2017年11月16日，国土资源部召开新闻发布会，宣布天然气水合物，即“可燃冰”新矿种获得...

2017年11月16日，国土资源部召开新闻发布会，宣布天然气水合物，即“可燃冰”新矿种获得国务院批准，成为我国第173个矿种。“可燃冰”主要成分的分子式是CH4·8H2O，一旦温度升高或压强降低，甲烷气就会逸出，固体水合物便趋于崩解。“可燃冰”将成为人类的后续能源。

（1）将320 g可燃冰释放的甲烷完全燃烧生成液态水时，可放出1 780．6 kJ的能量，则表示甲烷燃烧热的热化学方程式是__________________。

（2）CH4不仅是优质的气体燃料，还能利用它和CO2重整，发生反应：CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g)，获得合成气(主要成分为CO、H2)，从而减少温室气体的排放。在一定条件下CH4的平衡转化率与温度及压强(单位：Pa)的关系如图所示。则y点：v(正)____(填“>”、“＝”或“<”，下同)v(逆)；压强：p1____p2；该反应的ΔH____0。

（3）在恒温、p2下，在一容积可变的容器中，达到平衡状态x时四种气体的物质的量均为1 mol，若此时再充入四种气体各1 mol，则平衡____(填“向左”、“向右”或“不”)移动。

（4）一定条件下，CH4还可与NO2反应，改善雾霾天气，其化学方程式为CH4(g)+2NO2(g)CO2(g)+2H2O(g)+N2(g)，在恒温恒容下，下列可以判断该反应达到平衡状态的是____(填序号)。

a．v逆(N2)＝2v正(H2O)

b．混合气体的密度不再变化

c．混合气体的物质的量不再变化

d．单位时间内有1 mol NO2消耗同时消耗1 mol CO2

e．混合气体的平均相对分子质量不变

f．CH4与CO2的物质的量之比不再发生变化

（5）在恒温恒容下，使1 mol CH4(g)与2 mol NO2反应，达平衡后，再往反应器中分别充入下列气体，可以使CH4(g)+2NO2(g)CO2(g)+2H2O(g)+N2(g)中NO2转化率增大的是____(填序号)。

A．CH4　　　　　　　　　　　　 B．CO2

C．物质的量之比为1∶2的CH4与NO2　　　 D．N2

（6）CH4还可以运用到电化学中，某课外小组用CH4为燃料，空气为氧化剂，稀土金属材料作电极，电浮选凝聚法处理污水，设计如图所示装置。则甲烷 燃料电池的总反应式为______。为了使该燃料电池长时间稳定运行，电池的电解质组成应保持稳定，电池工作时必须有部分A物质参加循环(如图)，A物质的化学式是______。

高三化学综合题中等难度题查看答案及解析

2017年11月16日，国土资源部召开新闻发布会，宣布天然气水合物，即“可燃冰”新矿种获得国务院批准，成为我国第173个矿种。“可燃冰”主要成分的分子式是CH4·8H2O，一旦温度升高或压强降低，甲烷气就会逸出，固体水合物便趋于崩解。“可燃冰”将成为人类的后续能源。

（1）将320 g可燃冰释放的甲烷完全燃烧生成液态水时，可放出1 780．6 kJ的能量，则表示甲烷燃烧热的热化学方程式是__________________。

（2）CH4不仅是优质的气体燃料，还能利用它和CO2重整，发生反应：CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g)，获得合成气(主要成分为CO、H2)，从而减少温室气体的排放。在一定条件下CH4的平衡转化率与温度及压强(单位：Pa)的关系如图所示。则y点：v(正)____(填“>”、“＝”或“<”，下同)v(逆)；压强：p1____p2；该反应的ΔH____0。

（3）在恒温、p2下，在一容积可变的容器中，达到平衡状态x时四种气体的物质的量均为1 mol，若此时再充入四种气体各1 mol，则平衡____(填“向左”、“向右”或“不”)移动。

（4）一定条件下，CH4还可与NO2反应，改善雾霾天气，其化学方程式为CH4(g)+2NO2(g)CO2(g)+2H2O(g)+N2(g)，在恒温恒容下，下列可以判断该反应达到平衡状态的是____(填序号)。

a．v逆(N2)＝2v正(H2O)

b．混合气体的密度不再变化

c．混合气体的物质的量不再变化

d．单位时间内有1 mol NO2消耗同时消耗1 mol CO2

e．混合气体的平均相对分子质量不变

f．CH4与CO2的物质的量之比不再发生变化

（5）在恒温恒容下，使1 mol CH4(g)与2 mol NO2反应，达平衡后，再往反应器中分别充入下列气体，可以使CH4(g)+2NO2(g)CO2(g)+2H2O(g)+N2(g)中NO2转化率增大的是____(填序号)。

