CO2和甲烷催化合成CO和H2是CO2资源化利用的有效途径。主要反应为Ⅰ：CH4(g)+C...

CO2和甲烷催化合成CO和H2是CO2资源化利用的有效途径。主要反应为

Ⅰ：CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g)　　　 △H=+247kJ/mol

（1）已知CH4(g)+H2O(g) CO(g)+H2(g)　　　　 △H=+206kJ/mol

写出CH4和水蒸气反应生成CO2的热化学方程式_________。

（2）在恒温、恒容的密闭容器中发生反应I，下列选项能够说明反应I达到平衡状态的是______。

A.混合气体的密度不变

B.混合气体的总压强不变

C.CH4、CO2、CO、H2的物质的量之比为1:1:2:2

D.3V正(H2)=V逆(CH4)

E.混合气体的平均相对分子质量不变

（3）催化合成的温度通常维持在550-750℃之间，从反应速率角度分析其主要原因可能是_________。

（4）将CH4与CO2各1mol充入某密闭容器中，发生反应I。100Kpa时，反应I到达平衡时CO2的体积分数与温度的关系曲线如图所示。

①图中A、B、C三点表示不同温度、压强下达到平衡时CO2的体积分数，则______点对应的平衡常数最小，判断依据是________；__________点对应的压强最大。

②300℃，100Kpa下，该容器中反应I经过40min达到平衡，计算反应在0-40min内的平均反应速率为v(CO2)=_________mol/min（结果保留两位有效数字），该温度下的压强平衡常数Kp=________。

（用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数）

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天然气的主要成分是甲烷，它是一种重要的化工原料。

（1）CH4与CO2经催化反应可制得合成气：CH4（g）+CO2（g）=2CO（g）+2H2（g） ΔH

已知：反应1：CH4（g）=C（s）+2H2（g） ΔH1=+75kJ/mol

反应2:　 2CO（g）=C（s）+CO2（g）　 ΔH2=-172kJ/mol　　 则该催化反应的ΔH=__________kJ/mol。

（2）工业上可用CO和H2合成二甲醚，其反应为: 2CO（g）+4H2 （g）=CH3OCH3 （g）+H2O（g）　 ΔH=-204.7 kJ/mol　 初始条件相同时，分别在A（恒温）、B（绝热）两个容器内反应。反应初始时两容器的反应速率A_______B（填“>”、“<”或“=”，下同）；平衡时CO的转化率A_______B。

（3）工业上可用CO和H2合成甲醇，其反应为CO（g）+2H2（g）=CH3OH（g） ΔH=-90.1kJ·md。温度T时，在容积为2L的某密闭容器中进行上述反应，反应过程中相关数据如图所示。

①下列能表明该反应已达到平衡状态的是__________。

a v（H2）=2v（CH3OH）　　　　　　　　 b c（ CO）/c（ CH3OH）=7: 3时

c c（H2）/c（ CH3OH）=2: 1时　　　　 d 容器中气体的压强不再变化

②该化学反应10min内生成CH3OH的反应速率v（CH3OH）= __________。

③该温度下，反应的平衡常数为__________ （列出计算式即可） 。

④若其他条件不变时,15mim时再向容器中加入2 mol CO和 x mol H2，平衡时CO的转化率与原平衡相同，则x=__________。

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CO2是廉价的碳资源，其综合利用具有重要意义。

（1）CO2与CH4经催化重整反应CH4(g)+CO2(g)⇌2CO(g)+2H2(g)△H=+120kJ·mol-1可以制得合成气。

已知上述反应中相关物质所含化学键键能数据如下：

①x=___。

②分别在恒温密闭容器A(恒容)、B(恒压，体积可变)中，加入CH4和CO2各1mol的混合气体，起始体积均为VL。相同温度下两容器中反应达平衡后吸收热量较多的是___ (填“A”或“B”)。保持A容器的体积和B容器压强不变，写出一种能使A、B两容器中各物质的体积分数相同的方法：___。

