[15分]甲烷自熱重整是先進的制氫方法，包含甲烷氧化和蒸汽重整。向反應(yīng)系統(tǒng)同時通入甲烷、氧氣和水蒸氣，發(fā)生的主要化學(xué)反應(yīng)有：

反應(yīng)過程
化學(xué)方程式
焓變△H
(kJ/mol)
活化能Ea
(kJ/mol)
甲烷氧化
CH4(g)＋2O2(g)CO2(g)＋2H2O(g)
－802.6
125.6
CH4(g)＋O2(g)CO2(g)＋2H2(g)
－322.0
172.5
蒸汽重整
CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)
206.2
240.1
CH4(g)＋2H2O(g)CO2(g)＋4H2(g)
165.0
243.9
回答下列問題：
（1）反應(yīng)CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)的△H=        kJ/mol。
（2）在初始階段,甲烷蒸汽重整的反應(yīng)速率    甲烷氧化的反應(yīng)速率（填大于、小于或等于）。
（3）對于氣相反應(yīng)，用某組分(B)的平衡壓強(PB)代替物質(zhì)的量濃度(cB)也可以平衡常數(shù)（記作KP），則反應(yīng)CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)的KP＝                         ；
隨著溫度的升高，該平衡常數(shù)           （填“增大”、“減小”或“不變”）。
（4）從能量階段分析，甲烷自熱重整方法的先進之處在于                           。
（5）在某一給定進料比的情況下，溫度、壓強對H2和CO物質(zhì)的量分數(shù)的影響如下圖：

①若要達到H2物質(zhì)的量分數(shù)>65%、CO的物質(zhì)的量分數(shù)<10%，以下條件中最合適的是  。
A．600℃，0.9Mpa    B．700℃，0.9MPa    C．800℃，1.5Mpa    D．1000℃，1.5MPa
②畫出600℃，0.1Mpa條件下，系統(tǒng)中H2物質(zhì)的量分數(shù)隨反應(yīng)時間（從常溫進料開始即時）
的變化趨勢示意圖：

（6）如果進料中氧氣量過大，最終導(dǎo)致H2物質(zhì)的量分數(shù)降低，原因是              。

(15分)
(1)-41.2
(2)小于
(3)
增大
(4)系統(tǒng)內(nèi)強放熱的甲烷氧化反應(yīng)為強吸熱的蒸汽重整反應(yīng)提供了所需的能量(其他合理答案均可)
(5)①B
②

(6)甲烷氧化程度過高，氫氣和氧氣反應(yīng)(其他合理答案均可)

解析

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中化學(xué) 來源： 題型：填空題

碳酸二甲酯(DMC)是一種近年來受到廣泛關(guān)注的環(huán)保型綠色化工產(chǎn)品。在催化劑作用下，可由甲醇和CO2直接合成DMC：CO2 + 2CH3OH → CO(OCH3)2 + H2O，但甲醇轉(zhuǎn)化率通常不會超過1%是制約該反應(yīng)走向工業(yè)化的主要原因。某研究小組在其他條件不變的情況下，通過研究溫度、反應(yīng)時間、催化劑用量分別對轉(zhuǎn)化數(shù)(TON)的影響來評價催化劑的催化效果。計算公式為：TON=轉(zhuǎn)化的甲醇的物質(zhì)的量/催化劑的物質(zhì)的量。
（1）已知25℃時，甲醇和DMC的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱分別為△H1和△H2，則上述反應(yīng)在25℃時的焓變△H3=_____。
（2）根據(jù)反應(yīng)溫度對TON的影響圖（下左圖）判斷該反應(yīng)的焓變△H________0（填“>”、“=”或“<”），理由是________________________________。

（3）根據(jù)反應(yīng)時間對TON的影響圖（上右圖），已知溶液總體積10mL，反應(yīng)起始時甲醇0.25mol，催化劑0.6×10—5 mol，計算該溫度下，4～7 h內(nèi)DMC的平均反應(yīng)速率：________；計算10 h時，甲醇的轉(zhuǎn)化率：________。
（4）根據(jù)該研究小組的實驗及催化劑用量對TON的影響圖（下圖），判斷下列說法正確的是___  __。

a. 由甲醇和CO2直接合成DMC，可以利用價廉易得的甲醇把影響環(huán)境的溫室氣體CO2轉(zhuǎn)化為資源，在資源循環(huán)利用和環(huán)境保護方面都具有重要意義
b. 在反應(yīng)體系中添加合適的脫水劑，將提高該反應(yīng)的TON
c. 當(dāng)催化劑用量低于1.2×10—5 mol時，隨著催化劑用量的增加，甲醇的平衡轉(zhuǎn)化率顯著提高
d. 當(dāng)催化劑用量高于1.2×10—5 mol時，隨著催化劑用量的增加，DMC的產(chǎn)率反而急劇下降