A．CH4　　　　　　　　　　　　 B．CO2

C．物质的量之比为1∶2的CH4与NO2　　　 D．N2

（6）CH4还可以运用到电化学中，某课外小组用CH4为燃料，空气为氧化剂，稀土金属材料作电极，电浮选凝聚法处理污水，设计如图所示装置。则甲烷 燃料电池的总反应式为______。为了使该燃料电池长时间稳定运行，电池的电解质组成应保持稳定，电池工作时必须有部分A物质参加循环(如图)，A物质的化学式是______。

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2017年5月18日，中国国土资源部地质调查局宣布，我国在南海进行的可燃冰试采获得成功，成为全球第一个海域试采可燃冰成功的国家，可燃冰即天然气水合物，甲烷含量占80%至99.9%。化工生产中用甲烷和水蒸气反应得到以CO和H2为主的混合气体，这种混合气体可用于生产甲醇或合成氨，回答下列问题:

(1)对甲烷而言，有如下两个主要反应:

①CH4(g)+1/2O2(g)=CO(g)+2H2(g) △H1 =-36kJ·mol-1

②CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) △H2 =+216kJ·mol-1

若不考虑热量耗散，物料转化率均为100%，最终炉中出来的气体只有CO、H2，为维持热平衡，每生产lmolCO，转移电子的数目为__________。

(2)甲醇是一种用途广泛的化工原料，工业上常用下列两种反应制备甲醇:

CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)　　　　　　　　　 △H1 =-90kJ·mol-1 　 K1

CO2(g)+3H2(g)= CH3OH(g)+H2O(l)　　　　 △H2　　　　　　　　　 K2

己知: CO(g)+H2O(g)= CO2(g)+H2(g)　　 △H3 =-41.1kJ·mol-1 　 K3

H2O(l)=H2O(g)　　　　　　　　　　　　　　　 △H4 =+44.0kJ·mol-1 　 K4

则△H2=______　　　 K2=_______ (用含K1、K3、K 4的代数式表示)

(3)在一恒温恒容密闭容器中充入1molCO2和3molH2模拟工业合成甲醇的反应:CO2(g)十3H2(g) CH3OH(g)十H2O(g)

①下列能说明该反应已达到平衡状态的是______________________。

A.混合气体平均相对分子质量不变　　 B.混合气体密度不变

C.容器内压强恒定不变　　　　　　　　　 D.反应速率满足以下关系:V正(CO2)=3V逆(H2)

E.CO2、H2、CH3OH、H2O物质的量浓度之比为1:3:1:1

F.单位时间内断裂3NAH-H键的同时形成2molH-O键

②模拟过程中测得CO2和CH3OH(g)浓度随时间变化如图所示，若此时容器内压强为P，则用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数KP为_____________(用含P的代数式表示，数值保留两位小数)，若此时再向容器内充入0.25molCO2和0.25molCH3OH的混合气体，则平衡______(填“正向“逆向“不”)移动。(已知:气体分压=气体总压×体积分数)

(4)甲醇可在电解银催化作用下制甲醛，从贵金属阳极泥中可提取“粗银”“粗银”(含Ag、Cu、Au)可用电解槽电解精炼，纯银作阴极，采用AgNO3和稀HNO3的混合液作电解液，阴极的主要电极反应式为_____。阴极还有少量副反应发生，产生的气体遇空气迅速变为红棕色，该副反应的电极反应式为_______。硝酸浓度不能过大，其原因是___________________________________________。

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2017年5月18日国土资源部中国地质调查局宣布，我国正在南海北部神孤海域进行的可燃冰试采获得成功，这也标志着我国成为全球第一个实现了在海域可燃冰试开采中获得连续稳定产气的国家。可燃冰中甲烷含虽为80％～99.9%，甲烷的用途很广，可用来作为燃料及制造氢气、一氧化碳、甲醇等物质的原料。

回答下列问题：

（l）甲烷可用作燃料。右图是lmolCH4在O2充分燃烧生成CO2气体与水蒸气过程中能量变化示意图，已知H2O(l)=H2O(g) △H＝+44.0kJ/mol，则1molCH4在O2充分燃烧生成CO2气体与液态水的热化学方程式为_________。

（2）甲烷可以合成甲醇来代替日益供应紧张的燃油。工业上用甲烷为原料制备甲醇分为两个阶段：

① 制备合成气：CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)。在恒温恒容的密闭容器中，下列各项能作为判断该反应达到化学平衡状态依据的是______（填标号）。

a.v(CH4)正=3v(H2)逆

b．混合气体的密度不发生变化

c．容器内混合气体的总压强不发生变化

d．混合气体的平均摩尔质且不发生变化

② 合成甲醇：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。实验室在恒温（500℃）、恒容（1L）密闭容器中进行模拟合成实验。将lmolCO和2molH2通入容器中，l0min、40min、50min时分别测得容器中甲醇的浓度为0.60mol/L、0.80mol/L、0.80mol/L。则此条件下该反应开始10min内，H2的平均反应速率为_______；平衡常数K的数值为________。

