天然气可以制备大量的化工原料。请回答下列问题：（1）由天然气制备合成气(CO和H2)，进而...

天然气可以制备大量的化工原料。请回答下列问题：

（1）由天然气制备合成气(CO和H2)，进而可合成H2C2O4。

①欲加快H2C2O4溶液使5mL 0.01mol/L 酸性KMnO4溶液褪色，可采取的措施有__________、_______________(写两点)。

②下列可以证明H2C2O4是弱酸的是___________。

A.H2C2O4 可以分解为CO、CO2 和H2O

B.常温下，0.1mol/L NaHC2O4溶液中c(HC2O4-)+c(C2O42-)<0.lmol/L

C.0.1mol/L H2C2O4溶液25mL 可以消耗0.1mol/L NaOH 溶液50mL

D.常温下，0.05mol/L 的H2C2O4溶液pH≈4

（2）已知：①CO(g)+H2(g)C(s)+H2O(g)　　　 △H1=-130kJ/mol

②CH4(g)C(s)+2H2(g)　　　　　 △H2=+76kJ/mol

③CO2(g)+H2(g)CO(g)+H20(g)　　 △H3=+41kJ/mol

则CH4(g)+CO2(g)2H2(g)+2CO(g)　　　 △H=________。

（3）向2L容器中通入3 mol CO2、3mol CH4，在不同温度下，以镍合金为催化剂，发生反应：CH4(g)+CO2(g)2H2(g)+2CO(g)。 平衡体系中CH4和CO2的体积分数如下图。

①高温下该反应能自发进行的原因是______________，930K时的平衡常数K=___________(保留两位小数)。

②请解释图中曲线随温度变化的原因______________。

③在700～1100K内，同温度下平衡转化率：CO2________CH4(填“大于”、“ 小于”或“等于”)，结合（2）提供的反应分析，其原因可能是______________。

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天然气可以制备大量的化工原料。请回答下列问题：

（1）由天然气制备合成气(CO和H2)，进而可合成H2C2O4。

①欲加快H2C2O4溶液使5mL0.01mol/L 酸性KMnO4溶液褪色，可采取的措施有_______、______(写两点)。

②下列可以证明H2C2O4是弱酸的是___________。

A.H2C2O4可以分解为CO、CO2和H2O

B.常温下，0.1mol/LNaHC2O4溶液中c(HC2O4-)+c(C2O42-)<0.lmol/L

C.0.1mol/LH2C2O4溶液25mL 可以消耗0.1mol/LNaOH溶液50mL

D.常温下，0.05mol/L的H2C2O4溶液pH≈4

（2）已知：①CO(g)+H2(g)C(s)+H2O(g)　　　 △H1=-130kJ/mol

②CH4(g)C(s)+2H2(g)　　　　　 △H2=+76kJ/mol

③CO2(g)+H2(g)CO(g)+H20(g)　　 △H3=+41kJ/mol

则CH4(g)+CO2(g)2H2(g)+2CO(g)　　　 △H=________。

（3）向2L容器中通入3molCO2、3molCH4，在不同温度下，以镍合金为催化剂，发生反应：CH4(g)+CO2(g)2H2(g)+2CO(g)。平衡体系中CH4和CO2的体积分数如下图。

①高温下该反应能自发进行的原因是______________，930K时的平衡常数K=_______(保留两位小数)。

②请解释图中曲线随温度变化的原因______________。

③在700～1100K内，同温度下平衡转化率：CO2________CH4(填“大于”、“ 小于”或“等于”)，结合（2）提供的反应分析，其原因可能是______________。

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下图为工业合成氨生产简易流程图：

回答下列问题：

（1）合成氨所需的氮气来源于__________；合成氨所需的原料气氢气可由天然气制备，其主要反应为CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)；CH4和O2的反应：2CH4(g)+O2(g)=2CO(g)+4H2(g).CH4和H2O(g)及富氧空气(O2含量较高，不同富氧空气中氧气含量不同)混合反应，产物气体组成如下表：

计算该富氧空气中O2和N2的体积比V(O2):V(N2)=__________。

（2）在合成氨的原料气中混有的杂质必须除去的原因是__________；

上述流程中热交换器的作用是__________。从合成塔出来的混合气体，通常仅含有15%(体积分数)的氨。为提高原料的利用率，通常采取的措施是__________。

