甲烷在日常生活及有机合成中用途广泛。某研究小组研究甲烷在高温下气相裂解反应的原理及其应用。...

甲烷在日常生活及有机合成中用途广泛。某研究小组研究甲烷在高温下气相裂解反应的原理及其应用。

(1)已知CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O　　　　 △H=- Q1kJ·mol-1

C2H2(g)+O2(g)=2CO2(g)+H2O(l)　　　　　　 △H=- Q2kJ·mol-1

H2(g)+ O2=(g)=H2O(l)　　　　　　　　　　　 △H=- Q3kJ·mol-1

则甲烷气相裂解反应：2CH4(g)=C2H2(g)+3H2(g)的△H=____________kJ·mol-1

(2)该研究小组在研究过程中得出当甲烷分解时，几种气体平衡时分压(Pa)与温度(℃)的关系如图所示。

①T1℃时，向2L恒容密闭容器中充入0.3molCH4，发生反应2CH4(g) C2H6(g)+2H2 (g)，达到平衡时，测得c(C2H4)=c(CH4)。该反应达到平衡时，CH4的转化率为_________________。

②对上述平衡状态，若改变温度至T2℃，经10s后再次达到平衡，c(CH4)=2c(C2H4)，则10s内C2H4平均反应速率r(C2H4) =__________，上述变化过程中T1______T2(填“>”或“<”)，判断理由是_________________。

③对于容器中发生的2CH4(g)C2H2(g)+3H2(g)，列式计算该反应在图中A点温度时的平衡常数K_____(用平衡分压代替平衡浓度)；(已知1g0.05=-1.3)。若只改变一个反应条件使该反应的平衡常数的K值变大。则该条件是：_________(填序号)

A.可能减小了C2H2的浓度　　　　 B.一定是升高了温度

C.可能增大了反应体系的压强　　　 D.可能使用了催化剂

高三化学填空题中等难度题查看答案及解析

乙炔(C2H2)在气焊、气割及有机合成中用途非常广泛，可由电石(CaC2)直接水化法或甲烷在1500℃左右气相裂解法生产。

(1)电石水化法制乙炔是将生石灰与焦炭在3000℃下反应生成CaC2，CaC2再与水反应即得到乙炔。CaC2与水反应的化学方程式为___________________________。

(2)已知：CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH1＝－890.3 kJ/mol

C2H2(g)＋2.5O2(g)===2CO2(g)＋H2O(l) ΔH2＝－1299.6 kJ/mol

2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH3＝－571.6 kJ/mol

则甲烷气相裂解反应：2CH4(g)===C2H2(g)＋3H2(g)的ΔH＝________kJ/mol。

(3)哈斯特研究得出当甲烷分解时，几种气体平衡时分压(Pa)与温度(℃)的关系如图所示。

①T1℃时，向1 L恒容密闭容器中充入0.3 mol CH4只发生反应2CH4(g) C2H4(g)＋2H2(g)，达到平衡时，测得c(C2H4)＝c(CH4)。该反应的ΔH_____0(填“>”或“<”)，CH4的平衡转化率为________。上述平衡状态某一时刻，若改变温度至T2℃，CH4以0.01 mol/(L·s)的平均速率增多，经t s后再次达到平衡，平衡时，c(CH4)＝2c(C2H4)，则T1_____(填“>” 或“<”)T2，t＝________s；

②列式计算反应2CH4(g) C2H2(g)＋3H2(g)在图中A点温度时的平衡常数K＝__________________(用平衡分压代替平衡浓度计算，lg0.05＝－1.3)；

③由图可知，甲烷裂解制乙炔有副产物乙烯生成，为提高甲烷制乙炔的转化率，除改变温度外，还可采取的措施有__________________。

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乙炔(C2H2)在气焊、气割及有机合成中用途非常广泛，可由电石(CaC2)直接水化法或甲烷在1500℃左右气相裂解法生产。

(1)电石水化法制乙炔是将生石灰与焦炭在3000℃下反应生成CaC2，CaC2再与水反应即得到乙炔。CaC2与水反应的化学方程式为____

(2)已知：CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(1)　　 △H1=－890.3kJ/mol

