可燃冰(天然气水合物，可用CH4∙xH2O表示)的开采和利用，既有助于解决人类面临的能源危...

可燃冰(天然气水合物，可用CH4∙xH2O表示)的开采和利用，既有助于解决人类面临的能源危机，又能生产一系列的工业产品。

(1)可燃冰在一定条件下能够释放出CH4气体，该条件是________(填“低温、高压”或“高温、低压”)。

(2)熔融碳酸盐型燃料电池(MCFC)通常被称为第二代燃料电池。以CH4为MCFC的燃料时，电池的工作原理如图所示。

①CH4(g)和H2O(g)可在电池内部经重整反应转化为H2(g)和CO2(g)，已知CH4和H2的标准燃烧热分别为890.3kJ/mol和285.8kJ/mol，H2O(l)=H2O(g) ∆H=+41 kJ/mol，则甲烷重整反应的热化学方程式为CH4(g)+2H2O(g)=4H2(g)+CO2(g) ∆H=________kJ/mol。

②图中电极A为燃料电池的________(填“正极”或“负极”)，电极B上的电极反应式为________。

(3)在压强为p的恒压容器中，CH4在电弧炉的作用下制取乙炔，化学方程式为2CH4=C2H2+3H2。下表为反应体系的物料衡算表。

①计算可知C2H2的产率α=________。

②出料中C2H2和H2的物质的量之比并不等于1:3，可能的原因是________。

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目前人类正在研究发展从海底开采可燃冰（CH₄•nH₂O）的技术，以解决能源问题。下列有关说法错误的是

A．可燃冰是分子晶体，熔沸点低

B．CH₄分子结构是对称的

C．H₂O是非极性分子

D．使用可燃冰替代煤和石油，可以解决酸雨问题

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目前人类正在研究发展从海底开采可燃冰（CH₄?nH₂O）的技术，以解决能源问题。下列有关说法错误的是

A．可燃冰是分子晶体，熔沸点低

B．CH₄分子结构是对称的

C．H₂O是非极性分子

D．使用可燃冰替代煤和石油，可以解决酸雨问题

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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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（1）2017年5月，我国在南海成功开采“可燃冰”(甲烷水合物)，标志着在技术方面取得了突破性进展。甲烷是优质的清洁能源，综合开发利用能有效缓解大气污染问题。

已知：CH4(g)+2O2(g)=CO2(g) +2H2O(g)　　　　 ΔH =- 802 kJ·mol-1

2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH =-566kJ·mol-1

H2O(g)=H2O(l)　 ΔH =- 44kJ·mol-1

则1mol CH4(g)不完全燃烧生成CO和H2O(l) 的热化学方程式为：________________。

（2）甲烷转化为CO和H2的反应为：CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) ΔH>0。

①一定条件下，CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如下图1所示。则P1________P2(填“<”、“>”或“=”) ；A、B、C 三点处对应的平衡常数(KA、KB、KC)由大到小的顺序为___________________。

②将CH4和H2O(g)按等物质的量混合，一定条件下反应达到平衡，CH4转化率为50%。则反应前与平衡后，混合气体的平均相对分子质量之比为________________。

（3）甲烷燃料电池工作原理如上图2所示。a气体是______________，b气体通入电极的反应式为__________。

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（1）2017年5月，我国在南海成功开采“可燃冰”(甲烷水合物)，标志着在技术方面取得了突破性进展。甲烷是优质的清洁能源，综合开发利用能有效缓解大气污染问题。

已知：CH4(g)+2O2(g)=CO2(g) +2H2O(g)　　　　 ΔH =- 802 kJ·mol-1

2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH =-566kJ·mol-1

H2O(g)=H2O(l)　 ΔH =- 44kJ·mol-1

则1mol CH4(g)不完全燃烧生成CO和H2O(l) 的热化学方程式为：___________________________。

（2）甲烷转化为CO和H2的反应为：CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) ΔH>0。

①一定条件下，CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如下图1所示。则P1________P2(填“<”、“>”或“=”) ；A、B、C 三点处对应的平衡常数(KA、KB、KC)由大到小的顺序为___________________。

②将CH4和H2O(g)按等物质的量混合，一定条件下反应达到平衡，CH4转化率为50%。则反应前与平衡后，混合气体的平均相对分子质量之比为________________。

（3）甲烷燃料电池工作原理如上图2所示。a气体是______________，b气体通入电极的反应式为__________。用该燃料电池作电源、以石墨作电极电解硫酸铜溶液，一段时间后，若将0.1mol Cu2(OH)2CO3溶解于该溶液，恰好使溶液恢复至起始成分和浓度，则燃料电池中理论上消耗CH4的体积(标准状况)为_________________。