（3）合成氮为放热反应，但工业上采用400℃-500℃的温度，主要原因是：

①该温度范围内反应速率较快，②__________。

（4）氨可与CO2反应制备尿素(CO(NH2)2]，反应过程分为两步，试写出有关的化学方程式：

①氮气与二氧化碳在加热加压条件下化合生成氨基甲酸铵(H2NCOONH4):__________。

②氨基甲酸铵受热分解为尿素与水：__________。

（5）新法合成氨常采用电解法合成。即常压下将氢气和用氢气稀释的氮气分别通入一个加热到570℃的电解池中，氢气和氮气在电极上合成了氨，大大提高了氨的产率，新法合成氨所用的电解质能传导H+，则阴极的电极反应式为__________。

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探索CO和NO2这类化合物的特征及反应机理，对处理该类化合物的污染问题具有重要意义。回答下列问题：

I.CO可以与H2反应制备合成天然气(SNG)。涉及反应如下：

CO甲烷化：CO(g)+3H2(g)⇌CH4(g)+H2O(g)1=－206.2kJ·mol-1

水煤气变换：CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)2=－41.2kJ·mol-1

(1)反应CO2(g)+4H2(g) ⇌CH4(g)+2H2O(g)的=_____kJ·mol-1。某温度下，分别在起始体积相同的恒容容器A、恒压容器B中加入1molCO2和4molH2的混合气体，两容器反应达平衡后放出或吸收的热量较多的是_____(填“A”或“B”)。

(2)在恒压管道反应器中将原料气H2和CO按一定比例通入，在催化剂作用下制备合成天然气，400℃、p总为100kPa时反应体系平衡组成如表所示。

该条件下CO的总转化率α＝______。若将管道反应器升温至500℃，反应达到平衡后CH4的体积分数______45.0%(填“>”、“＜”或“＝”)。

II.NO2可发生二聚反应生成N2O4，化学方程式为2NO2N2O4。该反应达到平衡后，升高温度可使体系颜色加深。

(3)已知该反应的正反应速率方程为υ正=k正·c2(NO2)，逆反应速率方程为υ逆=k逆·c(N2O4)，其中k正、k逆分别为正、逆反应的速率常数。则右图(lgk表示速率常数的对数；表示温度的倒数)所示①、②、③、④四条斜线中，能表示lgk正随变化关系的是斜线______，能表示lgk逆随变化关系的是斜线______。

(4)图中A、B、C、D点的纵坐标分别为a+1.5、a+0.5、a－0.5、a－1.5，则T1温度时化学平衡常数K=______mol－1·L。已知T1温度时，某时刻恒容密闭容器中NO2、N2O4浓度均为0.2mol·L－1，此时υ正______υ逆(填>或＜)；该反应达到平衡后，若将温度从T1升高到T2重新达到平衡，则T1温度时平衡压强p(T1)______T2温度时平衡压强p(T2)(填“>”、“=”或“＜”)，原因是______。

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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”)。

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（17分）CO和H2的混合气体俗称合成气，是一种重要的工业原料气，可以在一定条件下制备甲醇，二甲醚等多种有机物。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。写出甲烷与水蒸气在高温下反应制取合成气的热化学方程式　　　　　　　　　　　　 。

（2）在一定条件下，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：

①3—4min之间，化学平衡向___　　 ____反应方向移动（填“正”或“逆”）。

②3min时改变的反应条件是____________________（只填一种条件的改变）

（3）已知温度、压强、投料比X〔n(CH4)/n(H2O)〕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，正极的电极反应式_______________________________________

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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能源是制约国家发展进程的因素之一。甲醇、二甲醚等被称为2 1世纪的绿色能源，工业上利用天然气为主要原料与二氧化碳、水蒸气在一定条件下制备合成气（CO、H₂），再制成甲醇、二甲醚。

（1）工业上，可以分离合成气中的氢气，用于合成氨，常用醋酸二氨合亚铜

[Cu（NH₃）₂Ac]溶液（Ac=CH₃COO^－）（来吸收合成气中的一氧化碳，其反虚原理为：

[Cu（NH₃）₂Ac]（aq）+CO+NH₃[Cu（NH₃）₃]Ac•CO（aq）（△H＜0）

常压下，将吸收一氧化碳的溶液处理重新获得[Cu（NH₃）₂]AC溶液的措施是；

（2）工业上一般采用下列两种反应合成甲醇：

反应a：CO₂（g）+3H₂（g）CH₃OH（g）+H₂O（g）  △H＝－49.0kJ/mol

反应b：CO（g）+2H₂（g）CH₃OH（g）  △H<0

①对于反应a，某温度下，将4.0 mol CO₂（g）和12.0 mol H₂（g）充入容积为2L的密闭容器中，反应到达平衡时，测得甲醇蒸气的体积分数为30%，则该温度下反应的平衡常数为________；