C2H2(g)+2.50(g)===2CO2(g)+H2O(1)　　 △H2=－1299.6J/mol

2H2(g)+O2(g)=2H2O(1)　　 △H3=－571.6kJ/mol

则甲烷气相裂解反应：2CH4(g)===C2H2(g)+3H2(g)的△H=_____kJ/mol。

(3)哈斯特研究得出当甲烷分解时，几种气体平衡时分压(Pa)与温度(℃)的关系如图所示。

①T1℃时，向1L恒容密闭容器中充入0.3 mol CH4只发生反应2CH4(g)C2H4(g)+2H2(g)，达到平衡时，测得c(C2H4)=c(CH4)。该反应的△H____0(填“>”或“<”)，CH4的平衡转化率为____%(保留3位有效数字)。上述平衡状态某一时刻，若改变温度至T2℃，CH4以0.01mol/(L·s)的平均速率增多，经ts后再次达到平衡，平衡时，c(CH4)=2c(C2H4)，则T1_____(填“>”或“<”)T2，t=______s。

②列式计算反应2CH4(g)C2H2(g)+3H2(g)在图中A点温度时的平衡常数K=____(用平衡分压代替平衡浓度计算，lg0.05=－1.3)。

③由图可知，甲烷裂解制乙炔有副产物乙烯生成，为提高甲烷制乙炔的转化率，除改变温度外，还可采取的措施有___________。

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运用化学反应原理研究碳、氮、硫的单质及其化合物的反应对缓解环境污染、能源危机具有重要意义。

I.氨为重要的化工原料，有广泛用途。

（1）合成氨中的氢气可由下列反应制取：

a. CH4(g)+H2O(g)⇌CO(g)+3H2(g)　 ∆H1=+216.4kJ/mol

b. CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)　　 ∆H2=-41.2kJ/mol

则反应CH4(g)+2H2O(g)⇌CO2(g)+4H2(g)　 ∆H=___。

（2）起始时投入氮气和氢气的物质的量分别为1mol、3mol，在不同温度和压强下合成氨。平衡时混合物中氨的体积分数与温度的关系如图。

①恒压时，反应一定达到平衡状态的标志是___(填序号)

A. N2和H2的转化率相等　　　　　　　　 B. 反应体系密度保持不变

C. 保持不变　　　　　　　　　　 D. =2

②P1___P2 (填“>”“=”或“<”，下同)；反应的平衡常数：B点___D点。

③C点H2的转化率为__；

Ⅱ.用间接电化学法去除烟气中NO的原理如图所示。

（3）已知阴极室溶液呈酸性，则阴极的电极反应式为____。反应过程中通过质子膜的H+为2mol时，吸收塔中生成的气体在标准状况下的体积为____L。

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运用化学反应原理研究碳、氮、硫的单质及其化合物的反应对缓解环境污染、能源危机具有重要意义。

I.氨为重要的化工原料，有广泛用途。

(1)合成氨中的氢气可由下列反应制取：a. CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)　 ∆H1=+216.4kJ/mol，b.CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) ∆H2=-41.2kJ/mol，则反应CH4(g)+2H2O(g)⇌CO2(g)+4H2(g)∆H= ____。

(2)起始时投入氮气和氢气的物质的量分别为1mol、3mol，在不同温度和压强下合成氨。平衡时混合物中氨的体积分数与温度的关系如图。

①恒压时，反应一定达到平衡状态的标志是_______(填序号)。

A．和的转化率相等　　　　　　　 B．反应体系密度保持不变

C．保持不变　　　　　　　　　 D．

②P1_____P2 (填“>”“=”或“不确定”)。

③C点的转化率为____；在A、B两点条件下，该反应从开始到平衡时生成氮气的平均速率：υ(A)__υ(B) (填“>”“=”或“不确定”)。

Ⅱ.用间接电化学法去除烟气中NO的原理如下图所示。已知阴极室溶液呈酸性，则阴极的电极反应式为____。反应过程中通过质子交换膜(ab)的为2mol时，吸收柱中生成的气体在标准状况下的体积为______L。

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运用化学反应原理研究碳、氮、硫的单质及其化合物的反应对缓解环境污染、能源危机具有重要意义。

