利用甲烷与水反应制备氢气，因原料廉价产氢率高，具有实用推广价值。已知：①CH4(g)＋H2...

利用甲烷与水反应制备氢气，因原料廉价产氢率高，具有实用推广价值。

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

②CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)ΔH＝－42.3kJ·mol-1

（1）甲烷和水蒸气生成二氧化碳和氢气的热化学方程式为___________________。

（2）为了探究反应条件对反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)ΔH＝－42.3kJ·mol-1

的影响，某活动小组设计了三个实验，实验曲线如图3所示

①请依据实验曲线图补充完整表格中的实验条件：X＝______℃，Y＝______MPa。

②实验Ⅲ从开始至平衡，其平均反应速度率v(CO)＝___________mol·L-1·min-1。

③实验Ⅱ达平衡时CO的转化率________实验Ⅲ达平衡时CO的转化率（填“大于”、“小于”或“等于”）。

④在530℃时，平衡常数K=1，若往1L容器中投入0.2molCO(g)、0.2molH2O(g)、0.1molCO2(g) 、0.1 mol H2(g)，此时化学反应将_________（填“正向”、“逆向”或“不”） 移动。

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甲烷是一种理想的洁净燃料，利用甲烷与水反应制备氢气，因原料廉价，具有推广价值。该反应为CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) △H＞0　

(1)800℃时，反应的化学平衡常数K=l.0，某时刻测得该温度下密闭容器中各物质的物质的量浓度如表。则此时正、逆反应速率的关系是____。

(2)为了探究温度、压强对上述化学反应速率的影响，某同学设计了以下三组对比实验（温度为360℃或480℃、压强为101 kPa或303 kPa，其余实验条件见下表）。

表中t=____ ，P=_____ ；设计实验2、3的目的是________________ ；

实验l、2、3中反应的化学平衡常数的大小关系是____（用K1、K2、K3表示）。

(3)一定温度下，在容积2L且固定的两个密闭容器中，按如下方式加入反应物，一段时间后达到平衡。

经测定甲容器经过5min达到平衡，平衡后甲中气体的压强为开始的1.2倍，甲容器中该反应在5min内的平均速率υ(H2)＝_______，若要使平衡后乙与甲中相同组分的体积分数相等，且起始时维持化学反应向逆反应方向进行，则b的取值范围为________。

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甲烷是一种理想的洁净燃料，利用甲烷与水反应制备氢气，因原料廉价，具有推广价值。该反应为CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)　　 △H>0

①若800℃时，反应的化学平衡常数K=l.0，某时刻测得该温度下密闭容器中各物质的物质的量浓度如下表。

(1)则此时正、逆反应速率的关系是__________ 。（填“>”“<”“=”）

②为了探究温度、压强对上述化学反应速率的影响，某同学设计了以下三组对比实验（温度为360℃或480℃、压强为101 kPa或303 kPa，其余实验条件见下表）。

(2)表中t=_________，P=_________；设计实验2、3的目的是______________；

实验l、2、3中反应的化学平衡常数的大小关系是_________（用K1、K2、K3表示）

(3)—定温度下，在容积2L且固定的两个密闭容器中，按如下方式加入反应物， 一段时间后达到平衡。

经测定甲容器经过5min达到平衡，平衡后甲中气体的压强为开始的1.2倍，甲容器中该反应在5min内的平均速率v(H2)=__________，若要使平衡后乙与甲中相同组分的体积分数相等，且起始时维持化学反应向逆反应方向进行，则b的取值范围为__________________。

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甲醇可作为燃料电池的原料。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) △H ＝+206.0 kJ·mol－1

II：CO(g)+2H2(g)＝CH3OH (g)　 △H ＝－129.0 kJ·mol－1

（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10 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a mol CO与3a 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l/2，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 )减少

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c ( H2 )/ c (CH3OH )减小 E．平衡常数K增大

（4）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。实验室用图装置模拟上述过程

①写出阳极电极反应式　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　 　　 。

②请写出除去甲醇的离子方程式　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

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（1）甲醇可作为燃料电池的原料。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 )　　 △H ＝+206．0 kJ·mol－1

II：CO ( g ) + 2H2 ( g )＝CH3OH ( g )　　　　 △H＝—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）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。实验室用右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　　　　　　　　　　　　　　　　 。

（3）写出以NaHCO3溶液为介质的Al—空气原电池的电极负极反应式，负极:　　　　　　　　 。

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（14分）氢气是一种清洁能源，氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点。

（1）以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法。已知：

CH₄(g)＋H₂O(g) ===CO(g)＋3H₂(g)        ΔH＝+206.2 kJ/mol

CH₄(g)＋CO₂(g) ===2CO(g)＋2H₂(g)       ΔH＝+247.4 kJ/mol

CH₄(g)与H₂O(g)反应生成CO₂(g)和H₂(g)的热化学方程式为________。

（2）硫铁矿(FeS₂)燃烧产生的SO₂通过下列碘循环工艺过程既能制H₂SO₄，又能制H₂。

已知1g FeS₂完全燃烧放出7.1 kJ热量，FeS₂燃烧反应的热化学方程式为________。

该循环工艺过程的总反应方程式为________。

（3）电解尿素[CO(NH₂)₂]的碱性溶液制氢的装置示意图见图（电解池中隔膜仅阻止气体通过，阴、阳极均为惰性电极）。电解时，阳极的电极反应式为________。

