（15分）将水煤气化转化成合成气，然后合成各种油品和石化产品是化工的极为重要的领域。除去水...

（15分）将水煤气化转化成合成气，然后合成各种油品和石化产品是化工的极为重要的领域。除去水蒸气后的水煤气主要含H₂、CO、CO₂及少量的H₂S、CH₄，继续除去H₂S后，可采用催化或非催化转化技术，将CH₄转化成CO，得到CO、CO₂和H₂的混合气体，是理想的合成甲醇原料气。

（1）制水煤气的主要化学反应方程式为：C(s)+H₂O(g)     CO(g)+H₂(g)，此反应是吸热反应。

①此反应的化学平衡常数表达式为________；

②下列能增大碳的转化率的措施是________；

A．加入C（s）           B．加入H₂O（g）       C．升高温度               D．增大压强

（2）将CH₄转化成CO，工业上常采用催化转化技术，其反应原理为：

       CH₄(g)+3/2O₂(g)       CO(g)+2H₂O(g)    △H=-519kJ/mol。工业上要选择合适的催化剂，分别对X、Y、Z三种催化剂进行如下实验（其他条件相同）

①X在750℃时催化效率最高，能使正反应速率加快约3×10⁵倍；

②Y在600℃时催化效率最高，能使正反应速率加快约3×10⁵倍；

③Z在440℃时催化效率最高，能使逆反应速率加快约1×10⁶倍；

已知根据上述信息，你认为在生产中应该选择的适宜催化剂是________（填“X”或“Y”或“Z”），选择的理由是________；

（3）合成气经压缩升温后进入甲醇合成塔，在催化剂作用下，进行甲醇合成，主要反应如下：

       2H₂(g)+CO(g)      CH₃OHg); △H=-90.8kJ·mol^-1，T℃下此反应的平衡常数为160。此温度下，在密闭容器中开始只加入CO、H₂，反应10min后测得各组分的浓度如下：

①该时间段内反应速率v(H₂)=________mol^-1·L^-1·min^-1。

②比较此时正、逆反应速率的大小：________（填“>”、“<”或“=”）

（4）生产过程中，合成气要进行循环，其目的是________。

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将水煤气转化成合成气，然后合成各种油品和石化产品是化工的极为重要的领域。除去水蒸气后的水煤气主要含H2、CO、CO2及少量的H2S、CH4，继续除去H2S后，可采用催化或非催化转化技术，将CH4转化成CO，得到CO、CO2和H2的混合气体，是理想的合成甲醇原料气。

(1)制水煤气的主要化学反应方程式为：C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)，此反应是吸热反应。

①此反应的化学平衡常数表达式为　　　　　　　 。

②下列能增大碳的转化率的措施是　　　　　 。

A．加入C(s)　　　 B．加入H2O(g)　　　　　　　 C．升高温度　　　　 D．增大压强

(2)将CH4转化成CO，工业上常采用催化转化技术，其反应原理为：CH4(g)+3/2O2(g) CO(g)+2H2O(g)　 ΔH=-519 kJ/mol。工业上要选择合适的催化剂，分别对X、Y、Z三种催化剂进行如下实验(其他条件相同)

①X在750℃时催化效率最高，能使正反应速率加快约3×105倍；

②Y在600℃时催化效率最高，能使正反应速率加快约3×105倍；

③Z在440℃时催化效率最高，能使逆反应速率加快约1×106倍；

已知根据上述信息，你认为在生产中应该选择的适宜催化剂是　　　　　　 (填“X”、“Y”或“Z”)，选择的理由是　　　　　　 。

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将煤气化转化成合成气，然后通过一碳化工路线合成各种油品和石化产品是一碳化工的极为重要的领域，具有广阔的前景，在未来相当一段时期将成为一碳化工的主要领域。

