利用天然气可制得以H2、CO等为主要组成的工业原料合成气，反应为：CH4(g)+H2O(g...

（17分）利用天然气可制得以H2、CO等为主要组成的工业原料合成气，反应为：CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)。

（1）甲烷与水蒸气反应，被氧化的元素是　　 　　　　 　 ，当生成标准状况下35.84L合成气时转移电子的物质的量是　　 　　　　 。

（2）将2 mol CH4和5 mol H2O(g)通入容积为100L的反应室，CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如图。

①达到A点所需的时间为5min，则v（H2）=　 　　 　 ，100℃时平衡常数K=　　 。

②图中的Pl 　　 P2（填“<”、“>”或“=”），A、B、C三点的平衡常数KA、KB、KC的大小关系是　　 。

（3）合成气用于合成氨气时需除去CO，发生反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)　 H<0，

下列措施中能使增大的　　　　 （选填编号）。

A．降低温度　　　　　　　 　　　　　　 B．恒温恒容下充入He（g）

C．将H2从体系中分离　　 　　　　　　 D．再通入一定量的水蒸气

可用碳酸钾溶液吸收生成的CO2，常温下pH=10的碳酸钾溶液中水电离的OH-的物质的量浓度为　　　　 ，常温下，0.1 mol·L-1KHCO3溶液pH>8，则溶液中c（H2CO3）　　　 c（CO32-）（填“>”、“=”或“<”）。

高三化学填空题极难题查看答案及解析

利用天然气可制得以H2、CO等为主要组成的工业原料合成气，反应为：CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)。

（1）甲烷与水蒸气反应，被氧化的元素是__________，当生成标准状况下35.84L合成气时转移电子的物质的量是__________。

（2）将2mol CH4和5mol H2O(g)通入容积为100L的反应室，CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如图．

①达到A点所需的时间为5min，则v(H2)=__________，100℃时平衡常数K= __________。

②图中的P1 __________ P2(填“＜”、“＞”或“=”)，A、B、C三点的平衡常数KA、KB、KC的大小关系是__________。

（3）合成气用于合成氨气时需除去CO，发生反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)△H＜0，下列措施中能使增大的__________(选填编号)。

A．降低温度　　　　　　　　　　 B．恒温恒容下充入He(g)

C．将H2从体系中分离　　 　　 D．再通入一定量的水蒸气

可用碳酸钾溶液吸收生成的CO2，常温下pH=10的碳酸钾溶液中水电离的OH-的物质的量浓度为__________，常温下，0.1mol•L-1 KHCO3溶液pH＞8，则溶液中c(H2CO3)__________c(CO32-)(填“＞”、“=”或“＜”)。

高三化学填空题困难题查看答案及解析

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。

CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) △H=+206.1KJ/mol

（1）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计算式K=＿＿＿＿＿＿＿

②3min时改变的反应条件可能是＿＿＿＿＿＿＿＿（只填一种条件的改变即可）。

（2）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。

（3） 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设装置中盛有的 KOH溶液，在反应后恰好生成KHCO3溶液，则该溶液中各离子浓度由大到小的关系为＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

高三化学填空题极难题查看答案及解析

以氢气、一氧化碳为主要成分，供化学合成的一种原料气体叫合成气。工业上通过“天然气蒸气转化”反应来得到合成气，其反应为：CH4+H2O(g)CO+3H2；△H>0。工业上通过采用合适的温度和压强、适宜的催化剂以及合适的CH4与H2O配比来获得最佳的生产效率。对于该转化反应的有关叙述正确的是（    ）

A．增大压强，有利于得到更多的合成气

B．反应温度越低，越有利于合成气的生产

C．工业生产中采用加入过量水蒸气来提高甲烷的利用率

D．工业生产中使用催化剂的目的在于提高甲烷的利用率

高三化学选择题简单题查看答案及解析

天然气（以甲烷计）在工业生产中用途广泛。

Ⅰ．在制备合成氨原料气H₂ 中的应用

（1）甲烷蒸汽转化法制H₂的主要转化反应如下：

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

CH₄(g) + 2H₂O(g)  CO₂(g) +4H₂(g)   ΔH = +165.0kJ/mol

上述反应所得原料气中的CO能使氨合成催化剂中毒，必须除去。工业上常采用催化剂存在下CO与水蒸气反应生成易除去的CO₂，同时又可制得等体积的氢气的方法。此反应称为一氧化碳变换反应，该反应的热化学方程式是________。

（2）CO变换反应的汽气比（水蒸气与原料气中CO物质的量之比）与CO平衡变换率

（已转化的一氧化碳量与变换前一氧化碳量之比）的关系如下图所示：

汽气比与CO平衡变换率的关系

析图可知：

① 相同温度时，CO平衡变换率与汽气比的关系是________。

② 汽气比相同时，CO平衡变换率与温度的关系是________。

（3）对于气相反应，用某组分（B）的平衡压强（p_B）代替物质的量浓度也可以表示平衡常数（记作K_p），则CO变换反应的平衡常数表示式为：K_p=________。随温度的降低，该平衡常数________（填“增大”“减小”或“不变”）。

Ⅱ．在熔融碳酸盐燃料电池中的应用

以熔融Li₂CO₃和K₂CO₃为电解质，天然气经内重整催化作用提供反应气的燃料电池示意图如下：

（1）外电路电子流动方向：由________流向________（填字母）。

（2）空气极发生反应的离子方程式是________。

（3）以此燃料电池为电源电解精炼铜，当电路有0.6 mol e^‑ 转移，有________ g 精铜析出。

高三化学简答题极难题查看答案及解析

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__________。

高三化学实验题简单题查看答案及解析

天然气(以甲烷计)在工业生产中用途广泛。

（1）Ⅰ.在制备合成氨原料气H2中的应用

（1）甲烷蒸气转化法制H2的主要转化反应如下:

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

CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g)ΔH=+165.0kJ/mol

上述反应所得原料气中的CO能使合成氨催化剂中毒,必须除去。工业上常采用催化剂存在下CO与水蒸气反应生成易除去的CO2,同时又可制得等体积的氢气的方法。此反应称为一氧化碳变换反应,该反应的热化学方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

（2）CO变换反应的汽气比(水蒸气与原料气中CO物质的量之比)与CO平衡变换率(已转化的一氧化碳量与变换前一氧化碳量之比)的关系如下图所示:

析图可知:

①相同温度时,CO平衡变换率与汽气比的关系是　　　　　　　　　　　　　 。

②汽气比相同时,CO平衡变换率与温度的关系是　　　　　　　　　　　　　 。

（3）对于气相反应,用某组分(B)的平衡压强(pB)代替物质的量浓度也可以表示平衡常数(记作Kp),则CO变换反应的平衡常数表示式为Kp=　　　　　　 。随温 度的降低,该平衡常数　　　　　　 (填“增大”“减小”或“不变”)。

（2）Ⅱ.在熔融碳酸盐燃料电池中的应用以熔融Li2CO3和K2CO3为电解质,天然气经内重整催化作用提供反应气的燃料电池示意图如下:

（1）外电路电子流动方向:由　　　　　　 流向　　　　　　 (填字母)。

（2）空气极发生反应的离子方程式是　　　　　　　　　　　　 。

（3）以此燃料电池为电源电解精炼铜,当电路有0.6 mol e-转移,有　　　　　　　　 g 精铜析出。

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(14分)甲醇是一种重要的化工原料，在生产中有着重要的应用。工业上用天然气为原料，分为两阶段制备甲醇：

（i）制备合成气：CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)　

（ii）合成甲醇：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)　

请回答下列问题：

（1）制备合成气：将1.0mol CH4和2.0mol H2O(g)通入反应室（容积为100L），在一定条件下发生反应（i）；CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。

①已知100℃时达到平衡的时间为5min，则从反应开始到平衡，用氢气表示的平均反应速率为：v(H2) =　 。

②图中p1　 p2（填“<”、”“>”或“=”）。

③为解决合成气中H2过量而CO不足的问题，原料气中需添加CO2，发生反应如下：

CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)，为了使合成气配比最佳，理论上原料气中甲烷与二氧化碳体积比为　 。

（2）合成甲醇：在Cu2O/ZnO作催化剂的条件下，向2L的密闭容器中通入1mol CO(g)和2mol H2(g)，发生反应(ii)，反应过程中，CH3OH的物质的量（n）与时间（t）及温度的关系如图所示。

①反应（ii）需在　 （填“高温”或“低温”）才能自发进行。

②据研究，反应过程中起催化作用的为Cu2O，反应体系中含少量的CO2 有利于维持Cu2O的量不变，

原因是　 （用化学方程式表示）。

③在500℃恒压条件下，请在上图中画出反应体系中n(CH3OH)随时间t变化的总趋势图。

（3）工业上可通过甲醇羰基化法制取甲酸甲酯，其反应的热化学方程式为：

CH3OH(g)+CO(g)HCOOCH3(g) ，科研人员对该反应进行了研究，部分研究结果如下：

①从反应压强对甲醇转化率的影响“效率”看，工业制取甲酸甲酯应选择的压强是　 。 (填“3.5×106Pa”、“4.0×106Pa”或“5.0×106Pa”)。

②实际工业生产中采用的温度是80℃，其理由是　 。

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(14分)甲醇是一种重要的化工原料，在生产中有着重要的应用。工业上用天然气为原料，分为两阶段制备甲醇：

（i）制备合成气：CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g）

（ii）合成甲醇：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g）

请回答下列问题：

（1）制备合成气：将1.0mol CH4和2.0mol H2O(g)通入反应室（容积为100L），在一定条件下发生反应（i）；CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如图1所示。

①已知100℃时达到平衡的时间为5min，则从反应开始到平衡，用氢气表示的平均反应速率为：v(H2）= 　 。

②图中p1 　 　 p2（填“<”、”“>”或“=”）。

③为解决合成气中H2过量而CO不足的问题，原料气中需添加CO2，发生反应如下：

CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)，为了使合成气配比最佳，理论上原料气中甲烷与二氧化碳体积比为 　 。

（2）合成甲醇：在Cu2O/ZnO作催化剂的条件下，向2L的密闭容器中通入1mol CO(g)和2mol H2(g)，发生反应(ii)，反应过程中，CH3OH的物质的量（n）与时间（t）及温度的关系如图2所示。

①反应（ii）需在 　 （填“高温”或“低温”）才能自发进行。

②据研究，反应过程中起催化作用的为Cu2O，反应体系中含少量的CO2 有利于维持Cu2O的量不变，原因是　 　　　　　　 （用化学方程式表示）。

③在500℃恒压条件下，请在图2中画出反应体系中n(CH3OH)随时间t变化的总趋势图。

（3）工业上可通过甲醇羰基化法制取甲酸甲酯，其反应的热化学方程式为：

CH3OH(g)+CO(g)HCOOCH3(g）

科研人员对该反应进行了研究，部分研究结果如下：

①从反应压强对甲醇转化率的影响“效率”看，工业制取甲酸甲酯应选择的压强是 　 　　 (填“3.5×106Pa”、“4.0×106Pa”或“5.0×106Pa”)。

②实际工业生产中采用的温度是80℃，其理由是 　　　 。

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