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...

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；

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）合成气合成甲醇的主要反应是：2H2(g)+CO(g) CH3OH（g）△H=－90.8kJ·mol－1 T℃时，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·L－1·min－1。

② 此时，正、逆反应速率的大小：v正______v逆（填“＞”、“＜”或“＝”）

（4）生产过程中，合成气要进行循环，其目的是____________。

（5）甲醇可制成新型燃料电池，总反应为：2CH3OH+3O2 + 4KOH=2K2CO3+6H2O该电池负极的电极反应式为______。

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甲酸钠广泛用作催化剂和稳定合成剂，印染行业的还原剂，还可用于生产保险粉、草酸和甲酸。用电石炉废气（CO 75～90%，以及少量CO2、H2S、N2、CH4等）其合成部分工艺流程如下：

（1）上述工艺用碱液洗涤的目的是　　 　　　　 　 ，可能发生的反应有　　　　　　　　 （列举两例）。

（2）上述合成工艺中采用循环喷射吸收合成，其目的是　　 　　 　 ；最后排空的尾气主要成分是　　　　　　　　　　　　　　 。

（3） 合成时，得到的HCOONa溶液溶质质量分数约为5%，合成塔反应液中分离出HCOONa·2H2O的主要步骤有　　　　　　 、　　　　　　 、　　　　　　 ，再经洗涤干燥得到。

（4） 甲酸钠高温时分解制取草酸钠的化学方程式为　　　　 。

（5） 在甲酸钠、氢氧化钠混合溶液中通入二氧化硫气体，可得到重要工业产品保险粉（Na2S2O4）同时产生二氧化碳，该反应离子方程式为　　　　　　　　　　 。

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合成氨所需的氢气由煤和水反应制得，其中有一步反应为CO+ H₂O(气) CO₂+H₂，△H<0。欲提高CO转化率可采用的方法是 ①降低温度 ②增大压强  ③使用催化剂 ④增大CO的浓度  ⑤增大水蒸气的浓度

A．①②③         B．④⑤        C．①⑤       D．⑤

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发展洁净煤技术、利用CO2制备清洁能源等都是实现减碳排放的重要途径。

（1）将煤转化成水煤气的反应：C(s)＋H2O(g)⇌CO(g)＋H2(g)可有效提高能源利用率，若在上述反应体系中加入催化剂(其他条件保持不变)，此反应的△H______（填“增大”、“减小”或“不变”），判断的理由是________。

（2）CO2制备甲醇：CO2(g)＋3H2(g)⇌CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH＝-49.0 kJ·mol-1，在体积为1 L的密闭容器中，充入1 mol CO2和3 mol H2，测得CO2(g)和CH3OH(g)浓度随时间变化如图所示。

① 该反应化学平衡常数K的表达式是____________________。

②0~9min时间内，该反应的平均反应速率ν(H2) =_______。

③在相同条件下，密闭容器的体积缩小至0.5 L时，此反应达平衡时放出的热量(Q)可能是________（填字母序号）kJ。

a. 0< Q <29.5　　　 b. 29.5< Q <36.75　　　 c. 36.75< Q <49　　　　 d. 49< Q <98

④在一定条件下，体系中CO2的平衡转化率（α）与L和 X的关系如图所示，L和X分别表示温度或压强。

i. X表示的物理量是：_____________。

ii. 判断L1与L2的大小关系，并简述理由：_______________________。

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实验室中，下列除去括号内杂质的有关操作正确的是

A．苯（硝基苯）：加少量水振荡，待分层后分液

B．乙醇（水）：加新制生石灰，蒸馏

C．CO₂（HCl、水蒸气）：通过盛有碱石灰的干燥管

D．乙烷（乙烯）：催化加氢

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实验室中，下列除去括号内杂质的有关操作正确的是

A．苯（硝基苯）：加少量水振荡，待分层后分液

B．乙醇（水）：加新制生石灰，蒸馏

C．CO₂（HCl、水蒸气）：通过盛有碱石灰的干燥管

D．乙烷（乙烯）：催化加氢

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制取水煤气的反应为C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g) △H > 0，欲提高反应的速率和C(s)的转化率，可采用的措施为

A．降温　 　　 B．增大水蒸气的浓度　　　　 C．增大C(s)的量　　　　 D．增大压强

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下列除去杂质的方法正确的是

①除去乙烷中少量的乙烯；催化剂加热条件下通入H2；

②除去溴苯中的溴，氢氧化钠溶液洗涤，分液；

③除去工业酒精中的水，足量生石灰，蒸馏；

④除去乙炔气体中的H2S杂质； CuSO4溶液，洗气；

⑤提纯苯甲酸；加热溶解、趁热过滤；冷却结晶、过滤、'洗涤、干燥；

A. ①②③④　　 B. ②③④⑤　　 C. ①②④⑤　　 D. ①③④⑤

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随着人们的物质生活水平的不断提高和工业化快速发展，环境污染也日益加重，空气中有毒气体主要包括SO2、CO、NOx、烃类等等。

（1）在复合组分催化剂作用下，CH4可使SO2转化为S，同时生成CO2 和水。已知CH4 和S的燃烧热ΔH分别为-890 kJ /mol 和-297 kJ /mol，则CH4和SO2反应的热化学方程式为_________________________________________。

（2）在20 L的密闭容器中按物质的量之比1∶2充入CO和H2，发生反应：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　　 ΔH。测得CO的转化率随温度及不同压强的变化如图所示，P2和195 ℃时n(H2)随时间的变化结果如表所示。

①P2及195℃下，在B点时，v(正)_____v(逆)（填“>”、“<”或“=”）。

②该反应的ΔH_________0（填“>”、“<”或“=”），原因是______________________________。

③在0～2 min，平均反应速率v(CH3OH)＝______________________。（数值用小数形式表示）

④在P2及195 ℃时，该反应的平衡常数Kp=__________ (用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数，结果用含P2的分式表示)。

（3）某种熔融碳酸盐燃料电池以Li2CO3、K2CO3为电解质、以CH4为燃料时，该电池工作原理见图所示。

①气体A中除了O2外，一定还含有的气体是________。

②该电池的负极反应式为__________________________。

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(15分)甲烷作为一种新能源在化学领域应用广泛，请回答下列问题：

（1）高炉冶铁过程中，甲烷在催化反应室中产生水煤气(CO和H2)还原氧化铁，有关反应为：

已知：①CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g) 　　 ΔH＝＋260 kJ·mol－1

②2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)　　　　 ΔH＝－566 kJ·mol－1

则CH4与O2反应生成CO和H2的热化学方程式为__________________________；

（2）如下图所示，装置Ⅰ为甲烷燃料电池(电解质溶液为KOH溶液)，通过装置Ⅱ实现铁棒上镀铜。

①a处应通入_____(填“CH4”或“O2”)，b处电极上发生的电极反应式是______________；

②电镀结束后，装置Ⅰ中KOH溶液的浓度________(填写“变大”“变小”或“不变”，下同)，装置Ⅱ中Cu2＋的物质的量浓度________；

③电镀结束后，装置Ⅰ溶液中的阴离子除了OH－以外还含有________；

④在此过程中若完全反应，装置Ⅱ中阴极质量变化12.8 g，则装置Ⅰ中理论上消耗氧气________L(标准状况下)。

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