以CH4、CO2为原料合成乙酸，是综合开发温室气体资源的新方向。I．CH4.CO2催化重整...

以CH4、CO2为原料合成乙酸，是综合开发温室气体资源的新方向。

I．CH4.CO2催化重整间接制乙酸

CH4、CO2催化重整制合成气，再利用合成气制乙酸，涉及的反应如下：

反应l：CH4(g)＋CO2(g) ⇌2H2(g)＋2CO(g)△H

反应2：2H2(g)＋CO(g) ⇌CH3OH(g)△H=－90.9kJ·mol－1

反应3：CH3OH(g)＋CO(g) ⇌CH3COOH(g)△H=－118.2kJ·mol－1

(1)已知：CH4(g)＋CO2(g) ⇌ CH3COOH(g)△H=＋37.9kJ·mol－1则“反应l”的△H=_________

(2)“反应1”的化学反应速率v=k[]m·[]n,k为速率常数。1123K和1173K时，分别保持或不变，测得速率v与、的关系如图所示：

①由图可知，下列叙述正确的是_________(填标号)。

A．当10kPa≤≤25kPa时，m=l

B．其他条件不变，增大，速率v不一定增大

C．a、b、c三点速率常数的大小关系为：ka＞kb＞kc

②若初始时按n(CH4)：n(CO2)=1：1进气，且Kb=1.3×10－2mol·g－1·s－1·Kpa－2，则b点的化学反应速率v=_________mol·g－1·s－1。

(3)向盛有催化剂的刚性容器中通入等物质的量的CH4(g)和CO2(g)，发生“反应1”。在923K和1173K时，CH4(g)的转化率(α)与时间(t)的关系如图所示。

923K时，CH4(g)的平衡转化率α=_________，若平衡时体系的总压强为p0，平衡常数K923K=____(用含有p0的代数式表示)。

II．CH4、CO2两步法制乙酸

(4)反应CH4(g)+CO2(g)⇌CH3COOH(g)不能自发进行。将该反应拆分成两个连续的步骤进行，可在较温和的条件下实现上述转化，具体过程：

①第二步反应的化学方程式为_________

②为增大CH3COOH的平衡产率，从温度角度考虑，第一步反应在高温下进行，第二步反应在_________进行；从H2浓度的角度考虑，应采取的措施是_________。

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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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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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CH4-CO2催化重整不仅可以得到合成气（CO和H2），还对温室气体的减排具有重要意义。回答下列问题：

（1）CH4-CO2催化重整反应为：CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)。

已知：C(s)+2H2(g)=CH4(g)　　 ΔH=-75 kJ·mol−1

C(s)+O2(g)=CO2(g)　　 ΔH=-394 kJ·mol−1

C(s)+1/2O2(g)=CO(g)　　 ΔH=-111 kJ·mol−1

该催化重整反应的ΔH==______ kJ·mol−1。有利于提高CH4平衡转化率的条件是____（填标号）。

A．高温低压　　 B．低温高压　　 C．高温高压　　 D．低温低压

某温度下，在体积为2 L的容器中加入2 mol CH4、1 mol CO2以及催化剂进行重整反应，达到平衡时CO2的转化率是50%，其平衡常数为_______mol2·L−2。

（2）反应中催化剂活性会因积碳反应而降低，同时存在的消碳反应则使积碳量减少。

相关数据如下表：

①由上表判断，催化剂X____Y（填“优于”或“劣于”），理由是_________________。在反应进料气组成、压强及反应时间相同的情况下，某催化剂表面的积碳量随温度的变化关系如图所示。升高温度时，下列关于积碳反应、消碳反应的平衡常数（K）和速率（v）的叙述正确的是________填标号）。