（3）甲烷可以用作如图燃料电池的燃料。

① 负极的电极反应式为_______。

② 常温下,用此电池电解0.5L饱和食盐水（足量），若两极（均为惰性电极）共生成气体l.12L （已折算为标准状况下的体积），则电解后溶液的pH为_______（忽略溶液的体积变化）。

高三化学简答题中等难度题查看答案及解析

2013年12月17日,中国国土资源部召开新闻发布会,宣布在广东沿海珠江口盆地东部海域首次钻获高纯度可燃冰。可燃冰的主要成分是甲烷,甲烷既是清洁的燃料,也是重要的化工原料。

（1）甲烷和二氧化碳重整制合成气,对于温室气体的治理具有重大意义。

已知:CH4（g）+CO2（g）2CO（g）+2H2（g）ΔH=+247.3 kJ·mol-1

CH4（g）C（s）+ 2H2（g） ΔH=+75 kJ·mol-1

①反应2CO（g）C（s）+CO2（g）在一定条件下能自发进行的原因是　　　　 。

②合成甲醇的主要反应是:2H2（g）+CO（g）CH3OH（g）ΔH=-90.8 kJ·mol-1,T ℃下此反应的平衡常数为160。某时刻测得各组分的浓度如下:

比较此时正、逆反应速率的大小:v（正） 　　　 v（逆）（填“＞”、“＜”或“=”）。生产过程中,合成气要进行循环,其目的是　　　　　　 。

③在一恒容密闭容器中,要提高反应2H2（g）+CO（g）CH3OH（g）中CO的转化率,可以采取的措施是　 　 。

a.升温　　　　　　

b.加入催化剂　

c.增加CO的浓度

d.加入H2　　　　

e.加入惰性气体　　　　

f.分离出甲醇

（2）以甲烷为燃料的新型电池,其成本大大低于以氢为燃料的传统燃料电池,如图是目前研究较多的一类固体氧化物燃料电池工作原理示意图。

①B极为电池　　 　　　　 极,电极反应式为　　 　　　　　　　　　　 　 。

②若用该燃料电池作电源,用石墨作电极电解100 mL 1 mol/L的硫酸铜溶液,当两极收集到的气体体积相等时,理论上消耗甲烷的体积为 　　　　　　　　　　　　 　 （标况下）。

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化学在能源开发与利用中起着十分重要的作用。

（1）蕴藏在海底的可燃冰是高压下形成的外观像冰的甲烷水合物固体。2017年我国在南海北部进行的可燃冰采取试验获得成功，标志着我国成为第一个实现在海域可燃冰试开采中获得连续稳定燃气的国家。已知：25℃、101 kPa下，1 g甲烷完全燃烧生成CO2和液态水时放热55.6kJ。甲烷燃烧的热化学方程式为_____________。相同条件下，356 g可燃冰(分子式为CH4·9H2O，Mr= 178 )释放的甲烷气体完全燃烧生成CO2和液态水，放出的热量为_____kJ。

（2）二甲醚(CH3OCH3)是无色气体，可作为一种新型能源，具有清洁、高效的优良性能。由合成气(组成为H2、CO和少量的CO2)直接制备二甲醚，其中的主要过程包括以下四个反应：

甲醇合成反应：（i）CO(g)+ 2H2(g) CH3OH(g)  △H1=-90.1 kJ/ mol

（ii）CO2(g) + 3H2(g) CH3OH(g)+ H2O(g)  △H2=-49.0kJ/ mol

水煤气变换反应： (iii) CO(g)+ H2O(g) CO2(g) + H2(g)   △H3=-41.1kJ/mol

二甲醚合成反应：(iv) 2CH3OH(g) CH3OCH3(g) + H2O(g)　 △H4= -24.5kJ/ mol

①分析二甲醚合成反应(iv)对于CO转化率的影响____________________。

②由H2和CO直接制备二甲醚(另一产物为水蒸气)的热化学方程式为：______________。 根据化学反应原理，分析增加压强对直接制备二甲醚反应的影响__________________________。

（3）二甲醚直接燃料电池具有启动快、效率高等优点。若电解质为碱性，二甲醚直接燃料电池的负极反应为____ ，一个二甲醚分子经过电化学氧化，可以产生______个电子的电量。

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2017年5月18日中共中央国务院公开致电祝贺南海北部神狐海域进行的“可燃冰”试采成功。“可燃冰”是天然气水合物，外形像冰，在常温常压下迅速分解释放出甲烷，被称为未来新能源。

