合成氨工业中氢气可由天然气和水蒸汽反应制备，其主要反应为：CH4+ 2H2O CO2+4H...

合成氨工业中氢气可由天然气和水蒸汽反应制备，其主要反应为：

CH4+ 2H2O CO2+4H2，已知：

CH4（g）+2O2（g）＝CO2（g）+2H2O（l） △H=-890KJ/mol

2H2（g）+O2（g）＝2H2O（l） △H=-571.6KJ/mol

H2O（g）＝H2O（l） △H=-44KJ/mol

（1）写出由天然气和水蒸汽反应制备H2的热化学方程式：　 　　　 　　　　 。

（2）某温度下，10L密闭容器中充入2mol CH4和3mol H2O（g），发生CH4（g）+ 2H2O（g） CO2（g）+4H2 （g）反应，过一段时间反应达平衡，平衡时容器的压强是起始时的1.4倍。

则①平衡时，CH4的转化率为　　　 　　 　　 ，H2的浓度为　　 　　　 　 ，反应共放出或吸收热量　　 　　 KJ。

②升高平衡体系的温度,混合气体的平均相对分子质量　　 　　　　 　　 ,密度　　 　　 　 。（填“变大”“变小”或“不变”）。

③当达到平衡时,充入氩气,并保持压强不变,平衡将　　 　　　　 　 （填“正向”“逆向”或“不”）移动。

④若保持恒温，将容器压缩为5L（各物质仍均为气态），平衡将 　　 　　 （填“正向”“逆向”或“不”）移动。达到新平衡后,容器内H2浓度范围为　　 　　 　　 。

高三化学填空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

甲烷水蒸气的重整反应是工业制备氢气的重要方式，其化学反应方程式为CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)。回答下列问题：

（1）已知：CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)　　　 ∆H1=-890.3kJ·mol-1

CO(g)+O2(g)=CO(g)　　　 ∆H2=-283.0kJ·mol-1

H2(g)+O2(g)=H2O(l)　　　 ∆H3=-285.8kJ•mol-1

CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)　　　 ∆H4=-41.0kJ•mol-1

则甲烷水蒸气重整反应的△H=__kJ·mol-1。

（2）通过计算机模拟实验，对400~1200℃、操作压强为0.1MPa条件下，不同水碳比(1~10)进行了热力学计算，反应平衡体系中H2的物质的量分数与水碳比、平衡温度的关系如图所示。

①H2的物质的量分数与水碳比(1~10)的关系是平衡温度一定时，__；其原因是__。

②据模拟实验可知，平衡温度为900℃，水碳比为1.0时，H2的物质的量分数为0.6，CH4的转化率为__，其压强平衡常数为__；反应速率方程为v=kp(CH4)p-1(H2)，此时反应速率=__(已知：气体分压=气体的物质的量分数×总压，速率方程中k为速率常数)。

（3）厌氧细菌可将葡萄糖转化为CH4和H2，pH为5.5时不同热预处理温度和时间下的甲烷和氢气的产率如图所示，若要提高H2的产率，最佳温度为__；与甲烷水蒸气重整制氢相比其优点有__(至少写两点)。

高三化学综合题困难题查看答案及解析

甲烷水蒸气的重整反应是工业制备氢气的重要方式，其化学反应方程式为CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)。回答下列问题：

（1）已知：CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)　　　 ∆H1=-890.3kJ·mol-1

CO(g)+O2(g)=CO(g)　　　 ∆H2=-283.0kJ·mol-1

H2(g)+O2(g)=H2O(l)　　　 ∆H3=-285.8kJ•mol-1

CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)　　　 ∆H4=-41.0kJ•mol-1

则甲烷水蒸气重整反应的△H=__kJ·mol-1。

（2）通过计算机模拟实验，对400~1200℃、操作压强为0.1MPa条件下，不同水碳比(1~10)进行了热力学计算，反应平衡体系中H2的物质的量分数与水碳比、平衡温度的关系如图所示。

