（10分）将CH4与H2O(g)通入聚焦太阳能反应器，发生反应：CH4(g)+H2O(g)...

高二化学解答题中等难度题查看答案及解析

（10分）将CH₄与H₂O(g)通入聚焦太阳能反应器，发生反应：CH₄(g)+H₂O(g)CO(g)+3H₂(g)

（1）某温度下将等物质的量的CH₄和H₂O(g)充入密闭容器中，使容器体积为2L, 控制容器体积不变，3min时反应达到平衡，平衡常数K=27，此时测得CO的物质的量为0.20mol，求①3min内H₂的生成速率②CH₄的平衡转化率（计算结果保留两位有效数字）。（需有计算过程）

（2）若和（1）相同的初始条件，但在恒压条件下进行该反应，则达平衡时，CH₄的转化率与（1）的比较，是（      ）

A.增大          B.减小          C. 相等          D.无法确定

高二化学计算题简单题查看答案及解析

I．氢气是一种清洁能源，其来源可以是：

途径1．用太阳能分解水生成氢气　　 途径2．用聚焦太阳能反应器发生以下反应：CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)　 ΔH＝＋206 kJ·mol－1

已知：在25℃、101kPa时　 2CO(g)+ O2 (g) ===2CO2(g) ΔH＝－566.0 kJ·mol－1

（1）在25℃、101kPa时，1克H2完全燃烧生成气态水时放热120.9kJ热量。补全该反应的热化学方程式：2H2（g）+O2（g）===2H2O（g）ΔH =_________

（2）已知拆开与形成1mol化学键需要相同的能量，途径2中，拆开1mol H－H键需能量是ckJ、1molH－O键是bkJ、1mol C－H键是akJ，则拆开1mol CO(g)化学键需要能量是_______kJ （用含字母的式子表示）

（3）CH4燃烧生成CO2和气态H2O的热化学方程式为__________

II．用酸性氢氧燃料电池为电源进行电解的实验装置如图所示。

（4）燃料电池工作时，正极反应为：______________。

（5）U型管中装CuSO4溶液时，a、b两极均是石墨，在相同条件下a极产生的气体与电池中消耗的H2体积比是：________。

（6）U型管中装饱和NaCl水溶液时，电解总反应的离子方程式是______________。

（7）用惰性电极电解M（NO3）x的水溶液，当阴极上增重m克时，在阳极上同时产生nL氧气（标准状况），从而可知M的相对原子质量是_________。（用含字母的式子表示）

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能源是人类共同关注的重要问题，甲烷是一种洁净的能源。

(1)甲烷不仅能用作燃料，还可用于生产合成气(CO和H2)。CH4与H2O(g)通入聚焦太阳能反应器，发生反应CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)△H1。已知某些化学键的键能数据如下表：

则△H1=___________kJ·mol－1

(2)用合成气生成甲醇的反应为：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H2，在2L恒容密闭容器中，按物质的量之比1：2充入CO和H2，测得CO的平衡转化率与温度和压强的关系如下图所示，

200℃时n(H2)随时间的变化如下表所示

①△H2___________0(填“>”“<”或“=”)

②下列说法正确的是___________(填字母序号)。

a.达平衡后往容器中充入稀有气体，压强增大，平衡向正反应方向移动

b.降低温度，该反应的平衡常数变大

C.容器内气体密度不变，反应达到最大限度

d.图中压强p1>p2

③200℃时，该反应的平衡常数K=___________。

(3)甲烷、氧气和KOH溶液可组成燃料电池。则此燃料电池工作时，通入甲烷的电极为___________极，其电极反应式为______________________，通入氧气的电极反应式为：___________。

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（10分）请回答下列问题：

（1）CH4和H2O在催化剂表面发生反应CH4＋H2O(g) CO＋3H2，该反应在不同温度下的化学平衡常数如下表：

①该反应是________(填“吸热”或“放热”)反应

②T ℃时，向1 L密闭容器中投入1 mol CH4和1 mol H2O(g)，5小时后测得反应体系达到平衡状态，此时c(CH4)＝0.5 mol·L－1，计算该温度下CH4＋H2O(g)CO＋3H2的平衡常数K＝______，该温度下达到平衡时H2的平均生成速率为_______________