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：填空題

在水溶液中橙紅色的Cｒ2O72-與黃色的CｒO42-有下列平衡關(guān)系： Cｒ2O72- ＋ H2O   2CｒO42- ＋ 2H+，把Ｋ2Cｒ2O7溶于水配成稀溶液是橙色。
（1）向上述溶液中加入NaOH溶液，溶液呈____色，因為                        。
（2）向已加入NaOH溶液的（1）中再加入過量稀H2SO4，則溶液呈                 色， 因為                             。
（3）向原溶液中加入Ba(NO3)2溶液(已知BａCｒO4為黃色沉淀)則平衡        ，溶液顏色將                         。

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：問答題

（16分）I、用CH4催化還原氮氧化物可以消除氮氧化物的污染。已知：
①CH4（g）+4NO2（g）=4NO（g）+ CO2（g）+2H2O（g）     △H=" -574" kJ·mol-l 
②CH4（g）+4NO（g）=2N2（g）+ CO2（g）+ 2H2O（g）       △H=" -1160" kJ·mol-l
③H2O（g）=H2O（1）    △H=-44．0 kJ·mol-l
寫出CH4（g）與NO2（g）反應(yīng)生成N2（g）、CO2（g）和H2O（1）的熱化學(xué)方程式____   。
II、開發(fā)新能源和三廢處理都是可持續(xù)發(fā)展的重要方面。
（1）由碳的氧化物贏接合成乙醇燃料已進入大規(guī)模生產(chǎn)。如采取以CO和H2為原料合成乙醇，化學(xué)反應(yīng)方程式：2CO（g）+4H2（g）－CH3CH2OH（g）+H2O（g）;若密閉容器中充有10 mol CO與20mol H2，在催化劑作用下反應(yīng)生成乙醇：CO的轉(zhuǎn)化率（a）與溫度、壓強的關(guān)系如圖所示。

①若A、B兩點表示在某時刻達到的平衡狀態(tài)，此時在A點時容器的體積為10L，則該溫度下的平衡常數(shù)：K=____     ；
②若A、C兩點都表示達到的平衡狀態(tài)，則白反應(yīng)開始到達平衡狀態(tài)所需的時間tA    tC（填 “>”、“<”或“=”）。
（2）日前工業(yè)上也可以用CO2來生產(chǎn)甲醇。一定條件下發(fā)生反應(yīng)：CO2（g）+3H2（g）   CH3OH（g）+H2O（g）△H<0，若將6mo1 CO2和8mol H2充入2L的密閉容器中，測得H2的物質(zhì)的量隨時間變化的曲線如右圖所示（實線）。
①若改變某一實驗條件再進行兩次實驗，測得H2的物質(zhì)的量隨時間變化如圖中虛線所示，曲線I對應(yīng)的實驗條件改變可能是       ，曲線II對應(yīng)的實驗條件改變可能是____  。
②請在答題卷圖中繪出甲醇的物質(zhì)的量隨時間變化曲線。

III、用MnO2制KMnO4的工藝流程如圖：電解池中兩極材料均為碳棒，在水或酸性溶液中K2MnO4發(fā)生歧化而變成MnO2和KMnO4。

①寫出240℃熔融時發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式              ，投料時必須滿足n（KOH）:n（MnO2）              。
②陽極的電極反應(yīng)為                   。
③B物質(zhì)是          （填化學(xué)式），可以循環(huán)使用的物質(zhì)是           （填化學(xué)式）。

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：問答題

（14分）氯酸鎂[Mg(ClO3)2]常用作催熟劑、除草劑等，實驗室制備少量Mg(ClO3)2·6H2O的流程如下：
   
已知：①鹵塊主要成分為MgCl2·6H2O，含有MgSO4、FeCl2等雜質(zhì)。
②四種化合物的溶解度（S）隨溫度（T）變化曲線如圖所示。
回答下列問題：
（1）加速鹵塊在H2O2溶液中溶解的措施有：          （寫出一條即可）。
（2）加入MgO的作用是          ；濾渣的主要成分為            。
（3）向濾液中加入NaClO3飽和溶液后，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為            ，再進一步制取Mg(ClO3)2·6H2O的實驗步驟依次為①蒸發(fā)結(jié)晶；②     ；③____；④過濾、洗滌。
（4）產(chǎn)品中Mg(ClO3)2·6H2O含量的測定：
步驟1：準(zhǔn)確稱量3.50 g產(chǎn)品配成100 mL溶液。
步驟2：取10.00 mL于錐形瓶中，加入10.00 mL稀硫酸和20.00mL 1.000 mol·L－1的FeSO4溶液，微熱。
步驟3：冷卻至室溫，用0.l000 mol·L－1K2Cr2O7溶液滴定剩余的Fe2+至終點，此過程中反應(yīng)的離子方程式為：。
步驟4：將步驟2、3重復(fù)兩次，計算得平均消耗K2Cr2O7溶液15.00 mL。
①寫出步驟2中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式（還原產(chǎn)物為Cl－）：              ；
②產(chǎn)品中Mg(ClO3)2·6H2O的質(zhì)量分數(shù)為（保留一位小數(shù)）            。