（1）“可燃冰”作为能源的优点是__________(回答一条即可)。

（2）甲烷自热重整是先进的制氢方法,包含甲烷氧化和蒸汽重整两个过程。向反应系统同时通入甲烷，氧气和水蒸气,发生的主要化学反应如下:

回答下列问题:

①在初始阶段，甲烷蒸汽重整的反应速率______(填“大于”“小于”或“等于”)甲烷氧化的反应速率。

②反应CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) 的平衡转化率与温度、压强关系[其中n(CH4)：n(H2O)=1:1]如图所示。

该反应在图中A点的平衡常数Kp=________(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)，图中压强(p1、p2、p3、p4)由大到小的顺序为___________。

③从能量角度分析，甲烷自热重整方法的先进之处在于___________。

④如果进料中氧气量过大,最终会导致H2物质量分数降底，原因是__________。

（3）甲烷超干重整CO2技术可得到富含CO的气体，其能源和开境上的双重意义重大，甲烷超干重整CO2的催化转化原理如图所示。

①过程II中第二步反应的化学方程式为_____________。

②只有过程I投料比_______，过程II中催化剂组成才会保持不变。

③该技术总反应的热化学方程式为______________。

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2017年5月18日中共中央国务院公开致电祝贺南海北部神狐海域进行的“可燃冰”试采成功。“可燃冰”是天然气水合物，外形像冰，在常温常压下迅速分解释放出甲烷，被称为未来新能源。

（1）“可燃冰”作为能源的优点是__________(回答一条即可)。

（2）甲烷自热重整是先进的制氢方法,包含甲烷氧化和蒸汽重整两个过程。向反应系统同时通入甲烷，氧气和水蒸气,发生的主要化学反应如下:

回答下列问题:

①在初始阶段，甲烷蒸汽重整的反应速率______(填“大于”“小于”或“等于”)甲烷氧化的反应速率。

②反应CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) 的平衡转化率与温度、压强关系[其中n(CH4)：n(H2O)=1:1]如图所示。

该反应在图中A点的平衡常数Kp=________(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)，图中压强(p1、p2、p3、p4)由大到小的顺序为___________。

③从能量角度分析，甲烷自热重整方法的先进之处在于___________。

④如果进料中氧气量过大,最终会导致H2物质量分数降底，原因是__________。

（3）甲烷超干重整CO2技术可得到富含CO的气体，其能源和开境上的双重意义重大，甲烷超干重整CO2的催化转化原理如图所示。

①过程II中第二步反应的化学方程式为_____________。

②只有过程I投料比_______，过程II中催化剂组成才会保持不变。

③该技术总反应的热化学方程式为______________。

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天然气水合物，也称“可燃冰”(主要组成为CH4 •nH2O)，在我国南海地区预计有680亿吨油当量的“可燃冰”。下列有关说法正确的是

A. “可燃冰”属于纯净物

B. “可燃冰”代替燃油可减少大气污染

C. “可燃冰”开采不当，CH4释放到空气中对环境没有影响

D. “可燃冰”作为能源不会产生污染物CO和温室气体CO2

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2017年5月海底天然气水合物(俗称“可燃冰”)试采成功，这是我国能源开发的一次历史性突破。一定条件下，CH4和CO2都能与H2O形成如下图所示的笼状结构(表面的小球是水分子，内部的大球是CH4分子或CO2分子；“可燃冰”是CH4与H2O形成的水合物)，其相关参数见下表。

(1)CH4和CO2所含的三种元素电负性从大到小的顺序为_______；碳原子的最高能级的符号是_______，其电子云形状是_______。

(2)CO2分子中碳原子的杂化轨道类型为_______，分子的立体构型为_____。CO2与SO2相同条件下在水中的溶解度较大的是SO2，理由是________。

(3)为开采海底的“可燃冰”，有科学家提出用CO2置换CH4的设想。已知上图中笼状结构的空腔直径为0.586nm，根据上述图表，从物质结构及性质的角度分析，该设想的依据是_______。

(4)“可燃冰”中分子间存在的作用力是氢键和_________，上图中最小的环中连接的原子总数是_______。

(5)水在不同的温度和压力条件下可形成11种不同结构的晶体，密度从比水轻的0.92g/cm3到约为水的1.5 倍。冰是人们迄今已知的由一种简单分子堆积出结构花样最多的化合物。其中冰- Ⅶ的晶体结构为一个如图所示的立方晶胞，每个水分子与周围4个水分子以氢键结合。设O-H…O距离为apm，阿伏加德罗常数的值为NA，则该冰- Ⅶ晶体的密度为____ g/cm3(列出计算式即可)。

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