③某温度下，在体积为2L的恒容密闭容器中加入2molCH4、1molCO2以及催化剂进行反应，达到平衡时CO2的体积分数为，该温度下反应的平衡常数为___。

（2）CO2可以被NaOH捕获。所得溶液中含碳微粒的分布百分数随pH的变化如图所示。H2CO3的二级电离平衡常数Ka2=___。pH=5.4时，φ(A)：φ(B)=___。

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甲烷水蒸气重整制合成气是利用甲烷资源的途径之一，该过程的主要反应是：

CH4（g)+ H2O（g) CO（g) + 3H2（g)　　

其他条件相同，在不同催化剂（Ⅰ、Ⅱ）作用下反应相同时间后，体系中CO含量随反应温度的变化如图所示。下列说法正确的是

A．相同条件下，催化剂Ⅱ催化效率更高

B．b点表示上述反应在对应条件下的平衡状态

C．根据图象，无法判断该反应是否为吸热反应

D．该反应平衡常数表达式为K=c（CO)·c3 （H2) /c（CH4)

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“绿色”和“生态文明”是未来的发展主题，而CO2的有效利用可以缓解温室效应，解决能源短缺问题。

(1)CO2与CH4经催化重整，制得合成气：CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)　　 △H

已知：反应1　 CH4(g)═C(s)+2H2(g)　　 △H1= +75kJ/mol

反应2　 2CO(g)═C(s)+CO2(g)　 △H2=－172kJ/mol

则该催化重整反应的△H=___kJ•mol-1。

(2)有科学家提出可利用FeO吸收CO2：6FeO(s)+CO2(g)2Fe3O4(s)+C(s)，对该反应的描述正确的是__。

A.增大FeO的投入量，利于平衡正向移动

B.压缩容器体积，可增大CO2的转化率，c(CO2)减小

C.恒温恒容下，气体的密度不变可作为平衡的标志

D.恒温恒压下，气体摩尔质量不变可作为平衡的标志

E.若该反应的△H﹤0，则达到化学平衡后升高温度，CO2的物质的量会增加

(3)为研究CO2与CO之间的转化，让一定量的CO2与足量碳在体积可变的密闭容器中反应：C(s)+CO2(g)2CO(g)　 ∆H，测得压强、温度对CO的体积分数[φ(CO)%]的影响如图所示，回答下列问题：

①图中p1、p2、p3的大小关系是______，图中a、b、c三点对应的平衡常数Ka、Kb、Kc的大小关系是______。

②900℃、1.013MPa时，1molCO2与足量碳反应达平衡后容器的体积为VL，CO2的转化率为___（保留一位小数），该反应的平衡常数K＝___。

③将②中平衡体系温度降至640℃，压强降至0.1013MPa，重新达到平衡后CO2的体积分数为50%。条件改变时，正反应速率______逆反应速率(填“>”、“<”或“=”)。

(4)在NaOH溶液中通入一定量的CO2气体，所得溶液中c(HCO3-)：c(CO32-)=4：1，此时溶液pH=______。（已知：室温下，H2CO3的k1=4×10-7，k2=5×10-11。lg2=0.3）

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Ⅰ．甲烷与CO2可用于合成合成气(主要成分是一氧化碳和氢气)：CH4＋CO2===2CO＋2H2，1 g CH4完全反应可释放15.46 kJ的热量，则：

(1)下图能表示该反应过程中能量变化的是________(填字母)。

(2)若将物质的量均为1 mol的CH4与CO2充入某恒容密闭容器中，体系放出的热量随时间的变化如图所示，则CH4的转化率为________。

Ⅱ． CO和H2也可由反应CH4(g)＋H2O(g) CO(g)＋3H2(g)　ΔH>0得到。

（1）一定条件下CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如图。则p1________p2(填“<”、“>”或“＝”)。A、B、C三点处对应平衡常数(KA、KB、KC)的大小顺序为________________。

