（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...

（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）。

高三化学填空题困难题查看答案及解析

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)

高三化学选择题困难题查看答案及解析

CO2和甲烷催化合成CO和H2是CO2资源化利用的有效途径。主要反应为

Ⅰ：CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g)　　　 △H=+247kJ/mol

（1）已知CH4(g)+H2O(g) CO(g)+H2(g)　　　　 △H=+206kJ/mol

写出CH4和水蒸气反应生成CO2的热化学方程式_________。

（2）在恒温、恒容的密闭容器中发生反应I，下列选项能够说明反应I达到平衡状态的是______。

A.混合气体的密度不变

B.混合气体的总压强不变

C.CH4、CO2、CO、H2的物质的量之比为1:1:2:2

D.3V正(H2)=V逆(CH4)

E.混合气体的平均相对分子质量不变

（3）催化合成的温度通常维持在550-750℃之间，从反应速率角度分析其主要原因可能是_________。

（4）将CH4与CO2各1mol充入某密闭容器中，发生反应I。100Kpa时，反应I到达平衡时CO2的体积分数与温度的关系曲线如图所示。

①图中A、B、C三点表示不同温度、压强下达到平衡时CO2的体积分数，则______点对应的平衡常数最小，判断依据是________；__________点对应的压强最大。

②300℃，100Kpa下，该容器中反应I经过40min达到平衡，计算反应在0-40min内的平均反应速率为v(CO2)=_________mol/min（结果保留两位有效数字），该温度下的压强平衡常数Kp=________。

（用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数）

高三化学简答题困难题查看答案及解析

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

高三化学选择题困难题查看答案及解析

甲烷水蒸气重整制取的合成气可用于熔融碳酸盐燃料电池。

（1）制取合成气的反应为CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)H ＝＋206 kJ/mol。

向体积为2 L密闭容器中，按n(H2O)∶n(CH4)＝1投料：

a.保持温度为T1时，测得CH4(g)的浓度随时间变化曲线如图1所示。

b.其他条件相同时，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2所示。

①结合图1，写出反应达平衡的过程中的能量变化：______kJ。

②在图1中画出：起始条件相同，保持温度为T2(T2＞ T1)时， c(CH4)随时间的变化曲线______。

③根据图2判断：

ⅰ. a点所处的状态不是化学平衡状态，理由是_______。

ⅱ. CH4的转化率：c＞b，原因是________。

（2）熔融碳酸盐燃料电池的结构示意图如下。

①电池工作时，熔融碳酸盐中CO32-移向________(填“电极A”或“电极B”)

②写出正极上的电极反应：________。

（3）若不考虑副反应，1 kg甲烷完全转化所得到的合成气全部用于燃料电池中，外电路通过的电子的物质的量最大为_____mol。

高三化学综合题中等难度题查看答案及解析

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

高三化学选择题中等难度题查看答案及解析

（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。

高三化学填空题简单题查看答案及解析

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？

高三化学填空题中等难度题查看答案及解析

高三化学解答题中等难度题查看答案及解析

CH4和H2O在一定条件下, 可以转化为合成一系列有机化合物、氨的重要原料(CO+H2)，这种方法称作甲烷水蒸气重整法制合成气，其能量变化如图:

（1）甲烷水蒸气重整法制合成气的热化学方程式为_______；该反应只有在_____（填“高温”、“低温”或“常温”）才自发进行。

（2）下列有关甲烷水然气重整法制合成气的说法正确的是_____（填字母）。

A.相同条件下，该反应的逆反应更易发生

B.恒温恒容时充入一定量CO2，可促进CH4转化并可调节CO和H2的比例

C.若反应的高效催化剂为A，则A一定是CO和H2合成CH4的高效催化剂

D.恒温时向上述平衡体系中充入少量Ar，平衡一定不移动

E.有副反应：H2O+COCO2+H2

（3）在恒容密闭容器中充入2mol的CH4和H2O(g)混合气体，且CH4和H2O(g)的物质的量之比为x，相同温度下测得H2平衡产率与x的关系如图所示。请问a、b两点比较（填“>”、“<”、“=”）；CH4的转化率a点____b点，a点CH4的浓度_____b点H2O(g)的浓度，氢气的产率a点_____b点。

（4）当充入CH4和H2O(g)物质的量之比1:2.2时，温度、压强p对平衡时CO体积分数φ(CO)的影响如图，则压强由大到小的排序是_____；当T<450℃和T≥1000℃时，压强p对φ(CO)几乎无影响的原因是_____________________。

（5）在下图左室充入1molCH4和H2O(g)混合气体(物质的量之比为1:1)，恒温条件下反应建立平衡，测得CH4的转化率为50%，则其平衡常数为_________ 。

高三化学简答题中等难度题查看答案及解析