（2）常温下，取pH＝2的盐酸和醋酸各100 mL，向其中分别加入适量的Zn粒，反应过程中两溶液的pH变化如图所示。则图中表示醋酸pH变化曲线的是________(填“A”或“B”)。设盐酸中加入的Zn粒质量为m1，醋酸中加入的Zn粒质量为m2。则m1________m2(填“<”、“＝”或“>”)。

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CH4和H2O（g）可发生催化重整反应：CH4（g）+H2O（g）CO（g）+3H2（g）。

（1）每消耗8g CH4转移的电子的数目为　　　　　　　　　　 。

（2）已知：①2CO（g）+O2（g）=2CO2（g） △H1=akJ·mol－1

②CO（g）+H2O（g）=CO2（g）+H2（g） △H2=bkJ·mol－1

③CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（g） △H3=ckJ·mol－1

④CH4（g）+H2O（g）CO（g）+3H2（g） △H4

由此计算△H4=　　　　　　　　 kJ·mol－1。

（3）T℃时，向1L恒容密闭容器中投入1molCH4和1molH2O（g），发生反应：CH4（g）+H2O（g）CO（g）+3H2（g），经过tmin，反应达到平衡。已知平衡时，c（CH4）=0.5mol·L－1。

①0～tmin内，该反应的平均反应速率v（H2）=　　　　　　　 。②T℃时，该反应的平衡常数K=　　　　　　 。

③当温度升高到（T+100）℃时，容器中c（CO）="0.75" mol·L－1，则该反应是　　　　　　 反应（填“吸热”或“放热”）。

（4）已知熔融碳酸盐燃料电池的工作原理示意图如下：

①放电过程中K+和Na+向电极　　　　　　　　　 （填“A”或“B”）移动。

②该电池的负极反应式为　　　　　　　　　　　 。

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一定条件下，CH4与H2O(g)发生反应：CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)。设起始=Z，在恒压下，平衡时(CH4)的体积分数与Z和T（温度）的关系如图所示。下列说法正确的是

A.该反应的焓变ΔH＜0

B.图中Z的大小为b＞3＞a

C.图中X点对应的平衡混合物中=3

D.温度不变时，图中X点对应的平衡在加压后(CH4)减小

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一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图。下列有关该电池的说法正确的是(　　)

A. 反应CH4+H2O==3H2+CO，每消耗11.2L CH4转移3mol电子

B. 电极B上发生的电极反应为O2＋2CO2＋4e-==2CO32-

C. 电池工作时，电子通过熔融盐由电极B向电极A移动

D. 电极A上CO参与的电极反应为CO＋4OH- —2e- == CO32-＋2H2O

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CH4和H2O（g）可发生催化重整反应：CH4（g）+H2O（g）CO（g）+3H2（g）。

（1）每消耗8g CH4转移的电子的数目为________________。

（2）已知：①2CO（g）+O2（g）=2CO2（g） △H1=akJ·mol－1

②CO（g）+H2O（g）=CO2（g）+H2（g）△H2=bkJ·mol－1

③CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（g） △H3=ckJ·mol－1

④CH4（g）+H2O（g）CO（g）+3H2（g） △H4

由此计算△H4=_____________kJ·mol－1。

（3）T℃时，向1L恒容密闭容器中投入1molCH4和1molH2O（g），发生反应：CH4（g）+H2O（g）CO（g）+3H2（g），经过tmin，反应达到平衡。已知平衡时，c（CH4）=0.5mol·L－1。

①0～tmin内，该反应的平均反应速率v（H2）=___________。

②T℃时，该反应的甲烷的转化率是_________。

③下列表述能作为反应达到化学平衡状态的标志是_____________。

a.反应速率v(CH4)：v(H2) =1：3　　　　　　　　　　　　 b．各组分的物质的量浓度不再改变

c.混合气体的平均相对分子质量不再改变　　　　　　　　 d．混合气体的密度不变

e.单位时间内生成n molH2O的同时，生成3n mol H2 f．单位时间内4mol C—H键断裂的同时2mol O—H键也断裂

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一定条件下，CH4与H2O(g)发生反应:CH4(g)+H2O(g)⇌CO（g）+3H2（g）.设起始n(H2O)/n(CH4)=Z，在恒压下，平衡时CH4的体积分数φ（CH4）与Z和T（温度）的关系如图所示，下列说法正确的是

A. 该反应的焓变△H>0

B. 图中Z的大小为a>3>b

C. 图中X点对应的平衡混合物中n(H2O)/n(CH4)=3

D. 温度不变时，图中X点对应的平衡在加压后φ（CH4）减小

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