除去水蒸气后的水煤气含55～59%的H₂，15～18%的CO，11～13%的CO₂，少量的H₂S、CH₄，除去H₂S后，可采用催化或非催化转化技术，将CH₄转化成CO，得到CO、CO₂和H₂的混合气体，是理想的合成甲醇原料气，即可进行甲醇合成。

（1）制水煤气的主要化学反应方程式为：C（s）+H₂O（g）CO（g）+H₂（g），此反应是

吸热反应。

① 此反应的化学平衡常数表达式为，________ ；

②下列能增大碳的转化率的措施是________ ；

A．加入C（s）     B．加入H₂O（g）     C．升高温度     D．增大压强

（2）将CH₄转化成CO，工业上常采用催化转化技术，其反应原理为：

CH₄ (g)+3/2O₂ (g)CO (g)+2H₂O (g)   △H=－519KJ/mol。工业上要选择合适的催化剂，分别对X、Y、Z三种催化剂进行如下实验（其他条件相同）

① X在T₁℃时催化效率最高，能使正反应速率加快约3×10⁵倍；

② Y在T₂℃时催化效率最高，能使正反应速率加快约3×10⁵倍；

③ Z在T₃℃时催化效率最高，能使逆反应速率加快约1×10⁶倍；

已知：T₁＞T₂＞T₃，根据上述信息，你认为在生产中应该选择的适宜催化剂是________（填“X”或“Y”或“Z”），选择的理由是________；

（3）合成气经压缩升温后进入10m³甲醇合成塔，在催化剂作用下，进行甲醇合成，主要反应如下：

2H₂(g) + CO(g) CH₃OH(g)；ΔH ＝－90.8kJ·mol^－1，T₄℃下此反应的平衡常数为160。此温度下，在密闭容器中加入CO、H₂，反应到某时刻测得各组分的浓度如下：

① 比较此时正、逆反应速率的大小：v_正________v_逆 （填“>”、“<”或“＝”)。

② 若加入CO、H₂后，在T₅℃反应10min达到平衡，c(H₂)＝0.4 mol·L^－1，则该时间内反应速率v(CH₃OH) ＝________mol^－1·(Lmin)^－1。

（4）生产过程中，合成气要进行循环，其目的是________。

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水煤气变换[CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)]是重要的化工过程，主要用于合成氨、制氢以及合成气加工等工业领域中。回答下列问题：

（1）Shibata曾做过下列实验：①使纯H2缓慢地通过处于721 ℃下的过量氧化钴CoO(s)，氧化钴部分被还原为金属钴(Co)，平衡后气体中H2的物质的量分数为0.0250。

②在同一温度下用CO还原CoO(s)，平衡后气体中CO的物质的量分数为0.0192。

根据上述实验结果判断，还原CoO(s)为Co(s)的倾向是CO_________H2（填“大于”或“小于”）。

（2）721 ℃时，在密闭容器中将等物质的量的CO(g)和H2O(g)混合，采用适当的催化剂进行反应，则平衡时体系中H2的物质的量分数为_________（填标号）。

A．＜0.25　　　　　 B．0.25　　　　　　 C．0.25~0.50　　　　　 D．0.50　　　　　 E．＞0.50

（3）我国学者结合实验与计算机模拟结果，研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程，如图所示，其中吸附在金催化剂表面上的物种用标注。

可知水煤气变换的ΔH________0（填“大于”“等于”或“小于”），该历程中最大能垒（活化能）E正=_________eV，写出该步骤的化学方程式_______________________。

（4）Shoichi研究了467 ℃、489 ℃时水煤气变换中CO和H2分压随时间变化关系（如下图所示），催化剂为氧化铁，实验初始时体系中的PH2O和PCO相等、PCO2和PH2相等。

计算曲线a的反应在30~90 min内的平均速率(a)=___________kPa·min−1。467 ℃时PH2和PCO随时间变化关系的曲线分别是___________、___________。489 ℃时PH2和PCO随时间变化关系的曲线分别是___________、___________。

