CH4与CO2重整生成H2和CO的过程中主要发生下列反应在恒压、反应物起始物质的量比条件下...

CH4与CO2重整生成H2和CO的过程中主要发生下列反应

在恒压、反应物起始物质的量比条件下，CH4和CO2的平衡转化率随温度变化的曲线如图所示。下列有关说法正确的是

A.升高温度、增大压强均有利于提高CH4的平衡转化率

B.曲线B表示CH4的平衡转化率随温度的变化

C.相同条件下，改用高效催化剂能使曲线A和曲线B相重叠

D.恒压、800K、n(CH4)：n(CO2)=1:1条件下，反应至CH4转化率达到X点的值，改变除温度外的特定条件继续反应，CH4转化率能达到Y点的值

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已知CH4与CO2在一定条件下能发生反应，CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)△H＝+247.0 kJ·mol-1。在两个体积均为2L的恒容密闭容器中，起始时按表中相应的量加入物质，在温度为753K下发生反应，CO2的平衡转化率如下表所示：

(1)若容器A中反应从开始到平衡所用的时间为t min，则t min内该反应的平均反应速率为：v(CO2)＝___________(用含t的表达式表示)。

(2)温度为753K时该反应的平衡常数K＝________；容器B中的反应起始时将_________移动(填“正向”、“逆向”或“不”)。

(3)反应达到平衡时，其他条件不变，升高温度，此时v正________v逆(填“>”、“＝”或“<”)。

(4)当容器A、B中的反应均达到平衡时，容器中n(CO)满足的关系：2n(CO)A_____n(CO)B(填“>”、“＝”或“<”)。

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向密闭容器中充入物质的量浓度均为 0.1 mol/L的CH4和 CO2，在一定条件下发生反应CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g)，测得CH4的平衡转化率与温度及压强的关系如图所示。下列说法不正确的是

A. 平衡时CO与H2的物质的量比为1:1

B. p1、p2、p3、p4由大到小的顺序为p1<p2<p3<p4

C. 1100℃，p4条件下，该反应10 min时达到平衡点X，则ν(CO2) = 0．008 mol•L-1•min-1

D. 随着温度升高，该反应的平衡常数减小

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CH4-CO2催化重整反应为：CH4(g)+CO2(g)⇌2CO(g)+2H2(g)。该原理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)已知：C(s)+2H2(g)=CH4(g)△H=-75kJ•mol-1

C(s)+O2(g)=CO2(g)△H=-394kJ•mol-1

C(s)+O2(g)=CO(g)△H=-111kJ•mol-1

①催化重整反应的△H=______。

②L(L1、L2)、X可分别代表压强或温度。如图表示L一定时，CH4-CO2催化重整反应中CH4(g)的平衡转化率随X 的变化关系。

X代表的物理量是______；判断L1、L2的大小关系L1______L2填“”、“”或“”，并简述理由：______。

(2)某温度下，在体积为2L 的容器中加入2mol CH4、1molCO2以及催化剂进行重整反应，经过2min 达到平衡状态时测得CO2的转化率是50%。

①反应达到平衡状态的标志是______填字母。

A．单位时间内生成n mol的CH4的同时，生成n mol  的H2

B．c(CH4)：c(CO2)：c(CO)：c(H2)=1：1：2：2

C．反应体系中气体的总物质的量不变

D．容器中的混合气体密度不再发生变化

②平均化学反应速率v(CH4)______ mol•L-1•min-1；其平衡常数为______mol2•L-2；若其它条件不变增大压强，则合成反应的化学平衡常数______填“变大”、“变小”或“不变”。

③达到平衡后，其它条件不变时向反应容器中充入CO2和CO 各1mol，则化学平衡______移动填“正反应方向”、“逆反应方向”或“不”

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数十年来，化学工作者对氮的氧化物、碳的氧化物做了广泛深入的研究并取得一些重要成果。