①H2的物质的量分数与水碳比(1~10)的关系是平衡温度一定时，__；其原因是__。

②据模拟实验可知，平衡温度为900℃，水碳比为1.0时，H2的物质的量分数为0.6，CH4的转化率为__，其压强平衡常数为__；反应速率方程为v=kp(CH4)p-1(H2)，此时反应速率=__(已知：气体分压=气体的物质的量分数×总压，速率方程中k为速率常数)。

（3）厌氧细菌可将葡萄糖转化为CH4和H2，pH为5.5时不同热预处理温度和时间下的甲烷和氢气的产率如图所示，若要提高H2的产率，最佳温度为__；与甲烷水蒸气重整制氢相比其优点有__(至少写两点)。

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甲烷水蒸气的重整反应是工业制备氢气的重要方式，其化学反应方程式为CH4(g)+H2O(g)CO(g)＋3H2(g)。回答下列问题：

（1）已知CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l)　　　　 ΔH1=-890.3kJ·mol-1

CO(g)＋0.5O2(g)=CO2(g)　　　　　 ΔH2=-283.0kJ·mol-1

H2(g)＋0.5O2(g)=H2O(l)　　　　　 ΔH3=-285.8kJ·mol-1

CO(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋H2(g)　　　　 ΔH4=-41.0kJ·mol-1

则甲烷水蒸气重整反应的ΔH=_____kJ·mol-1。

（2）通过计算机模拟实验，对400～1200℃、操作压强为0.1MPa条件下，不同水碳比（1～10）进行了热力学计算，反应平衡体系中H2的物质的量分数与水碳比、平衡温度的关系如图所示。

①温度一定时，H2的物质的量分数与水碳比（1～10）的关系是_____，产生该结论的原因是_____。

②据模拟实验可知，平衡温度为900℃，水碳比为1.0时，H2的物质的量分数为0.6，CH4的转化率为_____，其压强平衡常数为_____；反应速率方程为v=kp(CH4)p-1(H2)，此时反应速率v=_____。

（已知：气体分压=气体的物质的量分数×总压，速率方程中k为速率常数）。

（3）厌氧细菌可将葡萄糖转化为CH4和H2，pH为5.5时不同热预处理温度和时间下的甲烷和氢气的产率如图所示，若要提高H2的产率，最佳温度为_____。

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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__________。

高三化学实验题简单题查看答案及解析

化学反应原理在工业生产中具有十分重要的意义。

（1）合成氨用的氢气有多种制取方法：请你写出用C制备水煤气的化学反应方程式________。还可以由天然气或重油制取氢气：CH₄＋H₂O(g) 高温催化剂CO＋3H₂；比较以上两种方法转移6mol电子时，C和CH₄的质量之比是________。

（2）工业生产可以用NH₃（g）与CO₂（g）经过两步反应生成尿素，两步反应的能量变化示意图如下：

则NH₃（g）与CO₂（g）反应生成尿素的热化学方程式为________。

（3）已知反应Fe（s）+CO₂（g）＝FeO（s）+CO（g）  △H＝akJ/mol。测得在不同温度下，该反应的平衡常数K随温度的变化如下：

①该反应的化学平衡常数表达式K=________，a________0（填“>”、“<”或“：”）。在500℃2L密闭容器中进行反应，Fe和CO₂的起始量均为4 mol，则5min后达到平街时CO₂的转化率为________，生成CO的平均速率v（CO）为________。

②700℃反应达到平衡后，要使该平衡向右移动，其他条件不变时，可以采取的措施有________（填字母）。

A．缩小反应器容积    B．增加Fe的物质的量

C．升高温度到900℃           D．使用合适的催化剂

高三化学计算题极难题查看答案及解析

合成氨反应是化学上最重要的反应：

（1）合成氨原料气中的氢气可利用天然气（主要成分为CH4）在高温、催化剂作用下与水蒸气反应制得，反应中每生成2mol CO2吸收316kJ热量，该反应的热化学方程式是　　 　　 　 ，该方法制得的原料气中主要杂质是CO2，若用K2CO3溶液吸收，该反应的离子方程式是　　 　　 　　 ．