（2）100 ℃时，将1 mol CH4和2 mol H2O通入容积为1 L的定容密闭容器中发生反应，能说明该反应已经达到平衡状态的是________(填序号)。

a．容器的压强恒定　　　b．容器内气体密度恒定

c．3v正(CH4)＝v逆(H2)　　d．单位时间内消耗0.1 mol CH4同时生成0.3 mol H2

Ⅲ．NH4HSO4在分析试剂、医药、电子工业中用途广泛。常温下，现向100 mL 0.1 mol·L−1 NH4HSO4溶液中滴加0.1 mol·L−1 NaOH溶液，得到的溶液pH与NaOH溶液体积的关系曲线如图所示。

（1）b点时，溶液呈酸性的原因是____________________________。

（2）在c点，溶液中各离子浓度的关系正确的是____。

A．c(H+)+c(Na+)+c(NH4+)=c(OH−)+2c(SO42-)

B．c(Na+)> c(NH4+)> c(SO42-)>c(H+)=c(OH−)

C．c(Na+)> c(SO42-)> c(NH4+)>c(H+)=c(OH−)

D．c(NH4+)>c(SO42-)>c(Na+)>c(H+)=c(OH−)

Ⅳ．以H2、O2、熔融Na2CO3组成燃料电池，采用电解法制备Fe(OH)2，装置如图所示，其中P端通入CO2。

（1）石墨Ⅰ电极上的电极反应式为_________________________。

（2）通电一段时间后，右侧玻璃管中产生大量的白色沉淀，且较长时间不变色。则下列说法中正确的是________(填序号)。

A．X、Y两端都必须用铁作电极

B．可以用NaOH溶液作电解液

C．阴极发生的反应是2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－

D．白色沉淀只能在阳极上产生

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（16分）甲烷水蒸气重整制合成气是利用甲烷资源的途径之一，该过程的主要反应是

反应①：CH4(g) + H2O(g) CO(g) + 3H2(g)　　 ΔH > 0

（1）已知：

CH4(g) + 2O2(g) = CO2(g) + 2H2O(g)　　　　 ΔH1 = －802 kJ·mol-1

CO(g) + 1/2O2(g) = CO2(g)　　　　　　　　 　 ΔH2 = －283 kJ·mol-1

H2(g) + 1/2O2(g) = H2O(g)　　　　　　　　　 ΔH3 = －242 kJ·mol-1

则反应①的ΔH =_________（用ΔH1、ΔH2和ΔH3表示）。

（2）其他条件相同，反应①在不同催化剂（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）作用下反应相同时间后，CH4的转化率随反应温度的变化如图所示。

①在相同条件下，三种催化剂Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的催化效率由高到低的顺序是________。

②a点所代表的状态________（填“是”或“不是”）平衡状态。

③c点CH4的转化率高于b点，原因是________。

（3）反应①在恒容密闭反应器中进行，CH4和H2O的起始物质的量之比为1︰2，10 h后CH4的转化率为80％，并测得c(H2O)＝0.132 mol·L－1，计算0～10 h内消耗CH4的平均反应速率_____（写出计算过程，结果保留2位有效数字）。

（4）在答题卡的坐标图中，画出反应①分别在700℃和850℃下进行时，CH4的转化率随时间t变化的示意图（进行必要标注）。

高三化学填空题困难题查看答案及解析

CH4—CO2催化重整可以得到合成气（CO和H2），有利于减小温室效应，其主要反应为CH4(g)+CO2(g)⇌ 2CO(g)+2H2(g)　　 ΔH＝+247 kJ·mol−1，同时存在以下反应：积碳反应：CH4(g) ⇌C(s) +2H2(g)　　 ΔH＝+75 kJ·mol−1；消碳反应：CO2(g) +C(s) ⇌2CO(g)　　 ΔH＝+172 kJ·mol−1，积碳会影响催化剂的活性，一定时间内积碳量和反应温度的关系如下图。　

下列说法正确的是

A.高压利于提高CH4的平衡转化率并减少积碳

B.增大CO2与CH4的物质的量之比有助于减少积碳

C.温度高于600℃，积碳反应的化学反应速率减慢，消碳反应的化学反应速率加快，积碳量减少

D.升高温度，积碳反应的化学平衡常数K减小，消碳反应的K增大

高三化学单选题中等难度题查看答案及解析

随着石油资源的日益枯竭，天然气的廾发利用越来越受到重视。CH4/CO2催化重整制备合成气(CO和H2)是温室气体CO2和CH4资源化利用的重要途径之一，并受了国内外研究人员的高度重视。回答下列问题：