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水煤气变换[CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)]是重要的化工过程，主要用于合成氨、制氢以及合成气加工等工业领域中。回答下列问题：

（1）Shibata曾做过下列实验：①使纯H2缓慢地通过处于721 ℃下的过量氧化钴CoO(s)，氧化钴部分被还原为金属钴(Co)，平衡后气体中H2的物质的量分数为0.0250。

②在同一温度下用CO还原CoO(s)，平衡后气体中CO的物质的量分数为0.0192。

根据上述实验结果判断，还原CoO(s)为Co(s)的倾向是CO_________H2（填“大于”或“小于”）。

（2）721 ℃时，在密闭容器中将等物质的量的CO(g)和H2O(g)混合，采用适当的催化剂进行反应，则平衡时体系中H2的物质的量分数为_________（填标号）。

A．＜0.25　　　　　 B．0.25　　　　　　 C．0.25~0.50　　　　　 D．0.50　　　　　 E．＞0.50

（3）我国学者结合实验与计算机模拟结果，研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程，如图所示，其中吸附在金催化剂表面上的物种用标注。

可知水煤气变换的ΔH________0（填“大于”“等于”或“小于”），该历程中最大能垒（活化能）E正=_________eV，写出该步骤的化学方程式_______________________。

（4）Shoichi研究了467 ℃、489 ℃时水煤气变换中CO和H2分压随时间变化关系（如下图所示），催化剂为氧化铁，实验初始时体系中的PH2O和PCO相等、PCO2和PH2相等。

计算曲线a的反应在30~90 min内的平均速率(a)=___________kPa·min−1。467 ℃时PH2和PCO随时间变化关系的曲线分别是___________、___________。489 ℃时PH2和PCO随时间变化关系的曲线分别是___________、___________。

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水煤气变换是重要的化工过程，主要用于合成氨、制氢以及合成气加工等工业领域中。回答下列问题：

（1）该反应的平衡常数的表达式为________。

（2）我国学者结合实验与计算机模拟结果，研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程，如下图所示，其中吸附在金催化剂表面上的物种用标注。

可知水煤气变换的________填“”“”或“”,该历程中最大能垒活化能________eV。

（3）已知800℃时， 。800℃时，在密闭容器中将等物质的量的和混合，采用适当的催化剂进行反应，则平衡时体系中的物质的量分数为________保留2位有效数字。

（4）Shoichi研究了467℃、489℃时水煤气变换中CO和分压随时间变化关系如图所示，催化剂为氧化铁，实验初始时体系中的和相等、和相等，已知在467℃和489℃时，平衡常数K均大于1。

①计算在30—90min内，曲线a的反应的平均速率________，曲线b的反应的平均速率________（保留两位有效数字），据此推测：曲线a、b对应的温度________（填“相同”或“不相同”）。

②该反应在不同温度下的平衡常数：K(467℃)________ K(489℃)填“”或“”，曲线a对应的温度________填“467”或“489”。

③许多实验表明，其他条件相同时，升高温度反应速率增大，降低温度反应速率减小。试分析在30—90min，的原因是________。

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水煤气变换[CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)]是重要的化工过程，主要用于合成氨、制氢以及合成气加工等工业领域中。回答下列问题：

（1）我国学者结合实验与计算机模拟结果，研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程，如图所示，其中吸附在金催化剂表面上的物种用标注。