A．K积、K消均增加　　　　　　　　　　 B．v积减小，v消增加

C．K积减小，K消增加　　　　　　　　　 D．v消增加的倍数比v积增加的倍数大

②在一定温度下，测得某催化剂上沉积碳的生成速率方程为v=k·p(CH4)·[p(CO2)]-0.5（k为速率常数）。在p(CH4)一定时，不同p(CO2)下积碳量随时间的变化趋势如图所示，则pa(CO2)、pb(CO2)、pc(CO2)从大到小的顺序为________________。

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CH4-CO2催化重整不仅可以得到合成气（CO和H2），还对温室气体的减排具有重要意义。回答下列问题：

（1）CH4-CO2催化重整反应为：CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g)。

已知：C(s)+2H2(g) = CH4(g)　　 ΔH= -76 kJ·mol−1

C(s)+O2(g) = CO2(g)　　　 ΔH= -394 kJ·mol−1

2C(s)+ O2(g) =2 CO(g)　　 ΔH= -222 kJ·mol−1

该催化重整反应的ΔH=______kJ·mol−1，有利于提高CH4平衡转化率的条件是（填标号）。______________

A．高温低压　　 B．低温高压　　 C．高温高压　　 D．低温低压

某温度下，在体积为2 L的容器中加入2 mol CH4、1 mol CO2以及催化剂进行重整反应，达到平衡时CO2的转化率是50%，其平衡常数为___mol2·L−2。

（2）反应中催化剂活性会因积碳反应而降低，同时存在的消碳反应则使积碳量减少。相关数据如下表：

①上表判断，催化剂X_______Y（填“优于”或“劣于”），理由是：____________。

在反应进料气组成、压强及反应时间相同的情况下，某催化剂表面的积碳量随温度的 变化关系如图所示。升高温度时，下列关于积碳反应、消碳反应的平衡常数(K)和速率(υ)的叙述正确的是________填标号）。

A．K积、K消均增加

B．υ积减小，υ消增加

C．K积减小，K消增加

D．υ消增加的倍数比υ积增加的倍数大

②在一定温度下，测得某催化剂上沉积碳的生成速率方程为υ=k·p(CH4)·[p(CO2)]-0.5(k为速率常数)。在p(CH4)一定时，不同p(CO2)下积碳量随时间的变化趋势如图所示，则pa(CO2)、pb(CO2)、pc(CO2)从大到小的顺序为____。

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CO2的综合利用对温室气体的减排以及对减缓燃料危机等具有重要意义。

（1）CH4-CO2催化重整反应为：CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)。

已知：C(s)+2H2(g)=CH4(g)　　　 ΔH=-75kJ·mol-1

C(s)+O2(g)=CO2(g)　　 ΔH=-394kJ·mol-1

C(s)+O2(g)=CO(g)　　　 ΔH=111kJ·mol-1

该催化重整反应的ΔH=____kJ·mol-1。

（2）CH4-CO2催化重整反应通过热力学计算可得到的图像之一如图。

①200—400℃时，主要发生的反应的化学方程式为___。

②当温度高于600℃时，随着温度的升高C的物质的量减少，其原因是__（用文字表达）。

（3）辅助的Al-CO2电池工作原理如图所示。该电池电容量大，能有效利用CO2，电池反应产物Al2(C2O4)3是重要的化工原料。

电池的正极反应式：6O2+6e-=6O2-，6CO2+6O2-=3C2O+6O2。

反应过程中O2的作用是___。电池的负极反应式为___。

（4）以TiO2/Cu2Al2O4为催化剂，可以将CO2和CH4直接转化成乙酸。在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率的关系如题图所示。

①Cu2Al2O4可溶于稀硝酸，该反应的离子方程式为___。

②300～400℃时，乙酸的生成速率升高的原因是____。

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CH4—CO2催化重整不仅可以得到合成气(CO和H2)，还对温室气体的减排具有重要意义。回答下列问题：

