已知甲烷在不同条件下有两种热分解反应：①CH4(g)C(s)＋2H2(g)；②2CH4(g...

已知甲烷在不同条件下有两种热分解反应：

①CH4(g)C(s)＋2H2(g)；②2CH4(g)C2H2(g)＋3H2(g)。

现将两份标准状况下等体积的甲烷分别通入两个容积可变的密闭容器中，按①式和②式热解，待完全反应后，恢复至标准状况，则两容器中气体体积关系正确的是(　　)

A. ①和②相等　　 B. ①小于②　　 C. ①大于②　　 D. 无法判断

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CH4、CH3OH、CO等都是重要的能源，也是重要的化工原料。

（1）已知25℃、101kPa时，1g甲烷完全燃烧生成CO和液态水时放出38kJ热量，则该条件下反应2CH4(g)+3O2(g) =2CO(g)+4H2O(l)的ΔH=___。

（2）为倡导“节能减排”和“低碳经济”，降低大气中CO2的含量，有效地开发利用CO2，工业上可以用CO2来生产甲醇燃料。在体积为2L的密闭容器中，充入lmolCO2和3molH2，一定条件下发生反应：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)。经测得CH3OH和CO2的物质的量随时间变化如图所示。

①从反应开始到平衡，CO2的平均反应速率v(CO2)=___。

②达到平衡时，H2的转化率为___。

（3）工业上也可以用CO和H2为原料制备CH3OH，反应方程式为：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)，在一体积固定的密闭容器中投入一定量的CO和否H2气体进行上述反应。下列叙述中能说明上述反应达到平衡状态的是___。

A.反应中CO与CH3OH的物质的量之比为1：1

B.混合气体的压强不随时间的变化而变化

C.单位时间内每消耗1molCO，同时生成1molCH3OH

D.CH3OH的质量分数在混合气体中保持不变

（4）从烟道气中回收硫是有效处理SO2大气污染的有效方法之一，该方法是在催化剂、773K条件下，CO与SO2反应生成CO2和硫蒸气，该反应体系中各组分的物质的量与反应时间的关系如图所示，写出该反应的化学方程式：___。

（5）近几年来关于氮污染的治理倍受关注。向工业废水中加入次氯酸钠溶液，可将其中的NH4+完全转化为N2，而次氯酸钠被还原为NaCl。写出上述反应的离子方程式：___。

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中科院一项最新成果实现了甲烷高效生产乙烯，甲烷在催化作用下脱氢，在气相中经自由基偶联反应生成乙烯，其反应如下：2CH4(g)⇌C2H4(g)＋2H2(g)　ΔH＞0

（1）已知相关化学键的键能如上表，甲烷制备乙烯反应的ΔH＝____________ (用含a、b、c、d的代数式表示)。

（2）T1温度时，向1 L的恒容反应器中充入2mol CH4 ，仅发生上述反应，反应过程中 0～15min CH4的物质的量随时间变化如图1，测得10～15min时H2的浓度为1.6mol/L。

①0～10min内CH4表示的反应速率为__________mol/(L·min)。

②若图1中曲线a、曲线b分别表示在温度T1时，使用质量相同但表面积不同的催化剂时，达到平衡过程中n(CH4)变化曲线，其中表示催化剂表面积较大的曲线是 ________ (填“a”或 “b”)。

③15min时，若改变外界反应条件，导致n(CH4)发生图1中所示变化，则改变的条件可能是_____________________________________(任答一条即可)。

（3）实验测得v正＝k正c2(CH4)，v逆＝k逆c(C2H4)·c2(H2)其中k正、k逆为速率常数仅与温度有关，T1温度时k正与k逆的比值为______ (填数值)。若将温度由T1升高到T2，则反应速率增大的倍数v正____v逆(填“>”“＝”或“<”)，判断的理由是_________________ 。

（4）科研人员设计了甲烷燃料电池并用于电解。如图2所示，电解质是掺杂了 Y2O3与 ZrO2的固体，可在高温下传导O2－。

①C极的Pt为______ 极(填“阳”或“阴” )。

②该电池工作时负极反应方程式为_____________________。

③用该电池电解饱和食盐水，一段时间后收集到标况下气体总体积为112mL，则阴极区所得溶液在25℃时pH＝_______ (假设电解前后NaCl溶液的体积均为500mL)。

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甲烷是一种高效清洁的新能源，0.25mol甲烷完全燃烧生成液态水时放出222.5kJ热量，则下列热化学方程式中正确的是(     )

