工业上制备合成气的工艺主要是水蒸气重整甲烷：CH4（g）＋H2O（g）CO（g）＋3H2（...

工业上制备合成气的工艺主要是水蒸气重整甲烷：CH₄(g) +H₂O(g)＝CO(g) +3H₂(g) △H＞0，在一定条件下，向体积为1L的密闭容器中充入1 mol CH₄ (g)和1mol H₂O(g)，测得H₂O(g)和H₂(g)的浓度随时间变化 曲线如图所示，下列说法正确的是

A.达平衡时,CH₄(        g)的转化率为75%

B.0～10 min 内，v(CO)＝0.075 mol•L^－1·min^-1

C.该反应的化学平衡常数K＝0.1875 mol•L^－1

D.当CH₄(g)的消耗速率与H₂O(g)的生成速率相等，反应到达平衡

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工业上制备合成气的工艺主要是水蒸气重整甲烷：CH₄（g）＋H₂O（g）CO（g）＋3H₂（g）；△H＝＋206 kJ/mol，一定条件下向体积为1 L的密闭容器中充入1 mol CH₄和1 mol H₂O，测得CH₄（g）和CO（g）的浓度随时间变化曲线如图所示，下列说法正确的是         （     ）

A．10min时用CH₄表示的反应速率为0.075 mol•L^－1•min^－1

B．使用高效催化剂能够增大CO的产率

C．该条件下反应的平衡常数为0.1875

D．升高温度能使增大

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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)　　　 ∆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)　　　 ∆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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（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）。

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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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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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甲醇（CH3OH）的合成与应用具有广阔的发展前景。

Ⅰ．合成甲醇的部分工艺流程如下：

（1）甲烷与水蒸气反应制备合成甲醇的原料气CO、CO2和H2。CH4(g)＋H2O(g)＝CO(g)＋3H2(g) 、∆H ＝＋206.2 kJ·mol－1，CO(g) + H2O(g) ＝CO2(g) + H2(g)∆H ＝˗41.0 kJ·mol－1，甲烷与水蒸气反应生成CO2和H2的热化学方程式为________。

（2）在催化剂的作用下，200~300℃时，合成反应器内发生反应：ⅰ. CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)∆H＜0，ⅱ.CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g) + H2O(g)∆H＜0。

①一段时间内，记录合成反应器出、入口样品的温度，数据如图所示。曲线_________是合成反应器出口样品的温度。

②如果你是工程师，请对合成反应器中压强的控制提出建议并说明理由：_______。合成反应器中有少量的副反应，会生成二甲醚（CH3OCH3）、甲酸甲酯等。已知沸点：甲醇 64.7℃；二甲醚 -24.9℃；甲酸甲酯32.0℃。

③CO和H2生成二甲醚的化学方程式是_________。

④从合成反应器出来的产品经分离提纯可以得到甲醇，请简述该方法_______。

Ⅱ．下图为甲醇燃料电池的示意图。

（3）①负极的电极反应式是_______。

②质子交换膜材料的合成是燃料电池的核心技术。我国科研人员研发的一种质子交换膜材料的结构片段如下，它由三种单体缩聚而成。

已知：ROH + R’Cl → R—O—R’ + HCl，单体的结构简式是：　 、 _____、___。

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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。

CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) △H=+206.1KJ/mol

（1）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)，测得CH4(g)和H2(g)的物质的量浓度随时间变化如下表所示：

①计算该反应第一次达平衡时的平衡常数计算式K=＿＿＿＿＿＿＿

②3min时改变的反应条件可能是＿＿＿＿＿＿＿＿（只填一种条件的改变即可）。

（2）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。

（3） 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，负极的电极反应式为 ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

②设装置中盛有的 KOH溶液，在反应后恰好生成KHCO3溶液，则该溶液中各离子浓度由大到小的关系为＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

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