利用天然气制取合成气，然后用合成气合成多种有机物是目前部分有机物的重要来源。I．甲烷制取合...

利用天然气制取合成气，然后用合成气合成多种有机物是目前部分有机物的重要来源。

I．甲烷制取合成气时，在同一容器中同时发生的主要反应是:

反应①: CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) △H =+206.3 kJ mol-l

反应②: CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g) △H =-802.6 kJmol-l

(1)下列有关合成气制取的说法中正确的是_____。

A．升温时反应①的正反应速率增大，逆反应速率减小，平衡正向移动

B．反应②因为反应物和生成物的计量数相等，所以△S=0

C．反应②放出的热可以提供反应①所需的热量

D．在恒温恒容容器中，气体密度保持不变时，反应达到化学平衡状态

(2)在制取合成气的初始阶段，反应②的反应速率大于反应①的反应速率，请用碰撞理论解释原因______。

(3)在某密闭容器中加入一定量的CH4、H2O，在温度为T1时发生反应①，t1时达到化学平衡状态，氢气浓度[c(H2)]随时间(t)的变化如图。控制其它条件不变，在温度为T2时(T2＜T1)发生反应，在图中画出c(CO)变化曲线_____。

II．合成己烷时发生的反应是∶

主反应:反应③6CO(g)+13H2(g)C6H14(g)+6H2O(g)　 △H

副反应:反应④CO(g)+ H2O(g)CO2(g)+H2(g)

反应⑤2CO(g)CO2(g)+C(s)

反应③的平衡常数的对数(lgK)随温度(T/K)的变化如图1，在固定的氢碳比[m(H2)/m(CO)]条件下CO的平衡转化率[a(CO)]随温度变化的曲线如图2.

请回答∶

(1)反应③的△H______0 (填“＞”“="或“＜")

(2) 600K前随温度升高反应③的平衡转化率几乎不变，结合图1说明原因(副反应影响可忽略)_____。

(3)工业生产需要选择适合的条件提高综合效益，下列对工业合成已烷的说法中正确的是（______）

A．减少体系中的水蒸气，有利于提高生产效益

B．在体系中加入并保持一定量的二氧化碳有利于减少副反应的发生

C．在体系中加入并保持一定量的碳有利于工业合成已烷

D．工业生产中，选择的压强越高越有利于提高综合效益

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（12分）利用焦炭或天然气制取廉价的CO和H₂，再用于氨合成和有机合成是目前工业生产的重要途径。回答下列问题：

（1）甲烷在高温下与水蒸气反应的化学方程式为：CH₄＋H₂O＝CO＋3H₂。部分物质的燃烧热数据如下表：

已知1 mol H₂O(g)转变为1 mol H₂O(l)时放出44.0 kJ热量。写出CH₄和水蒸气在高温下反应的热化学方程式________。

（2）500℃、50MPa时，在容积为V L的容器中加入1 mol N₂、3 mol H₂，，此时N₂的转化率为a。则平衡时NH₃的浓度为________。

（3）1,3―丙二醇是重要的化工原料，用乙烯合成1,3―丙二醇的路线如下：

某化工厂已购得乙烯11.2 t，考虑到原料的充分利用，反应②、③所需的CO和H₂可由以下两个反应获得：

C+H₂OCO+H₂     CH₄+H₂OCO+3H₂

假设在生产过程中，反应①、②、③中各有机物的转化率均为100%。且反应②中CO和H₂、反应③中H₂的转化率都为80%，计算至少需要焦炭________吨、甲烷________吨，

才能满足生产需要。

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利用焦炭或天然气制取廉价的CO和H₂，再用于氨合成和有机合成是目前工业生产的重要途径。回答下列问题：

（1）甲烷在高温下与水蒸气反应的化学方程式为：CH₄+H₂O      CO+3H₂。部分物质的燃烧热数据如下表：

已知1 mol H₂O(g)转变为1 mol H₂O(l)时放出44.0 kJ热量。写出CH₄和水蒸气在高温下反应的热化学方程式。

（2）500℃、50MPa时，在容积为V L的容器中加入1 mol N₂、3 molNH₃，反应达平衡后测得平衡常数为K，此时CH₄的转化率为a。则K和a的关系是K＝。

（3）1,3―丙二醇是重要的化工原料，用乙烯合成1,3―丙二醇的路线如下：

某化工厂已购得乙烯11.2 t，考虑到原料的充分利用，反应②、③所需的CO和H₂可由以下两个反应获得：C+H₂OCO+H₂     CH₄+H₂OCO+3H₂

假设在生产过程中，反应①、②、③中各有机物的转化率均为100%。且反应②中CO和H₂、反应③中H₂的转化率都为80%，计算至少需要焦炭、甲烷各多少吨，才能满足生产需要？

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合成气(CO、H2)是一种重要的化工原料气。合成气制取有多种方法，如煤的气化、天然气部分氧化等。回答下列问题：

I.合成气的制取

(1)煤的气化制取合成气。

已知：①H2O(g)=H2O(l)　　 △H=－44kJ/mol；

②部分物质的燃烧热：

则反应C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)的△H=___________kJ/mol。

(2)天然气部分氧化制取合成气。

如果用O2(g)、H2O(g)、CO2(g)混合物氧化CH4(g)，欲使制得的合成气中CO和H2的物质的量之比为1︰2，则原混合物中H2O(g)与CO2(g)的物质的量之比为___________。