（4）25℃时，H2CO3的电离常数分别为：Ka1=4.4×10-7mol·L-1；Ka2=5.0×10-11 mol·L-1。在20mL0.1 mol·L-1Na2CO3溶液中逐滴加入0.1 mol·L-1HCl溶液20mL，所得溶液pH=8。此溶液中各阴离子的物质的量浓度大小关系为__________________，=__________________。

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蕴藏在海底的大量“可燃冰”，其开发利用是当前解决能源危机的重要课题。用甲烷制水煤气（CO、H2），再合成甲醇可以代替日益供应紧张的燃油。下面是产生水煤气的几种方法：

① CH4(g)＋H2O (g)＝CO (g)＋3H2(g)　　 △H1＝+206．2kJ·mol-1

② CH4(g)＋O2(g)＝CO(g)＋2H2(g)　　 △H2=－35．4 kJ·mol-1

③ CH4 (g)＋2H2O (g)＝CO2 (g)＋4H2(g)　　 △H3＝+165．0 kJ·mol-1

（1）CH4(g)与CO2 (g)反应生成CO(g)和H2(g)的热化学方程式为　　　　　　　　　　 。

（2）从原料、能源利用的角度，分析作为合成甲醇更适宜的是反应　　　 　　 　　　 。（填序号）

（3）也可将CH4设计成燃料电池，来解决能源问题，如图装置所示。持续通入甲烷，在标准状况下，消耗甲烷VL。

①0＜V≤33．6L时，负极电极反应为　　 　　　　 　 。

②33．6L<V≤67．2L时，电池总反应方程式为　　　　 　　　　 　 。

③V=44．8L时，溶液中离子浓度大小关系为　　　 　　　　　　 　 。

（4）工业合成氨时，合成塔中每产生1molNH3，放出46．1kJ的热量。某小组研究在上述温度下该反应过程中的能量变化。他们分别在体积均为VL的两个恒温恒容密闭容器中加入一定量的反应物，使其在相同温度下发生反应。相关数据如下：

下列叙述正确的是　　　 　　　 　 （填字母序号）。

a．平衡时，两容器中H2的体积分数相等

b．容器②中反应达平衡状态时，Q＞73．76kJ

c．反应开始时，两容器中反应的化学反应速率相等

d．平衡时，容器中N2的转化率：①<②

e．两容器达到平衡时所用时间t1>t2

（5）下图是在反应器中将N2和H2按物质的量之比为1:3充入后，在200℃、400℃、600℃下，反应达到平衡时，混合物中NH3的物质的量分数随压强的变化曲线。

①上图中M、N、Q点平衡常数K的大小关系是　　　　 　　　 　　 。

②M点对应的H2转化率是　　　 　　　 　　 。

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蕴藏在海底的大量“可燃冰”，其开发利用是当前解决能源危机的重要课题。用甲烷制水煤气(CO、H2)，再合成甲醇可以代替日益供应紧张的燃油。下面是产生水煤气的几种方法：

①CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)　　 ΔH1=+206.2kJ·mol-1

②CH4(g)+O2(g)=CO(g)+2H2(g)　　　 ΔH2=-35.4kJ·mol-1

③CH4(g)+2H2O(g)=CO2(g)+4H2(g)　　　 ΔH3=+165.0kJ·mol-1

（1）CH4(g)与CO2(g)反应生成CO(g)和H2(g)的热化学方程式为__。

（2）从原料、能源利用的角度，分析以上三个反应，作为合成甲醇更适宜的是反应__(填序号)。

（3）也可将CH4设计成燃料电池，来解决能源问题，如图装置所示。持续通入甲烷，在标准状况下，消耗甲烷VL。

①0<V≤33.6L时，负极电极反应式为__。

②33.6L<V≤67.2L时，电池总反应方程式为__。

③V=44.8L时，溶液中离子浓度大小关系为__。

（4）工业合成氨时，合成塔中每产生1molNH3，放出46.1kJ的热量。某小组研究在上述温度下该反应过程中的能量变化。他们分别在体积均为VL的两个恒温恒容密闭容器中加入一定量的反应物，使其在相同温度下发生反应。相关数据如下表：

①容器Ⅰ中，0～t1时间的平均反应速率v(H2)=__。

②下列叙述正确的是__(填字母)。

a.平衡时，两容器中H2的体积分数相等

b.容器Ⅱ中反应达到平衡状态时，Q>73.76

c.反应开始时，两容器中反应的化学反应速率相等

d.平衡时，容器中N2的转化率：Ⅰ<Ⅱ

e.两容器达到平衡时所用时间：t1>t2

（5）如图是在反应器中将N2和H2按物质的量之比为1∶3充入后，在200℃、400℃、600℃下，反应达到平衡时，混合物中NH3的体积分数随压强的变化曲线。

①曲线a对应的温度是__。

②图中M、N、Q点平衡常数K的大小关系是__。

③M点对应的H2转化率是__。

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蕴藏在海底的大量“可燃冰”，其开发利用是当前解决能源危机的重要课题。用甲烷制水煤气（CO、H2），再合成甲醇可以代替日益供应紧张的燃油。下面是产生水煤气的几种方法：