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：問答題

（1３分）
Cl2是一種重要的化工原料。
（1）電解飽和NaCl溶液獲得Cl2的化學(xué)方程式是_______。
（2）為便于儲存，要將氯氣液化[ Cl2(g)  Cl2(l) ]，應(yīng)采取的措施是_______（寫出一條即可）。
（3）液氯儲存區(qū)貼有的說明卡如下（部分）：

危險性

儲運要求
遠離金屬粉末、氨、烴類、醇更物質(zhì)；設(shè)置氯氣檢測儀
泄漏處理
NaOH、NaHSO3溶液吸收
包裝
鋼瓶
   ① 用離子方程式表示“泄漏處理”中NaHSO3溶液的作用_______。
② 若液氯泄漏后遇到苯，在鋼瓶表面氯與苯的反應(yīng)明顯加快，原因是       。
③ 氯氣含量檢測儀工作原理示意圖如下：
 
Cl2在Pt電極放電的電極反應(yīng)式是_______。
（4）質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求液氯含水量（以1 g氯氣含水的質(zhì)量計）＜0. 4 mg，含水量超標(biāo)會嚴重腐蝕鋼瓶。液氯含水量的測定裝置如下圖所示：

（已知：P2O5 + 3H2O = 2H3PO4；Cl2與P2O5不反應(yīng)。）
① 用離子方程式說明c裝置的作用_______。
② 檢測液氯的含水量，根據(jù)上圖，需要測定的數(shù)據(jù)是_______。

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：問答題

（10分）固定和利用CO2能有效地利用資源，并減少空氣中的溫室氣體．工業(yè)上有一種用CO2來生產(chǎn)甲醇燃料的方法：CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)+49kJ。某科學(xué)實驗將6molCO2和8molH2充入2L的密閉容器中，測得H2的物質(zhì)的量隨時間變化如圖實線所示。a，b，c，d括號內(nèi)數(shù)據(jù)表示坐標(biāo)．
（1）0~a，a~b，b~c，c~d四段中，平均反應(yīng)速率最大的時間段是___________ ，該時間段內(nèi)H2的平均反應(yīng)速率是_____________。
（2）平衡時CO2的轉(zhuǎn)化率是多少？反應(yīng)前后容器內(nèi)的壓強比時多少？（請按計算題格式在答題卡上作答）
L)

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：計算題

把3molA和2.5molB混合于2L密閉容器中，發(fā)生反應(yīng)：
3A（g）+B（g）xC（g）+2D（g），5min后反應(yīng)達平衡，容器內(nèi)壓強變小，測得D的平均反應(yīng)速率為0.1mol/(L.min)．求：
　  (1) ｘ＝      ；
　  (2) 平衡時Ｃ的濃度為多少？（要求寫出計算過程）

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：計算題

“低碳循環(huán)”引起各國的高度重視，而如何降低大氣中CO2的含量及有效地開發(fā)利用CO2，引起了全世界的普遍重視。所以“低碳經(jīng)濟”正成為科學(xué)家研究的主要課題。
（1）用電弧法合成的儲氫納米碳管常伴有大量的碳納米顆粒（雜質(zhì)），這種顆�？捎萌缦卵趸ㄌ峒�，請完成該反應(yīng)的化學(xué)方程式，并在方框內(nèi)填上系數(shù)。
□C+□KMnO4+□H2SO4 =□CO2↑+□MnSO4 +□K2SO4+□        
（2）將不同量的CO（g）和H2O（g）分別通入到體積為2L的恒容密閉容器中，進行反應(yīng)CO（g）＋H2O（g）CO2（g）＋H2（g），得到如下二組數(shù)據(jù)：

實驗組
溫度℃
起始量/mol
平衡量/mol
達到平衡所需時間/min
CO
H2O
H2
CO
1
650
4
2
1．6
2．4
6
2
900
2
1
0．4
1．6
3
 
①實驗1條件下，反應(yīng)從開始至達到平衡，以v(CO2)表示的平均反應(yīng)速率為          （保留小數(shù)點后二位數(shù)，下同）。
②實驗2條件下平衡常數(shù)K=____  _____，該反應(yīng)為          （填“吸熱”或“放熱”）反應(yīng)。
（3）已知在常溫常壓下：
① 2CH3OH(l) +3O2(g)＝2CO2(g)+4H2O(g)  ΔH1＝－1275.6 kJ／mol
② 2CO (g)+ O2(g)＝2CO2(g)   ΔH2＝－566.0 kJ／mol 
③ H2O(g)＝H2O(l)  ΔH3＝－44.0 kJ／mol
寫出甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和氣態(tài)水的熱化學(xué)方程式：                                     。
（4）某實驗小組依據(jù)甲醇燃燒的反應(yīng)原理，設(shè)計如圖所示的電池裝置。

①該電池正極的電極反應(yīng)式為：                       ；
②該電池工作時，溶液中的OH－向______（填“正”或“負”）極移動。

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