该历程中决速步骤的化学方程式为__（方程式两边若有相同物料不用约简）。水煤气变换反应的热化学方程式为__。

（2）t1℃时，密闭容器中，通入一定量的CO和H2O，发生水煤气变换反应，容器中各物质浓度(单位：mol·L-1)变化如下表所示：

①一定处于平衡状态的时间段为__。

②5～6min时间段内，平衡移动方向为__(填“向左移动”或“向右移动”)，根据表中数据判断，平衡移动的原因是__(填字母编号)。

a.增加了H2O(g)的量　　　　 b.增加氢气浓度　　　　 c.使用催化剂　　　　 d.降低温度

③t2℃时(t2＞t1)，在相同条件下发生上述反应，达平衡时，CO浓度__c1(填“＞”“＜”或“=”)。

（3）已知反应Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g)的平衡常数随温度变化情况如图所示：

①该反应是__(填“吸热”或“放热”)反应。

②若T1时水煤气变换反应的平衡常数等于0.5，则T1时FeO(s)+H2(g)Fe(s)+H2O(g)的平衡常数为__。

（4）水煤气可做燃料电池的燃料。一种熔融碳酸盐燃料电池的工作原理如图所示。电极A上H2参与的电极反应为__。假设催化炉产生的CO与H2物质的量之比为1︰2。电极A处产生的CO2有部分参与循环利用，其利用率为__。

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（共14分）氨是一种重要的化工产品，是氮肥工业、有机合成工业以及制造硝酸、铵盐和纯碱等的原料。

（1）以氨为燃料可以设计制造氨燃料电池，因产物无污染，在很多领域得到广泛应用。若电极材料均为惰性电极，KOH溶液作电解质溶液，则该电池负极电极反应式为　　　　　　　 。

（2）在一定温度下，在固定体积的密闭容器中进行可逆反应：N2+3H22NH3。该可逆反应达到平衡的标志是________________。

A．3v(H2)正=2v(NH3)逆

B．单位时间生成m mol N2的同时消耗3m mol H2

C．容器内的总压强不再随时间而变化

D．混合气体的密度不再随时间变化

E．a molN≡N键断裂的同时，有6amolN—H键断裂

F．N2、H2、NH3的分子数之比为1∶3∶2

（3）某化学研究性学习小组模拟工业合成氨的反应。在容积固定为2L的密闭容器内充入1molN2和3molH2，加入合适催化剂（体积可以忽略不计）后在一定温度压强下开始反应，并用压力计监测容器内压强的变化如下：

则从反应开始到25min时，以N2表示的平均反应速率=　　　　　　 ；该温度下平衡常数K=　　　　　　　 ；

（4）以CO2与NH3为原料合成尿素[化学式为CO(NH2)2]的主要反应如下，已知：

①2NH3(g)+CO2(g) == NH2CO2 NH4(s)　　　　 △H= —l59.5 kJ/mol

②NH2CO2NH4(s) CO(NH2)2(s)+H2O(g)　　 △H=+116.5 kJ/mol

③H2O(1) == H2O(g)　　　　　　　　　　　　　　　 △H=+44.0kJ/mol

写出CO2与NH3合成尿素和液态水的热化学反应方程式　　　　　　　　　　　　　　　　　 ；

对于上述反应②在密闭容器中将过量NH2CO2NH4固体于300K下分解，平衡时P[H2O(g)]为a Pa，若反应温度不变，将体系的体积增加50%，则P[H2O(g)]的取值范围是_________________（用含a的式子表示）。（分压=总压×物质的量分数）

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高炉煤气为炼铁过程中产生的副产品，主要成分为CO、CO2、N2等，其中CO含量约占25%左右。

（1）研究表明，由CO可以直接合成多种化工产品，如生产甲醇。

已知：2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l)  △H=－1453kJ·mol-1

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

CO(g)+2H2(g)=CH3OH(l)    △H=-128.1kJ·mol-1。则CO(g)燃烧热为__________kJ·mol-1。

（2）人体中肌红蛋白(Mb)与血红蛋白（Hb）的主要功能为运输氧气与二氧化碳。肌红蛋白(Mb)可以与小分子X（如氧气或一氧化碳）结合，反应方程式为：Mb（aq）+X（g）MbX（aq）

