3.0mol/L KOH溶液，放电时参与反应的氧气在标准状况下的体积为8.96L，放电过程中没有气体逸出，则放电完毕后，所得溶液中各离子浓度由大到小的关系为　　 　　　　 　　 ．

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(1) 已知: CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)　　 △H1 = akJ/mol；

CO(g) + H2O (g)=CO2(g) + H2 (g) △H2 = bkJ/mol；

2CO(g) + O2(g)= 2CO2(g)　　 △H3 = ckJ/mol；

反应CO2(g)+ CH4(g)=2CO(g) + 2H2(g) 的△H = _____kJ/mol；

(2) 科学家用氮化镓材料与铜组装如图10的人工光合系统，利用该装置成功地实现了以CO2和H2O合成CH4。

①写出铜电极表面的电极反应式_____________。

②为提高该人工光合系统的工作效率，可向装置中加入少量_______ (选填“盐酸”或“硫酸”)。

(3) 天然气中的H2S 杂质常用氨水吸收，产物为NH4HS。一定条件下向NH4HS 溶液中通入空气，得到单质硫并使吸收液再生，写出再生反应的化学方程式___________。

(4) 将甲烷和硫反应可以制备CS2，其流程如图11所示:

①写出发生反应1的化学反应方程式___________。

②反应1产生两种含硫的物质，为了提高CS2的产率，设计反应2和3实现硫单质循环利用，实验时需对反应1出来的气体分流，则进入反应2 和反应3 的气体物质的量之比为___________。

③当反应1中每有1molCS2生成时，反应2中需要消耗O2的物质的量为___________。

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已知：①CH3OH(g) +3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)　　 △H=－akJ·mol一1

②CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)　 △H=－bkJ·mol一1

③CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O（1）　　 △H=－ckJ·mol一1

则下列叙述正确的是

A．由上述热化学方程式可知b>c

B．甲烷的燃烧热为bkJ/mol

C．2CH3OH(g)=2CH4(g) +O2(g)　　 △H=2(b一a)KJ∙ mol一1

D．当甲醇和甲烷物质的量之比为1:2时，其完全燃烧生成CO2和H2O（1）时，放出的热量为Q kJ，则该混合物中甲醇的物质的量为Q/(a+2b) mol

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