（2）已知N2（g）+3H2（g）⇌2ΝΗ3（g）△H＜0．图是当反应器中按n（N2）：n（H2）=1：3投料后，在200℃、400℃、600℃下，反应达到平衡时，混合物中NH3的物质的量分数随压强的变化曲线．

①曲线a对应的温度是　　 　　 　 ．

②关于工业合成氨的反应，下列叙述正确的是　　 　　 　　 （填序号）

A．图中M、N、Q点平衡常数K的大小关系为K（M）=K（Q）＞K（N）

B．加催化剂能加快反应速率但H2的平衡转化率不变

C．相同压强下，投料相同，达到平衡消耗时间关系为c＞b＞a

D．由曲线a可知，当压强增加到100MPa以上，NH3的物质的量分数可达到100%

③N点时c（NH3）=0.2mol•L﹣1，N点的化学平衡常数K=　　 　　 　　 （用分数表示）．

（3）合成氨工业中含氨废水的处理方法之一是电化学氧化法，将含氨的碱性废水通入电解系统后，在阳极上氨被氧化成氮气而脱除，阳极的电极反应式为　　　 　　 ．

（4）NH3 可以处理NO2 的污染，方程式如下：NO2+NH3N2+H2O（未配平）当转移0.6mol电子时，消耗的NO2在标准状况下是　　 　　 　　 L．

高三化学填空题困难题查看答案及解析

合成氨反应是化学上最重要的反应：

（1）合成氨原料气中的氢气可利用天然气(主要成分为CH4)在高温、催化剂作用下与水蒸气反应制得，反应中每生成2 mol CO2吸收316kJ热量，该反应的热化学方程式是_______________________，该方法制得的原料气中主要杂质是CO2，若用K2CO3溶液吸收，该反应的离子方程式是________________。

（2）已知N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH<0。下图是当反应器中按n(N2)∶n(H2)＝1∶3投料后，在200 ℃、400 ℃、600 ℃下，反应达到平衡时，混合物中NH3的物质的量分数随压强的变化曲线。

①曲线a对应的温度是________。

②关于工业合成氨的反应，下列叙述正确的是________(填序号)

A．上图中M、N、Q点平衡常数K的大小关系为K(M)＝K(Q) ＞K(N)

B．加催化剂能加快反应速率但H2的平衡转化率不变

C．相同压强下，投料相同，达到平衡消耗时间关系为c>b>a

D．由曲线a可知，当压强增加到100 MPa以上，NH3的物质的量分数可达到100%

③N点时c(NH3)＝0.2 mol·L－1，N点的化学平衡常数K＝_________________(精确到小数点后两位)。

（3）合成氨工业中含氨废水的处理方法之一是电化学氧化法，将含氨的碱性废水通入电解系统后，在阳极上氨被氧化成氮气而脱除，阳极的电极反应式为______________________。

（4）NH3 可以处理NO2 的污染，方程式如下： NO2＋ NH3N2＋ H2O（未配平）当转移0.6 mol电子时，消耗的NO2在标准状况下是　　　　　 L。

高三化学实验题极难题查看答案及解析

煤制合成天然气是煤气化的一种重要方法，其工艺核心是合成过程中的甲烷化，涉及的主要反应：

CO(g)＋3H2(g)CH4(g)＋H2O(g) ΔH<0 ①

CO2(g)＋4H2(g)CH4(g)＋2H2O(g) ΔH<0 ②

现在300 ℃、容积为2 L的密闭容器中进行有关合成天然气的实验，相关数据记录如下：

下列有关说法错误的是

A．a=30，b=1.5

B．c=25，d=4.5

C．前30 min内，反应①的平均反应速率v(CH4)=0.05 mol·L−1·min−1

D．后40 min内，反应②的平均反应速率v(H2)=0.025 mol·L−1·min−1

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