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)+H...

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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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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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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过量排放含氮物质会污染大气或水体，研究氮及其化合物的性质及转化，对降低含氮物质的污染有着重大的意义。

(1)合成氨反应。

已知，氨的分解反应：2NH3(g)⇌ N2(g)+3H2 (g)，活化能Ea=600kJ•mol-1，合成氨有关化学键的键能如下表：

则合成氨反应：N2(g)+H2(g)⇌NH3(g)的活化能Ea=________。

(2)已知2NO+O2=2NO2反应历程分两步

①平衡常数K可用气体分压来表示，即K的表达式中用平衡分压代替平衡浓度，分压=总压×物质的量分数(例如：)，某一时刻第一步达到平衡，写出第一步反应的平衡常数________(用和各气体的物质的分数来表示)。

②用NO表示总反应的速率方程为；NO2表示的总反应速率方程为，与是速率常数，则________。

③下列关于反应2NO(g)+O2(g)=2NO2(g)的说法正确的是________。

A．　　　 B．增大压强，反应速率常数增大　　　 C．温度升高，正逆反应速率都增大　　　　 D．总反应快慢由第二步决定

(3)NH3催化还原氮氧化物(SCR)技术是目前应用最广泛的烟气氮氧化物脱除技术。

①用活化后的V2O5作催化剂，氨气将NO还原成N2的一种反应历程如图1所示，请写出图1中所示的总反应方程式_______，该反应的含氮气体组分随温度变化如图2所示，当温度大于600K时，可能发生副反应的化学方程式_________。

②在有催化剂的作用下，经过相同时间，测得脱氮率随反应温度的变化情况如下图所示，其他条件相同时，请在图中补充在无催化剂作用下脱氮率随温度变化的曲线______________。

(4)电解法处理氮氧化合物是目前大气污染治理的一个新思路，原理是将NOx在电解池中分解成无污染的N2和O2除去，如下图示，两电极间是新型固体氧化物陶瓷，在一定条件下可自由传导O2-，电解池阴极反应为_________。

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探索CO2与CH4的反应使其转化为CO和H2，对减缓燃料危机，减少温室效应具有重要意义。回答下列问题

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

②2H2(g)+CO(g)CH3OH(1)　　 △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)向某密闭恒容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CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)，测得CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。

①工业生产时一般会选择在P4和1250℃条件下进行反应，请解释其原因______________________。

②在压强为P4、1100℃的条件下，该反应在5min时达到平衡点X，则0-5min内，用CO表示该反应平均速率为___________；该温度下，反应的平衡常数为___________(保留3位有效数字)。

(3)工业上用CO和H2制取甲醇反应方程式为2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)。对于该合成反应，若通入的CO的物质的量一定，如图为4种投料比[n(CO)︰n(H2)分别为5︰7、10︰17、5︰9、1︰2]时，反应温度对CO平衡转化率的影响曲线。

①曲线b对应的投料比是___________

②当反应在曲线a、b、c对应的投料比下达到相同的平衡转化率时，对应的反应温度和投料比的关系是___________。

③投料比为10︰17反应温度为T1时，平衡混合气体中CO的物质的量分数为___________。

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探索CO2与CH4的反应使其转化为CO和H2，对减缓燃料危机，减少温室效应具有重要意义。回答下列问题

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

②2H2(g)+CO(g)CH3OH(1)　　 △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)向某密闭恒容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CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)，测得CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。

①工业生产时一般会选择在P4和1250℃条件下进行反应，请解释其原因______________________。

②在压强为P4、1100℃的条件下，该反应在5min时达到平衡点X，则0-5min内，用CO表示该反应平均速率为___________；该温度下，反应的平衡常数为___________(保留3位有效数字)。

(3)工业上用CO和H2制取甲醇反应方程式为2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)。对于该合成反应，若通入的CO的物质的量一定，如图为4种投料比[n(CO)︰n(H2)分别为5︰7、10︰17、5︰9、1︰2]时，反应温度对CO平衡转化率的影响曲线。

①曲线b对应的投料比是___________

②当反应在曲线a、b、c对应的投料比下达到相同的平衡转化率时，对应的反应温度和投料比的关系是___________。

③投料比为10︰17反应温度为T1时，平衡混合气体中CO的物质的量分数为___________。

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过量排放含氮物质会污染大气或水体，研究氮及其化合物的性质及转化，对降低含氮物质的污染有着重大的意义。

Ⅰ．对NO与O2反应的研究。

（1）已知氮氧化物转化过程中的焓的变化如下图所示，写出 NO转化为NO2的热化学方程式__________。

（2）2NO+O22NO2的平衡常数表达式K=_______。其他条件不变，利用分子捕获器适当减少反应容器中NO2的含量，平衡常数K将_____（填“增大”、“减小”或“不变” ）。

（3）已知：2NO2(g)N2O4(g) △H＜0。在一定条件下，将2 mol NO和1 mol O2通入恒容密闭容器中进行反应，在不同温度下，测得平衡时体系中NO、O2、NO2的物质的量与温度的关系如下图所示。

①曲线c代表________的物质的量与温度的关系，x点对应的O2的转化率为________。

②根据上图可推测_________________。

A．2NO+O22NO2的平衡常数：x点﹥y点

B．y点时2NO+O22NO2的反应速率：υ（正）﹤υ（逆）

C．400~1200℃时，随着温度升高，N2O4体积分数不断增大

D．x点对应的NO的物质的量分数为4/11

Ⅱ．对废水中过量氨氮转化的研究。

废水中过量的氨氮(NH3和NH4+)会导致水体富营养化。某科研小组用NaClO氧化法处理氨氮废水，将其转化为无污染物质，不同进水pH对氨氮去除率的影响如图所示。

已知：ⅰ．HClO的氧化性比NaClO强；

ⅱ．NH3比NH4+更易被氧化。

（4）pH＝1.25时，NaClO与NH4+反应生成N2等无污染物质，该反应的离子方程式______。

（5）进水pH为1.25～6.00范围内，氨氮去除率随pH升高发生图中变化的原因是_______。

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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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