②对于反应b，某温度下，将1.0mol CO（g）和2．0 mol H₂（曲充入固定容积的密闭容器中，反应到达平衡时，改变温度和压强，平衡体系中CH₃OH的物质的量分数变化情况如图所示，温度和压强的关系判断正确的是________；（填字母代号）

A．p₃>p₂，T₃>T₂

B．p₂>p₄，T₄>T₂

C．p₁>p₃，T₁>T₃

D．p₁>p₄，T₂>T₃

（3）CO可以合成二甲醚，二甲醚可以作为燃料电池的原料，化学反应原理为：

CO（g）+4H₂（g）CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）   △H<0

①在恒容密闭容器里按体积比为1:4充入一氧化碳和氢气，一定条件下反应达到平衡状态。当改变反应的某一个条件后，下列变化能说明平衡一定向正反应方向移动的是________；

A．逆反应速率先增大后减小

B．正反应速率先增大后减小

C．反应物的体积百分含量减小

D．化学平衡常数K值增大

②写出二甲醚碱性燃料电池的负极电极反应式________；

③己知参与电极反应的电极材料单位质量放出电能的大小称为该电池的比能量。关于二甲醚碱性燃料电池与乙醇碱性燃料电池，下列说法正确的是________（填字母）

A．两种燃料互为同分异构体，分子式和摩尔质量相同，比能量相同

B．两种燃料所含共价键数目相同，断键时所需能量相同，比能量相同

C．两种燃料所含共价键类型不同，断键时所需能量不同，比能量不同

（4）已知l g二甲醚气体完全燃烧生成稳定的氧化物放出的热量为31.63 kJ，请写出表示二甲醚燃烧热的热化学方程式________。

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能源是制约国家发展进程的因素之一。甲醇、二甲醚等被称为21世纪的绿色能源，工业上利用天然气为主要原料与二氧化碳、水蒸气在一定条件下制备合成气(CO、H2)，再制成甲醇、二甲醚。

（1）工业上，可以分离合成气中的氢气，用于合成氨，常用醋酸二氨合亚铜[Cu(NH3)2]AC溶液(AC=CH3COO﹣)来吸收合成气中的一氧化碳，其反应原理为：

[Cu(NH3)2]AC(aq)+CO(g)+NH3(g)⇌[Cu(NH3)3]AC•CO(aq)△H＜0

常压下，将吸收一氧化碳的溶液处理重新获得[Cu(NH3)2]AC溶液的措施是　　　　　　　　 ；

（2）天然气的一个重要用途是制取H2，其原理为：CO2(g)+CH4(g)⇌2CO(g)+2H2(g)．

在密闭容器中通入物质的量浓度均为0.1mol•L﹣1的CH4与CO2，在一定条件下发生反应，测得CH4的平衡转化率与温度及压强的关系如下图1所示，则压强P1　　　　　　　　 P2(填“大于”或“小于”)；压强为P2时，在Y点：v(正)　　　　　　　　 v(逆)(填“大于”、“小于”或“等于”)． 求Y点对应温度下的该反应的平衡常数K=　　　　　　　　 ．(计算结果保留两位有效数字)

（3）CO可以合成二甲醚，二甲醚可以作为燃料电池的原料，化学反应原理为：CO(g)+4H2(g)⇌CH3OCH3(g)+H2O(g)△H＜0

①在恒容密闭容器里按体积比为1：4充入一氧化碳和氢气，一定条件下反应达到平衡状态．当改变反应的某一个条件后，下列变化能说明平衡一定向正反应方向移动的是　　　　　　　　 ；

A．逆反应速率先增大后减小　　　 B．正反应速率先增大后减小

C．反应物的体积百分含量减小　　　 D．化学平衡常数K值增大

②写出二甲醚碱性燃料电池的负极电极反应式　　　　　　　　 ；

③己知参与电极反应的电极材料单位质量放出电能的大小称为该电池的比能量．关于二甲醚碱性燃料电池与乙醇碱性燃料电池，下列说法正确的是　　　　　　　　 (填字母)

A．两种燃料互为同分异构体，分子式和摩尔质量相同，比能量相同

B．两种燃料所含共价键数目相同，断键时所需能量相同，比能量相同

C．两种燃料所含共价键类型不同，断键时所需能量不同，比能量不同

（4）已知l g二甲醚气体完全燃烧生成稳定的氧化物放出的热量为31.63kJ，请写出表示二甲醚燃烧热的热化学方程式　　　　　　　　 ．

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