① CH4(g）＋H2O (g）＝CO (g）＋3H2(g）　　 △H1＝+206.2kJ·mol-1

② CH4(g）＋1/2O2(g）＝CO(g）＋2H2(g）　　 △H2=－35.4 kJ·mol-1

③ CH4 (g）＋2H2O (g）＝CO2 (g）＋4H2(g）　 △H3＝+165.0 kJ·mol-1

（1）CH4(g）与CO2 (g）反应生成CO(g）和H2(g）的热化学方程式为　　　　 　　 　　 。

（2）从原料、能源利用的角度，分析四个反应，作为合成甲醇更适宜的是反应 　　 　　　 。（填序号）

（3）也可将CH4设计成燃料电池，来解决能源问题，如下图装置所示。持续通入甲烷，在标准状况下，消耗甲烷VL。

①0＜V≤33.6L时，负极电极反应为　　　　　　　 。

②33.6L<V≤67.2L时，电池总反应方程式为　　　　　　　 。

③V=44.8L时，溶液中离子浓度大小关系为　　　　 　　 　 。

（4）工业合成氨时，合成塔中每产生1molNH3，放出46.1kJ的热量。

某小组研究在上述温度下该反应过程中的能量变化。他们分别在体积均为VL的两个恒温恒容密闭容器中加入一定量的反应物，使其在相同温度下发生反应。相关数据如下：

①容器①中，0-t1时间的平均反应速率为υ(H2）=　　　　　　　　 。

②下列叙述正确的是　　 　　 　　 （填字母序号）。

a．平衡时，两容器中H2的体积分数相等

b．容器②中反应达平衡状态时，Q＞73.76kJ

c．反应开始时，两容器中反应的化学反应速率相等

d．平衡时，容器中N2的转化率：①<②

e．两容器达到平衡时所用时间t1>t2

（5）下图是在反应器中将N2和H2按物质的量之比为1:3充入后，在200℃、400℃、600℃下，反应达到平衡时，混合物中NH3的体积分数随压强的变化曲线。

①曲线a对应的温度是　　　 　　 　　 。

②上图中M、N、Q点平衡常数K的大小关系是　　　　 　　　 　　 。

③M点对应的H2转化率是　　　　　 。

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蕴藏在海底的大量“可燃冰”，其开发利用是当前解决能源危机的重要课题。用甲烷制水煤气(CO、H2)，再合成甲醇可以代替日益供应紧张的燃油。下面是产生水煤气的几种方法：

① CH4(g)＋H2O (g)＝CO (g)＋3H2(g) △H1＝+206.2kJ·mol-1

② CH4(g)＋O2(g)＝CO(g)＋2H2(g)　 △H2=－35.4 kJ·mol-1

③ CH4 (g)＋2H2O (g)＝CO2 (g)＋4H2(g)　 △H3＝+165.0 kJ·mol-1

（1）CH4(g)与CO2 (g)反应生成CO(g)和H2(g)的热化学方程式为　　　　　　　　　　 。

（2）也可将CH4设计成燃料电池，来解决能源问题，如下图装置所示。持续通入甲烷，在标准状况下，消耗甲烷VL。

①0＜V≤33.6L时，负极电极反应为　　　　 　　　 　　　 。

②V=44.8L时，溶液中离子浓度大小关系为　　　　 　　　　 　　 。

（3）工业合成氨时，合成塔中每产生1molNH3，放出46.1kJ的热量。

某小组研究在上述温度下该反应过程中的能量变化。他们分别在体积均为VL的两个恒温恒容密闭容器中加入一定量的反应物，使其在相同温度下发生反应。相关数据如下：

①容器①中，0-t1时间的平均反应速率为υ(H2)=　　　　　 　　　 　　　 。

②下列叙述正确的是　　 　　 　　 (填字母序号)。

a．平衡时，两容器中H2的体积分数相等

b．容器②中反应达平衡状态时，Q＞73.76kJ

c．反应开始时，两容器中反应的化学反应速率相等

d．平衡时，容器中N2的转化率：①<②

e．两容器达到平衡时所用时间t1>t2

（4）下图是在反应器中将N2和H2按物质的量之比为1:3充入后，在200℃、400℃、600℃下，反应达到平衡时，混合物中NH3的体积分数随压强的变化曲线。

①曲线a对应的温度是　　 　　 　　　 。

②上图中M、N、Q点平衡常数K的大小关系是　　　　　　 。

③M点对应的H2转化率是　　　　　 。

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