（1）CH4—CO2催化重整反应为CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)。

已知：C(s)+2H2(g)=CH4(g)ΔH=－75kJ·mol-1

C(s)+O2(g)=CO2(g)ΔH=－394kJ·mol-1

C(s)+O2(g)=CO(g)ΔH=－111kJ·mol-1

该催化重整反应的ΔH=__kJ·mol-1。有利于提高CH4平衡转化率的条件是___(填标号)。

A．高温低压　　　　　　　 B．低温高压　　　　　　 C．高温高压　　　　　　　 D．低温低压

某温度下，在体积为2L的容器中加入2molCH4、1molCO2以及催化剂进行重整反应，达到平衡时CO2的转化率是50%，其平衡常数为___mol2·L-2。

（2）反应中催化剂活性会因积碳反应而降低，同时存在的消碳反应则使积碳量减少。相关数据如下表：

①由上表判断，催化剂X__Y(填“优于”或“劣于”)，理由是___。

在反应进料气组成、压强及反应时间相同的情况下，某催化剂表面的积碳量随温度的变化关系如图所示。升高温度时，下列关于积碳反应、消碳反应的平衡常数(K)和速率(v)的叙述正确的是__(填标号)。

A．K积、K消均增加

B．v积减小、v消增加

C．K积减小、K消增加

D．v消增加的倍数比v积增加的倍数大

②在一定温度下，测得某催化剂上沉积碳的生成速率方程为v＝k·p(CH4)·[p(CO2)]－0.5(k为速率常数)。在p(CH4)一定时，不同p(CO2)下积碳量随时间的变化趋势如图所示，则pa(CO2)、pb(CO2)、pc(CO2)从大到小的顺序为___。

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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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CH4-CO2催化重整时发生反应：CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)，不仅可以得到合成气(CO和H2)，还对温室气体的减排具有重要意义。回答下列问题：

（1）某温度下，向1L的密闭容器中充入0.2molCH4与0.1molCO2，发生CH4-CO2催化重整反应，10min时达到平衡，测得平衡混合物中CO(g)的体积分数为20%，则用CH4表示的反应速率为______，CO2的平衡转化率为______。

（2）若CO2的平衡转化率(a)与温度(T)、压强(p)的关系如图所示。由图可知：压强p1______p2（选填“＞“、“＜“或“=”），理由是______。

（3）在一定温度下，向固定容积为2L的密闭容器中充入0.1moCH4与0.1mo1CO2发生CH4-CO2催化重整反应，达平衡时CO2的平衡转化率为50%，则此条件下该反应的平衡常数为K=______；平衡后保持温度不变，若再充入0.15molCH4、0.15molCO2、0.1molCO、0.1molH2，则此时v正______（选填“＞”、“＜”或“=”）v逆。

（4）已知：C(s)+2H2(g)＝CH4(g)△H1=-75 kJ•mol-1

C(s)+O2(g)＝CO2(g)△H2=-394 kJ•mol-1

C(s)+O2(g)＝CO(g)△H3=-111 kJ•mol-1

①催化重整反应CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)的△H=______kJ•mol-1。

②反应中催化剂活性会因积碳反应而降低，同时存在的消碳反应则使积碳量减少。相关数据如下表：

由上表判断，催化剂X______Y（填“优于”或“劣于”），理由是______。

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CH4-CO2催化重整不仅可以得到合成气CO和H2，还对温室气体的减排具有重要意义。

已知：C(s)+2H2(g)=CH4(g)　　 △H1　 K1　 C(s)+O2(g) =CO2(g)　 △H2　 K2 ；C(s)+O2(g) =CO(g) △H3　　 K3；CH4-CO2催化重整反应为：CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)　　 △H　　 K(其中△H为焓变，K为平衡常数)下列说法正确的是

A. △H=2△H3－2△H2－△H1

B. K=2K3－K2－K1

C. 若平衡时c(CH4)：c(CO2)：c(CO)：c(H2)=1：1：1：1，则K一定等于1(mol/L)2

D. 减小压强可增大CH4(g)和CO2(g)的平衡转化率

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