I.氨为重要的化工原料，有广泛用途。

(1)合成氨中的氢气可由下列反应制取：

a.CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)　　　　 ∆H1=+216.4kJ/mol

b.CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)　　　 ∆H2=–41.2kJ/mol

则反应CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g)∆H=__。

(2)起始时投入氮气和氢气的物质的量分别为1mol、3mol，在不同温度和压强下合成氨。平衡时混合物中氨的体积分数与温度的关系如图。

①恒压时，反应一定达到平衡状态的标志是__(填序号)。

A.N2和H2的转化率相等

B.反应体系密度保持不变

C.保持不变

D.=2

②P1__P2(填“>”“<”“=”或“不确定”，下同)；反应的平衡常数：B点__D点。

③C点H2的转化率为__；在A、B两点条件下，该反应从开始到平衡时生成氮气的平均速率：v(A)___v(B)。

Ⅱ.用间接电化学法去除烟气中NO的原理如图所示。

(3)已知阴极室溶液呈酸性，则阴极的电极反应式为__。反应过程中通过质子交换膜(ab)的H+为2mol时，吸收柱中生成的气体在标准状况下的体积为__L。

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天然气（以甲烷计）在工业生产中用途广泛。

Ⅰ．在制备合成氨原料气H₂ 中的应用

（1）甲烷蒸汽转化法制H₂的主要转化反应如下：

CH₄(g) + H₂O(g)  CO(g) + 3H₂(g)    ΔH = +206.2 kJ/mol

CH₄(g) + 2H₂O(g)  CO₂(g) +4H₂(g)   ΔH = +165.0kJ/mol

上述反应所得原料气中的CO能使氨合成催化剂中毒，必须除去。工业上常采用催化剂存在下CO与水蒸气反应生成易除去的CO₂，同时又可制得等体积的氢气的方法。此反应称为一氧化碳变换反应，该反应的热化学方程式是________。

（2）CO变换反应的汽气比（水蒸气与原料气中CO物质的量之比）与CO平衡变换率

（已转化的一氧化碳量与变换前一氧化碳量之比）的关系如下图所示：

汽气比与CO平衡变换率的关系

析图可知：

① 相同温度时，CO平衡变换率与汽气比的关系是________。

② 汽气比相同时，CO平衡变换率与温度的关系是________。

（3）对于气相反应，用某组分（B）的平衡压强（p_B）代替物质的量浓度也可以表示平衡常数（记作K_p），则CO变换反应的平衡常数表示式为：K_p=________。随温度的降低，该平衡常数________（填“增大”“减小”或“不变”）。

Ⅱ．在熔融碳酸盐燃料电池中的应用

以熔融Li₂CO₃和K₂CO₃为电解质，天然气经内重整催化作用提供反应气的燃料电池示意图如下：

（1）外电路电子流动方向：由________流向________（填字母）。

（2）空气极发生反应的离子方程式是________。

（3）以此燃料电池为电源电解精炼铜，当电路有0.6 mol e^‑ 转移，有________ g 精铜析出。

高三化学简答题极难题查看答案及解析

天然气(以甲烷计)在工业生产中用途广泛。

（1）Ⅰ.在制备合成氨原料气H2中的应用

（1）甲烷蒸气转化法制H2的主要转化反应如下:

CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)ΔH=+206.2kJ/mol

CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g)ΔH=+165.0kJ/mol

上述反应所得原料气中的CO能使合成氨催化剂中毒,必须除去。工业上常采用催化剂存在下CO与水蒸气反应生成易除去的CO2,同时又可制得等体积的氢气的方法。此反应称为一氧化碳变换反应,该反应的热化学方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

（2）CO变换反应的汽气比(水蒸气与原料气中CO物质的量之比)与CO平衡变换率(已转化的一氧化碳量与变换前一氧化碳量之比)的关系如下图所示:

析图可知:

①相同温度时,CO平衡变换率与汽气比的关系是　　　　　　　　　　　　　 。

②汽气比相同时,CO平衡变换率与温度的关系是　　　　　　　　　　　　　 。

（3）对于气相反应,用某组分(B)的平衡压强(pB)代替物质的量浓度也可以表示平衡常数(记作Kp),则CO变换反应的平衡常数表示式为Kp=　　　　　　 。随温 度的降低,该平衡常数　　　　　　 (填“增大”“减小”或“不变”)。

（2）Ⅱ.在熔融碳酸盐燃料电池中的应用以熔融Li2CO3和K2CO3为电解质,天然气经内重整催化作用提供反应气的燃料电池示意图如下:

（1）外电路电子流动方向:由　　　　　　 流向　　　　　　 (填字母)。

（2）空气极发生反应的离子方程式是　　　　　　　　　　　　 。

（3）以此燃料电池为电源电解精炼铜,当电路有0.6 mol e-转移,有　　　　　　　　 g 精铜析出。

高三化学简答题极难题查看答案及解析

铁及其化合物在日常生活、生产中应用广泛，研究铁及其化合物的应用意义重大．回答下列问题：

(1)已知高炉炼铁过程中会发生如下反应：

FeO(s)+ CO(g)═Fe(s)+CO2(g)△H1

Fe2O3(s)+1/3　 CO(g)═ 2/3　　 Fe3O4(s)+ 1/3 CO2(g)△H2

Fe3O4(s)+ CO(g)═3Fe(s)+CO2(g)△H3

Fe2O3(s)+ CO(g)═2Fe(s)+3CO2(g)△H4

则△H4 的表达式为_____(用含△H1、△H2、△H3 的代数式表示)。

(2)上述反应在高炉中大致分为三个阶段，各阶段主要成分与温度的关系如下：

1600℃时固体物质的主要成分为_____，该温度下若测得固体混合物中 m(Fe)：m(O)=35：2， 则 FeO 被 CO 还原为 Fe 的百分率为_________(设其它固体杂质中不含 Fe、O 元素)。

(3)铁等金属可用作 CO 与氢气反应的催化剂．已知某种催化剂可用来催化反应 CO(g)+3H2(g) = CH4(g) +H2O(g)△H＜0．在 T℃，106Pa 时将 l mol CO 和 3mol H2 加入体积可变的密闭容器 中．实验测得 CO 的体积分数 x(CO)如下表：

①能判断 CO(g)+3H2(g)⇌ CH4(g)+H2O(g)达到平衡的是_____(填序号)。

a．容器内压强不再发生变化　　 b．混合气体的密度不再发生变化

c．v 正(CO)=3v 逆(H2)　　 d．混合气体的平均相对分子质量不再发生变化

②达到平衡时 CO 的转化率为___________；在 T℃106Pa 时该反应的压强平衡常数 Kp(用平衡分 压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)的计算式为_____。

③图表示该反应 CO 的平衡转化率与温度、压强的关系．图中温度 T1、T2、T3 由高到低的顺序是_____，理由是_____________．

高三化学综合题中等难度题查看答案及解析

铁及其化合物在日常生活、生产中应用广泛，研究铁及其化合物的应用意义重大．回答下列问题：

(1)已知高炉炼铁过程中会发生如下反应：

FeO(s)+ CO(g)═Fe(s)+CO2(g)△H1

Fe2O3(s)+1/3CO(g)═ 2/3Fe3O4(s)+ 1/3 CO2(g)△H2

Fe3O4(s)+ CO(g)═3Fe(s)+CO2(g)△H3

Fe2O3(s)+ CO(g)═2Fe(s)+3CO2(g)△H4

则△H4 的表达式为_____(用含△H1、△H2、△H3 的代数式表示)。

(2)上述反应在高炉中大致分为三个阶段，各阶段主要成分与温度的关系如下：

1600℃时固体物质的主要成分为_____，该温度下若测得固体混合物中 m(Fe)：m(O)=35：2， 则 FeO 被 CO 还原为 Fe 的百分率为_________(设其它固体杂质中不含 Fe、O 元素)。

(3)铁等金属可用作 CO 与氢气反应的催化剂．已知某种催化剂可用来催化反应 CO(g)+3H2(g) = CH4(g) +H2O(g)△H＜0．在 T℃，106Pa 时将 l mol CO 和 3mol H2 加入体积可变的密闭容器 中．实验测得 CO 的体积分数 x(CO)如下表：

①能判断 CO(g)+3H2(g)⇌ CH4(g)+H2O(g)达到平衡的是_____(填序号)。

a．容器内压强不再发生变化　　 b．混合气体的密度不再发生变化

c．v 正(CO)=3v 逆(H2)　　 d．混合气体的平均相对分子质量不再发生变化

②达到平衡时 CO 的转化率为___________；在 T℃106Pa 时该反应的压强平衡常数 Kp(用平衡分 压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)的计算式为_____。

③图表示该反应 CO 的平衡转化率与温度、压强的关系．图中温度 T1、T2、T3 由高到低的顺序是_____，理由是_____________．

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