I．已知2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的反应历程分两步：

第一步：2NO(g)N2O2(g)（快）∆H1<0；v1正=k1正c2(NO)；v1逆=k1逆c(N2O2)

第二步：N2O2(g)+O2(g)2NO2(g)（慢）∆H2<0；v2正=k2正c(N2O2)c(O2)；v2逆=k2逆c2(NO2)

一定温度下，反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)达到平衡状态，请写出用k1正、k1逆、k2正、k2逆表示的平衡常数表达式K=____________；

II．利用CO2和CH4重整不仅可以获得合成气（主要成分为CO、H2），还可减少温室气体的排放

已知重整过程中部分反应的热化方程式为：

①CH4(g)=C(s)+2H2(g)ΔH>0

②CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)ΔH>0

③CO(g)+H2(g)=C(s)+H2O(g)ΔH<0

固定n(CO2)=n(CH4)，改变反应温度，CO2和CH4的平衡转化率见图甲。

在密闭容器中通入物质的量均为0.1mol的CH4和CO2，在一定条件下发生反应CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g)，CH4的平衡转化率与温度及压强（单位Pa）的关系如图乙所示。y点：v(正)_____v(逆)（填“大于”“小于”或“等于”）。已知气体分压(p分)=气体总压(p总)×气体的物质的量分数。用平衡分压代替平衡浓度可以得到平衡常数Kp，已知P2=aPa求x点对应温度下反应的平衡常数Kp=__________________。

III．根据2+2H++H2O设计如图丙装置（均为惰性电极）电解Na2CrO4溶液制取Na2Cr2O7，图丙中左侧电极连接电源的____________极，电解制备过程的总反应的离子方程式为____________。测定阳极液中Na和Cr的含量，若Na与Cr的物质的量之比为a：b，则此时Na2CrO4的转化率为____________。若选择用熔融K2CO3作介质的甲烷燃料电池充当电源，则负极反应式为____________。

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氮的固定是指将氮元素由游离态转化为化合态的过程.据报道,常温、常压、光照条件下,N2在掺有少量氧化铁的二氧化钛催化剂表面能与水发生反应,生成的主要产物为NH3,相应的热化学方程式为:2N2(g)+6H2O(l)⇌4NH3(g)+3O2ΔH=+1530.0kJ/mol。目前工业合成氨的原理是:N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)ΔH=-93.0kJ/mol。

回答下列问题:

（1）写出表示氢气燃烧热的热化学方程式________。

（2）在恒温恒容密闭容器中进行的工业合成氨反应,下列能表示达到平衡状态的是________(填序号)。

A.混合气体的压强不再发生变化

B.混合气体的平均相对分子质量不再发生变化

C.三种物质的浓度比恰好等于化学方程式中各物质的化学计量数之比

D.单位时间内断开3a个H-H键的同时形成6a个N-H键

E.反应容器中NH3的物质的量不再发生变化

（3）在一定温度下,向容积不变(始终为10L）的密闭容器中加入2molN2、8molH2及固体催化剂，10min后反应达到平衡状态,容器内气体压强变为起始的80%,10min内用氮气的浓度表示的化学反应速率为________,平衡时氮气的转化率为________。则该温度下反应的平衡常数K=________(计算结果可用分数表示)。

（4）原料气H2可通过反应CH4(g)+H2O(l)⇌CO(g)+3H2(g)获取,已知该反应中,当初始混合气中的恒定时,温度、压强对平衡混合气CH4含量的影响如图所示:

①下图中,两条曲线表示压强的关系是:P1________P2(填“＞”、“=”或“＜”).

②该反应为________反应(填“吸热”或“放热”).