A. 2CH4(g)＋4O2(g)==2CO2(g)＋4H2O(l)　 △H=+890kJ/mol

B. CH4(g)＋2O2(g)==CO2(g)＋2H2O(l)　 △H=-890kJ/mol

C. CH4(g)＋2O2(g)==CO2(g)＋2H2O(l)　 △H=+890kJ/mol

D. 2CH4(g)＋4O2(g)==2CO2(g)＋4H2O(l)　 △H=-890kJ/mol

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沼气是一种新能源，它的主要成分是甲烷。0.5 molCH4完全燃烧生成CO2和H2O时，放出445 KJ热量，则下列热化学方程式中正确的是

A．2CH4(g)＋4O2(g)==2CO2(g)＋4H2O(l) △H= + 890 KJ·mol－1

B．CH4(g)＋2O2(g)==CO2(g)＋2H2O(l) △H= + 890 KJ·mol－1

C．CH4(g)＋2O2(g)==CO2(g)＋2H2O(l) △H= - 890 KJ·mol－1

D．1/2CH4(g)＋O2(g)==1/2CO2(g)＋H2O(l) △H= - 890 KJ·mol－1

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航天飞机常采用新型燃料电池作为电能来源，燃料电池一般指采用H2、CH4、CO、C2H5OH等可燃物质与O2一起构成的电池装置。它可直接将化学能转化为电能，甲烷燃料电池以KOH溶液为电解质，其总反应的化学方程式为：CH4＋2O2＋2OH－=＋3H2O。

(1)负极上的电极反应为________。

(2)正极上的电极反应为________。

(3)消耗标准状况下的5.6 L O2时，有________ mol电子发生转移。

(4)开始放电时，正极附近溶液的pH________(填“增大”、“减小”或“不变”)。

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航天飞机常采用新型燃料电池作为电能来源，燃料电池一般指采用H2、CH4、CO、C2H5OH等可燃物质与O2一起构成的电池装置。它可直接将化学能转化为电能，甲烷燃料电池以KOH溶液为电解质，其总反应的化学方程式为：CH4＋2O2＋2OH－===CO32—＋3H2O。

(1)负极上的电极反应为____________________________________。

(2)消耗标准状况下的5.6 L O2时，有________ mol电子发生转移。

(3)开始放电时，正极附近溶液的pH________(填“增大”、“减小”或“不变”)。

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（6分）甲烷、一氧化碳和氢气、甲醇等既是重要的燃料也是重要的化工原料。

已知：

①2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　 ΔH1＝－571.6 kJ·mol－1

②CH4(g)＋O2(g)===CO(g)＋2H2(g)　 ΔH2＝－36 kJ·mol－1

③CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)　 ΔH3＝＋216 kJ·mol－1

（1）氢气的燃烧热为________，写出甲烷不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式： ________________。

（2）现有1 mol由H2O(g)与O2组成的混合气体，且O2的体积分数为x，将此混合气体与足量CH4充分反应。当x＝________时，反应②与③放出(或吸收)的总能量为0。若②反应过程中能量转化过程如图所示，下列有关说法中正确的是________。

A．E1＝36 kJ　 　　　　　　　　　 B．E2＝36 kJ

C．E1－E2＝36 kJ 　　　　 　　 D．E3－E1＝36 kJ

（3）工业上可通过CO和H2化合制得CH3OH：CO(g)＋2H2(g)＝CH3OH(g) ΔH1(CO结构式为C≡O)。又知某些化学键的键能(断开1 mol化学键时所需要的最低能量)数值如下表：

则ΔH1＝_______，在相应的反应条件下，将1 mol CO(g)与足量H2混合充分反应后，放出或吸收的热量　　　　 △H1。（用＞，＜或＝填空）

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甲烷、一氧化碳和氢气、甲醇等既是重要的燃料也是重要的化工原料。已知：

①2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH1＝－571.6 kJ·mol－1

②CH4(g)＋O2(g)===CO(g)＋2H2(g) ΔH2＝－36 kJ·mol－1

③CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g) ΔH3＝＋216 kJ·mol－1

（1）氢气的燃烧热为________________，写出甲烷不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式：____________________________。

（2）现有1 mol由H2O(g)与O2组成的混合气体，且O2的体积分数为x，将此混合气体与足量CH4充分反应。当x＝____________时，反应②与③放出(或吸收)的总能量为0。若②反应过程中能量转化过程如图所示，下列有关说法中正确的是________。

A．E1＝36 kJ 　　　　　　　　 B．E2＝36 kJ

C．E1－E2＝36 kJ 　　　　　　　　 D．E3－E1＝36 kJ

（3）工业上可通过CO和H2化合制得CH3OH：CO(g)＋2H2(g)=CH3OH(g) ΔH1(CO结构式为C≡O)。又知某些化学键的键能(断开1 mol化学键时所需要的最低能量)数值如下表：

则ΔH1＝____________________。

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