（1）已知：①CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)　　 △H1=+205.9 kJ·mol－1

②CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)　　　　 △H2=－41.2 kJ·mol－1

CH4/CO2催化重整反应为CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)　　 △H

该催化重整反应的△H=______kJ·mol－1。要缩短该反应达到平衡的时间并提高H2的产率可采取的措施为_____。

（2）向2L刚性密闭容器中充入2molCH4和2mol CO2进行催化重整反应，不同温度下平衡体系中CH4和CO的体积分数()随温度变化如下表所示。

已知b>a>c，则T1______T2(填“>”“<”或“=”)。T1下该反应的平衡常数K=_______(mol2·L－2)

（3）实验硏究表明，载体对催化剂性能起着极为重要的作用，在压强0.03MPa，温度750℃条件下，载体对镍基催化剂性能的影响相关数据如下表：

由上表判断，应选择载体为_______(填化学式)，理由是________。

（4）现有温度相同的I、Ⅱ、Ⅲ三个恒压密闭容器，均充入2mol CH4(g)和2 molCO2(g)进行反应，三个容器的反应压强分别为p1atm、p2atm、p3atm，在其他条件相同的情况下，反应均进行到tmin时，CO2的体积分数如图所示，此时I、Ⅱ、Ⅲ个容器中一定处于化学平衡状态的是_______。

（5）利用合成气为原料合成甲醇，其反应为CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)，在一定温度下查得该反应的相关数据如下表所示：

该反应速率的通式为ν正=k正cm(CO)·cn(H2)(k正是与温度有关的速率常数)。由表中数据可确定反应速率的通式中n=____(取正整数)。若该温度下平衡时组别1的产率为25%，则组别1平衡时的v正=______(保留1位小数)。

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随着石油资源的日益枯竭，天然气的廾发利用越来越受到重视。CH4/CO2催化重整制备合成气(CO和H2)是温室气体CO2和CH4资源化利用的重要途径之一，并受了国内外研究人员的高度重视。回答下列问题：

（1）已知：①CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)　　 △H1=+205.9 kJ·mol－1

②CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)　　　　 △H2=－41.2 kJ·mol－1

CH4/CO2催化重整反应为CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)　　 △H

该催化重整反应的△H=______kJ·mol－1。要缩短该反应达到平衡的时间并提高H2的产率可采取的措施为_____。

（2）向2L刚性密闭容器中充入2molCH4和2mol CO2进行催化重整反应，不同温度下平衡体系中CH4和CO的体积分数()随温度变化如下表所示。

已知b>a>c，则T1______T2(填“>”“<”或“=”)。T1下该反应的平衡常数K=_______(mol2·L－2)

（3）实验硏究表明，载体对催化剂性能起着极为重要的作用，在压强0.03MPa，温度750℃条件下，载体对镍基催化剂性能的影响相关数据如下表：

由上表判断，应选择载体为_______(填化学式)，理由是________。

（4）现有温度相同的I、Ⅱ、Ⅲ三个恒压密闭容器，均充入2mol CH4(g)和2 molCO2(g)进行反应，三个容器的反应压强分别为p1atm、p2atm、p3atm，在其他条件相同的情况下，反应均进行到tmin时，CO2的体积分数如图所示，此时I、Ⅱ、Ⅲ个容器中一定处于化学平衡状态的是_______。

（5）利用合成气为原料合成甲醇，其反应为CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)，在一定温度下查得该反应的相关数据如下表所示：

该反应速率的通式为ν正=k正cm(CO)·cn(H2)(k正是与温度有关的速率常数)。由表中数据可确定反应速率的通式中n=____(取正整数)。若该温度下平衡时组别1的产率为25%，则组别1平衡时的v正=______(保留1位小数)。

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