①通常用p 表示分子X 的压力，p0 表示标准状态大气压，若X 分子的平衡浓度为p/p0，写出上述反应的平衡常数表达式：K=__________．请用p/p0 及K 表示吸附小分子的肌红蛋白（MbX）占总肌红蛋白的比例__________。

②在常温下，肌红蛋白与CO 结合反应的平衡常数K（CO）远大于与O2结合的平衡常数K（O2），下图最能代表结合率（f）与此两种气体压力（p）的关系的是____________

③人体中的血红蛋白（Hb）同样能吸附O2、CO2和H+，相关反应方程式及其化学平衡常数分别是：

Ⅰ.Hb（aq）+H+（aq）HbH+（aq）；K1

Ⅱ.HbH+（aq）+O2（g）HbHO2（aq）+H+；K2

Ⅲ.Hb（aq）+O2（g）HbO2（aq）K3

Ⅳ.HbO2（aq）+H+（aq）+CO2（g）Hb（H+）CO2（aq）+O2（g）；△H4

则K3=__________（用K1、K2表示），若低温下反应Ⅳ能自发进行，则该反应△H____0，△S__0（填“＞”“＜”或“=”）

（3）CO2的处理 方法有多种，将少量CO2气体通入石灰乳中充分反应，达到平衡后，测得溶液中c(OH-)=cmol/L,则c(CO32-)=_____mol/L（用含a、b、c的代数式表示）。（已知Kap(CaCO3)=a,Kap[Ca(OH)2]=b）

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氨是最重要的化工产品之一。

（1）已知合成氨的反应是一个典型的可逆反应，在一个一定容积的密闭容器中加入1 mol 氮气和3mol 氢气，在一定条件下发生反应合成氨气，当反应物转化率达10%时，测得放出的热量为9.24kJ，请写出该条件下合成氨反应的热化学方式：　 　　　　　　 　　　 。

（2）CO对合成氨的催化剂有毒害作用，常用乙酸二氨合铜(Ⅰ)溶液来吸收原料气中CO，其反应原理为[Cu(NH3)2CH3COO](l)＋CO(g)＋NH3(g)[Cu(NH3)3]CH3COO·CO(l) ΔH<0

吸收CO后的乙酸铜氨液经过适当处理后又可再生，恢复其吸收CO的能力以供循环使用，再生的适宜条件是__________。(填字母)

A．高温、高压　　 B．高温、低压　　 C．低温、低压　　 D．低温、高压

（3）用氨气制取尿素[CO(NH2)2]的反应为2NH3(g)＋CO2(g)CO(NH2)2(l)＋H2O(g) ΔH<0

某温度下，向容积为100L的密闭容器中通入4molNH3和2molCO2，该反应进行到40s时达到平衡，此时CO2的转化率为50%。该温度下此反应平衡常数K的值为__________。右图中的曲线表示该反应在前25s内的反应进程中的NH3浓度变化。若反应延续至70s，保持其他条件不变情况下，请在图中用实线画出使用催化剂时该反应的进程曲线。

（4）将尿素施入土壤后，大部分是通过转化为碳酸铵或碳酸氢铵后才被作物所利用，尿素分子在微生物分泌的脲酶作用下，转化为碳酸铵。已知弱电解质在水中的电离平衡常数(25℃)如下表：

现有常温下0.1mol·L－1的(NH4)2CO3溶液，

①你认为该溶液呈__________(填“酸”、“中”或“碱”性)，原因是__________________。

②就该溶液中粒子之间有下列关系式，你认为其中不正确的是_________。

A．c(NH4＋)>c(CO32－)>c(OH-)>c(H+)

B．c(NH4＋)＋c(H＋)＝c(HCO3－)＋c(OH－)＋c(CO32－)

C．c(CO32－)＋c(HCO3－)＋c(H2CO3)＝0.1mol·L－1

D．c(NH4＋)＋c(NH3·H2O)＝2c(CO32－)＋2c(HCO3－)＋2c(H2CO3)

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