（4）用吸收H₂后的稀土储氢合金作为电池负极材料(用MH表示)，NiO(OH)作为电池正极材料，KOH溶液作为电解质溶液，可制得高容量，长寿命的镍氢电池。电池充放电时的总反应为：

NiO(OH)＋MHNi(OH)₂＋M

①电池放电时，正极的电极反应式为________。

②充电完成时，Ni(OH)₂全部转化为NiO(OH)。若继续充电将在一个电极产生O₂，O₂扩散到另一个电极发生电极反应被消耗，从而避免产生的气体引起电池爆炸，此时，阴极的电极反应式为________。

（5）Mg₂Cu是一种储氢合金。350℃时，Mg₂Cu与H₂反应，生成MgCu₂和仅含一种金属元素的氢化物（其中氢的质量分数为0.077）。Mg₂Cu与H₂反应的化学方程式为________。

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氢气既是一种优质的能源，又是一种重要化工原料，高纯氢的制备是目前研究的热点。

(1)甲烷水蒸气催化重整是制备高纯氢的方法之一，甲烷和水蒸气反应的热化学方程式：CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g)△H=+165.0kJ·mol-1。

已知反应器中存在如下反应过程式：

Ⅰ.CH4(g)+H2O(g)⇌CO(g)+3H2(g)　　 ΔH1=+206. 4 kJ. mol-1

Ⅱ.CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)　　 ∆H2=___。

(2)某温度下，4molH2O和1 mol CH4在体积为2L的刚性容器内同时发生反应I、Ⅱ，反应达到平衡时，体系中n(CO)=bmol、n(CO2)=dmol，则该温度下反应I的平衡常数K的值为_____用含字母b、d的代数式表示)

(3)欲增大CH4转化为H2的平衡转化率，可采取的措施有_____(填标号)。

A.适当增大反应物的投料比n(H2O)：n(CH4)

B.增大压强

C.分离出CO2

(4)H2用于工业合成氨：N2+3H2 2NH3.将n(N2)：n(H2)=1:3的混合气体，匀速通过装有催化剂的反应器中反应，反应器的温度变化与从反应器排出的气体中NH3的体积分数φ(NH3)的关系曲线如图，反应器温度高于T0后，NH3的体积分数g(NH3)随温度的升高而减小的原因是____。

某温度下，n(N2)：n(H2)=1:3的混合气体在刚性容器内发生反应，起始时气体总压为p0Pa，平衡时气体总压为0.9p0Pa，则H2的转化率为____，气体分压(p分)=气体总压(p总)×体积分数，用某物质的平衡分压代替物质的量浓度也可以表示化学反应平衡常数(记作Kp)，则此温度下，该反应的化学平衡常数Kp=_____(用含p0的代数式表示)。

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氢气既是一种优质的能源，又是一种重要化工原料，高纯氢的制备是目前研究的热点。

(1)甲烷水蒸气催化重整是制备高纯氢的方法之一，甲烷和水蒸气反应的热化学方程式：CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g)△H=+165.0kJ·mol-1。

已知反应器中存在如下反应过程式：

Ⅰ.CH4(g)+H2O(g)⇌CO(g)+3H2(g)　　 ΔH1=+206. 4 kJ. mol-1

Ⅱ.CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)　　 ∆H2=___。

(2)某温度下，4molH2O和1 mol CH4在体积为2L的刚性容器内同时发生反应I、Ⅱ，反应达到平衡时，体系中n(CO)=bmol、n(CO2)=dmol，则该温度下反应I的平衡常数K的值为_____用含字母b、d的代数式表示)

(3)欲增大CH4转化为H2的平衡转化率，可采取的措施有_____(填标号)。

A.适当增大反应物的投料比n(H2O)：n(CH4)

B.增大压强

C.分离出CO2

(4)H2用于工业合成氨：N2+3H2 2NH3.将n(N2)：n(H2)=1:3的混合气体，匀速通过装有催化剂的反应器中反应，反应器的温度变化与从反应器排出的气体中NH3的体积分数φ(NH3)的关系曲线如图，反应器温度高于T0后，NH3的体积分数g(NH3)随温度的升高而减小的原因是____。

某温度下，n(N2)：n(H2)=1:3的混合气体在刚性容器内发生反应，起始时气体总压为p0Pa，平衡时气体总压为0.9p0Pa，则H2的转化率为____，气体分压(p分)=气体总压(p总)×体积分数，用某物质的平衡分压代替物质的量浓度也可以表示化学反应平衡常数(记作Kp)，则此温度下，该反应的化学平衡常数Kp=_____(用含p0的代数式表示)。

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工业上CO2、CH4等含碳化合物有着重要的应用。

（1）科学家以CH4为原料来制备乙烯，同时得到氢气。已知相关物质的标准燃烧热如下表所示，写出甲烷制备乙烯的热化学方程式：__。

（2）在400℃时，向初始体积为1L的恒容密闭反应器中充入1molCH4，发生上述反应，测得平衡混合气体中C2H4的体积分数为20.0%。

①该温度下，平衡常数K=__。

②若向该平衡体系中充入等物质的量的CH4和H2，则平衡将___（填“正向移动”或“逆向移动”或“不移动”成“无法确定”），理由是__。

（3）科学家用氮化镓材料与铜组装成如图所示的人工光合系统实现CO2的再利用。

①该电化学装置属于__（填“原电池”或“电解池”）。

②该电池的Cu电极上发生反应的电极方程式为__。

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