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化学链燃烧技术的基本原理是借助载氧剂(如Fe2O3，FeO等)将燃料与空气直接接触的传统燃烧反应分解为几个气固反应，燃料与空气无须接触，由载氧剂将空气中的氧气传递给燃料。回答下列问题：

(1)用FeO作载氧剂，部分反应的lgKp与温度的关系如图所示。［已知：平衡常数Kp是用平衡分压(平衡分压＝总压×物质的量分数)代替平衡浓度］

①图中涉及的反应中，属于放热反应的是反应________(填字母 a ， b 或 c) 。

②R 点对应温度下，向某恒容密闭容器中通入 1. 5mol CO， 并加入足量的 FeO， 只发生反应a：CO(g) + FeO(s)⇌CO2 (g)+ Fe(s)， 则CO的平衡转化率为_________。

(2)在T℃下，向某恒容密闭容器中加入 2mol CH4 ( g ) 和 8mol FeO ( s ) 进行反应 b：CH4 (g) + 4FeO(s)⇌4Fe(s)+ 2H2O( g) +CO2 ( g) 。反应起始时压强为 P0，达到平衡状态时 ，容器的气体压强是起始压强的 2 倍。

①反应达平衡时 ，容器内气体的总物质的量为______mol;

②T℃下，该反应的Kp =________。

③若起始时向该容器中加入 0. 5mol CH4 (g)， 2mol FeO(s)， 3mol H2O(g)， 1. 5mol CO2 (g)， 此时反应向______(填“正反应”或“逆反应”)方向进行。

(3)一种微胶囊吸收剂 ，将煤燃烧排放的 CO2 以安全、高效的方式处理掉，胶囊内部充有 Na2CO3 溶液，其原理如下图所示。

①这种微胶囊吸收 CO2 的原理是_________(用离子方程式表示)。

②将解吸后的CO2 催化加氢可制取乙烯。

已知：C2H4(g)+3O2(g)=2CO2(g)+2H2O(g)　　　　 △H1 =-1323kJ• mol-1

2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)　　　　　　 △H2= -483. 6kJ• mol-1

则该过程的反应热为： 2CO2 (g) +6H2 (g)=C2H4(g) + 4 H2O ( g)　　 △H3 ＝_______。

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已知CH4-CO2催化重整反应为：CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)， ΔH=+247kJ·mol−1，则有利于提高CH4平衡转化率的条件是（　　 ）

A. 高温低压　　 B. 低温高压　　 C. 高温高压　　 D. 低温低压

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二甲醚(CH3OCH3)常作为甲基化试剂用于生产硫酸二甲酯，CO2催化加氢合成二甲醚的过程中主要发生下列反应：

反应Ⅰ：CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g)　　 ΔH1=+41.2kJ·mol-1

反应Ⅱ：2CO2(g)+6H2(g)⇌CH3OCH3(g)+3H2O(g)　　 ΔH2=-122.5kJ·mol-1

回答下列问题：

(1)2CO(g)+4H2(g)⇌CH3OCH3(g)+H2O(g)　　 ΔH=______，欲提高该反应中CH3OCH3(g)的平衡产率，理论上应采取的措施是______(填标号)。

A.低压高温　　　　　 B.高压低温　　　　　　　　 C.高压高温　　　　　 D.低压低温

(2)一定温度下，在恒容密闭器容中发生反应Ⅱ，下列能判断反应达到平衡状态的有______(填标号)。

A.v正(CO2)=2v逆(CH3OCH3)

B.气体的压强不再变化

C单位时间每消耗2molCO2，同时产生1molCH3OCH3

D.H2与H2O的物质的量之比为2:1

(3)在恒压、CO2和H2的起始量一定条件下，CO2平衡转化率和平衡时CO的选择性(CO的选择性=×100%)随温度的变化如图。T℃时，起始投入2molCO2、6molH2，达到平衡时，反应I理论上消耗H2的物质的量为______；合成二甲醚时较适宜的温度为260℃，其原因是______。

(4)一定温度下，向容积为2L的恒容密闭器容中充入CO(g)和H2O(g)，发生反应：CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)。CO和H2O的平衡转化率(a)与起始充入的的关系如图所示：

①a:b=______。

②图中表示CO变化趋势的曲线为______(填“L1”或“L2”)；该温度下，反应的平衡常数K=______。

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