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题文

甲烷水蒸气重整制合成气是利用甲烷资源的途径之一,该过程的主要反应是
反应①:CH4(g)+ H2O(g)  CO(g) + 3H2(g)    ΔH>0
(1)已知:
CH4(g)+ 2O2(g)=CO2(g) + 2H2O(g)       ΔH1=-802 kJ·mol-1
CO(g) + 1/2O2(g)=CO2(g)              ΔH2=-283 kJ·mol-1
H2(g) + 1/2O2(g)=H2O(g)               ΔH3=-242 kJ·mol-1
则反应①的ΔH =_________(用ΔH1、ΔH2和ΔH3表示)。
(2)其他条件相同,反应①在不同催化剂(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)作用下反应相同时间后,CH4的转化率随反应温度的变化如图所示。

① 在相同条件下,三种催化剂Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的催化效率由高到低的顺序是________。
② a点所代表的状态________(填“是”或“不是”)平衡状态。
③ c点CH4的转化率高于b点,原因是________。
(3)反应①在恒容密闭反应器中进行,CH4和H2O的起始物质的量之比为1︰2,10 h后CH4的转化率为80%,并测得c(H2O)=0.132 mol·L1,计算0~10 h内消耗CH4的平均反应速率(写出计算过程,结果保留2位有效数字)。
(4)在答题卡的坐标图中,画出反应①分别在700℃和850℃下进行时,CH4的转化率随时间t变化的示意图(进行必要标注)。

科目 化学   题型 填空题   难度 困难
知识点: 探究温度、压强对化学平衡的影响
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CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-867 kJ·mol1。该反应可用于消除氮氧化物的污染。在130 ℃和180 ℃时,分别将0.50 mol CH4和a mol NO2充入1 L的密闭容器中发生反应,测得有关数据如下表:

实验
编号
温度
时间/min
0
10
20
40
50
1
130 ℃
n(CH4)/mol
0.50
0.35
0.25
0.10
0.10
2
180 ℃
n(CH4)/mol
0.50
0.30
0.18

0.15


(1)开展实验1和实验2的目的是______________________________。
(2)180 ℃时,反应到40 min,体系________(填“是”或“否”)达到平衡状态,理由是__________________________;
CH4的平衡转化率为________。
(3)已知130 ℃时该反应的化学平衡常数为6.4,试计算a的值。(写出计算过程)
(4)一定条件下,反应时间t与转化率α(NO2)的关系如图所示,请在图像中画出180 ℃时,压强为p2(设压强p2>p1)的变化曲线,并做必要的标注。

(5)根据已知求算:ΔH2=________。
CH4(g)+4NO2(g)4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH1=-574 kJ·mol1
CH4(g)+4NO(g)2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH2

氨是最重要的化工产品之一。
(1)合成氨用的氢气可以甲烷为原料制得。有关化学反应的能量变化如下图所示。

反应①②③为________反应(填“吸热”或“放热”)。
CH4(g)与H2O(g)反应生成CO(g)和H2(g)的热化学方程式为___________。
(2)用氨气制取尿素[CO(NH2)2]的反应为:2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(l)+H2O(g)。
①某温度下,向容积为10 L的密闭容器中通入2 mol NH3和1 mol CO2,反应达到平衡时CO2的转化率为50%。该反应的化学平衡常数表达式为K=______。该温度下平衡常数K的计算结果为_____。
②为进一步提高CO2的平衡转化率,下列措施中能达到目的的是________。

A.提高NH3的浓度 B.增大压强
C.及时转移生成的尿素 D.使用更高效的催化剂

甲醇是一种可再生能源,具有广泛的开发和应用前景。
(1)工业上一般采用下列两种反应合成甲醇:
反应Ⅰ:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH1
反应Ⅱ:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH2
①上述反应符合“原子经济”原则的是________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。
②下表所列数据是反应Ⅰ在不同温度下的化学平衡常数(K)。

温度
250 ℃
300 ℃
350 ℃
K
2.041
0.270
0.012


由表中数据判断,ΔH1______0(填“>”、“=”或“<”)。
③某温度下,将2 mol CO和6 mol H2充入2 L的密闭容器中,充分反应,达到平衡后,测得c(CO)=0.2 mol·L1,则CO的转化率为________,此时的温度为________(从上表中选择)。
(2)已知在常温常压下:
①2CH3OH(l)+3O2(g)===2CO2(g)+4H2O(g) ΔH1=-1 275.6 kJ·mol1
②2CO(g)+O2(g)===2CO2(g) ΔH2=-566.0 kJ·mol1
③H2O(g)===H2O(l) ΔH3=-44.0 kJ·mol1
写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式:__________。

白磷、红磷是磷的两种同素异形体,在空气中燃烧得到磷的氧化物,空气不足时生成P4O6,空气充足时生成P4O10
(1)已知298 K时白磷、红磷完全燃烧的热化学方程式分别为P4(s,白磷)+5O2(g)===P4O10(s)ΔH1=-2 983.2 kJ·mol1
P(s,红磷)+O2(g)===P4O10(s) ΔH2=-738.5 kJ·mol1
则该温度下白磷转化为红磷的热化学方程式为________________。
(2)已知298 K时白磷不完全燃烧的热化学方程式为P4(s,白磷)+3O2(g)===P4O6(s)
ΔH=-1 638 kJ·mol1。在某密闭容器中加入62 g白磷和50.4 L氧气(标准状况),控制条件使之恰好完全反应。则所得到的P4O10与P4O6的物质的量之比为________,反应过程中放出的热量为________。
已知白磷和PCl3的分子结构如图所示,现提供以下化学键的键能
(kJ·mol1):P—P 198,Cl—Cl 243,P—Cl 331。

则反应P4(s,白磷)+6Cl2(g)===4PCl3(s)的反应热ΔH=________。

(1)(广东)由磷灰石[主要成分Ca5(PO4)3F]在高温下制备黄磷(P4)的热化学方程式为:4Ca5(PO4)3F(s)+21SiO2(s)+30C(s)===3P4(g)+20CaSiO3(s)+30CO(g)+SiF4(g) ΔH
①上述反应中,副产物矿渣可用来________。
②已知相同条件下:
4Ca5(PO4)3F(s)+3SiO2(s)===6Ca3(PO4)2(s)+2CaSiO3(s)+SiF4(g) ΔH1
2Ca3(PO4)2(s)+10C(s)===P4(g)+6CaO(s)+10CO(g) ΔH2
SiO2(s)+CaO(s)===CaSiO3(s) ΔH3
用ΔH1、ΔH2和ΔH3表示ΔH,ΔH=____________。
(2)(江苏)用H2O2和H2SO4的混合溶液可溶出印刷电路板金属粉末中的铜。已知:
①Cu(s)+2H(aq)===Cu2(aq)+H2(g)ΔH1=+64.39 kJ·mol1
②2H2O2(l)===2H2O(l)+O2(g)ΔH2=-196.46 kJ·mol1
③H2(g)+O2(g)===H2O(l)ΔH3=-285.84 kJ·mol1
在H2SO4溶液中,Cu与H2O2反应生成Cu2和H2O的热化学方程式为______。

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