Ⅱ.利用合成气合成乙醇

在一定条件下，向容积为2L的恒容密闭容器中投入2 mol CO和4molH2，发生反应：2CO(g)+4H2(g)CH3CH2OH(g)+H2O(g)。

(1)写出该反应的平衡常数表达式___________。

(2)下列情况能作为判断反应体系达到平衡的标志是___________(填序号)。

a.压强不再变化　　 b.平均摩尔质量不再变化　　 c.密度不再变化

(3)反应起始压强记为p1、平衡后记为p2，平衡时H2的转化率为___________。(用含p1、p2的代数式表示)

Ⅲ.合成乙醇的条件选择

为探究合成气制取乙醇的适宜条件，某科研团队对不同温度、不同Rh质量分数的催化剂对CO的吸附强度进行了研究，实验数据如图。CO的非离解吸附是指CO尚未乙醇化，离解吸附是指CO已经乙醇化。

由此可见催化剂温度对CO吸附强度的影响是___________；用Rh作催化剂，合成气制取乙醇的适宜温度是___________。

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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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苯是一种重要的化工原料，可利用苯合成许多有机物。工业上以苯为原料合成环己烷，方法主要是H2还原法：用苯和氢气在高温下发生加成反应，合成环己烷，如图所示。

（1）在T℃、2L的密闭容器中反应5min时，消耗标准状况下的H23360mL，用苯表示该反应速率为____________________。

（2）为了提高该反应中苯的转化率，除了可以适当改变反应温度与压强外，还可以采取的措施是____________________。

（3）工业上可用乙炔合成苯：3CHCH(g)=C6H6(l)　　 △H =-636kJ/mol，已知C2H2(g)的燃烧热为

△H =-1300kJ/mol，请写出C6H6(l)燃烧热的热化学方程式：_______________________________　　 。

上述反应若保持温度不变，在不同的压强下达到平衡，各成分的物质的量如下表所示：

（4）下列事实能够说明装置①中反应达平衡的是___________________（填序号）。

a.气体总压强保持不变

b.单位时间内，每消耗0.15molH2，同时消耗0.05mol环己烷蒸汽

c.苯蒸气的质量保持不变

d.气体的平均摩尔质量保持不变

（5）达平衡时，H:2的物质的量①_____②（填“>”“<”或“=”），理由是___________________。

(6)　　 环己烷燃烧可放出大量的热，所以工业上可用环己烷作高效燃料电池，请写出环己烷（C6H12）碱性燃料电池负极的电极反应式：_____________________________________________。

（7）列式计算装置①中反应的平衡常数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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以天然气为原料合成氨是当下主流合成氨方式，其过程简示如下：

（1）甲烷脱硫的主要目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

（2）甲烷一次转化发生反应：CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)　　 。

在20L的密闭容器中充入CH4(g)、H2O(g)各1mol,CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如图。压强P1 　 （选填＞、＜、=）P2；若3min后在150℃、压强为P2时达到平衡，平均反应速率v(H2)=　　　　　 　 。

（3）传统的化学脱碳法是用热碳酸钾溶液洗气，用什么方法可以使洗气后的碳酸钾溶液再生以循环使用？　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

铜洗能较彻底脱碳脱硫。醋酸亚铜溶于过量氨水形成的铜洗液，可吸收H2S、O2、CO、CO2等，该铜洗液吸收CO2的化学方程式：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

（4）n(N2) ：n(H2)=1 : 3原料气进入合成塔，控制反应条件之外采取什么措施提高原料气利用率？　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

（5）NaCl、NaBr、NaI混合溶液中滴入AgNO3溶液至c(Ag+)=0.07 mol·L-1，溶液中浓度比

c(Cl-)：c(Br-)：c(I-) = 　　　　 ：　　　　 ：1。

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Ⅰ．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。

（1）用甲烷与水蒸气制备合成气，每生成1mol合成气，需要供给51.5 kJ热量。该反应的热化学方程式为_____________________________________________________。　　　　　　　　

（2）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)，发生反应： CH4(g) + H2O(g) CO(g) + 3H2(g)。测得CH4和H2的物质的量浓度随时间变化如下表所示：

①该反应第一次达平衡时的平衡常数K=_______________。　　　　　　　　

②3min时改变的反应条件是__________________（只填一种条件的改变即可）。

（3）已知一定压强下，温度、投料比X[n(CH4)/n(H2O)]对该反应的影响如图所示。图1中的两条曲线所示投料比的关系X1 ______X2(填“=”、“>”或“<”)。

Ⅱ．（4）已知常温下HCOOH的电离常数为，则HCOO—的水解反应HCOO- + H2O 　 HCOOH + OH-的平衡常数K h =__________________。

（5）常温下，将a mol／L的HCOOH溶液与a/2mol／L的NaOH溶液等体积混合后，溶液中各离子浓度由大到小的顺序是______________________________。

（6）常温下，在a mol／L的HCOOH溶液中加入等体积的bmol／L的NaOH溶液至溶液呈中性，此时溶液中HCOOH的物质的量浓度为______________________。

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