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當(dāng)前位置： 2022年山東省高考化學(xué)聯(lián)考試卷（5月份）> 試題詳情

甲烷、二氧化碳重整制合成氣CO和H₂，是一種有效實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和的關(guān)鍵技術(shù)，也是近幾年研究的熱點(diǎn)之一。
回答下列問題：
（1）已知：甲烷、二氧化碳重整工藝的相關(guān)反應(yīng)如下：
①H₂（g）+CO₂（g）?H₂O（g）+CO（g）△H₁=+41kJ?mol^-1
②2CO（g）?CO₂（g）+C（s）△H₂=?172kJ?mol^-1
③CH₄（g）?C（s）+2H₂（g）△H₃=+75kJ?mol^-1
④CO（g）+H₂（g）?C（s）+H₂O（g）△H₄=?131kJ?mol^-1
則甲烷、二氧化碳重整制合成氣的熱化學(xué)方程式為CH₄（g）+CO₂（g）?2CO（g）+2H₂（g）△H=

+247kJ?mol^?1

；為了提高平衡時(shí)合成氣的產(chǎn)率，反應(yīng)條件應(yīng)選擇

（填標(biāo)號）。
A．高壓
B．低壓
C．低溫
D．高溫
（2）一定條件下，CH₄分解生成碳的反應(yīng)歷程如圖1所示。該歷程分4步進(jìn)行，其中第

步為放熱反應(yīng)，正反應(yīng)活化能最大一步的反應(yīng)方程式為

CH+3H?C+4H

。

（3）CH₄（g）+CO₂（g）?2CO（g）+2H₂（g），一定條件下CH₄的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖2所示（不考慮副反應(yīng)），則T₁

＜

T₂（填“＞”或“＜”），A、B、C三點(diǎn)處對應(yīng)平衡常數(shù)（K_A、K_B、K_C）的大小關(guān)系為

K_C=K_B＞K_A

。
（4）在恒壓p=100 kPa、初始投料

（

）

（

）

=1的條件下，甲烷、二氧化碳重整制合成氣的過程中各平衡組分的物質(zhì)的量隨溫度的變化如圖3所示。
①隨溫度升高，產(chǎn)率增加，

（

）

（

）

減小，積碳含量

減小

（填“增大”或“減小”）。
②在630℃時(shí)，反應(yīng)CH₄（g）+CO₂（g）?2CO（g）+2H₂（g）的平衡常數(shù)K_p=

8000

kPa²（K_p是以分壓表示的平衡常數(shù)，已知分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)）。
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【考點(diǎn)】化學(xué)平衡的計(jì)算；轉(zhuǎn)化率隨溫度、壓強(qiáng)的變化曲線；化學(xué)平衡的影響因素；反應(yīng)熱和焓變．

【答案】+247kJ?mol^?1；BD；3；CH+3H?C+4H；＜；K_C=K_B＞K_A；減?。?div id="6166166" class="MathJye" mathtag="math">

8000

【解答】

【點(diǎn)評】

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發(fā)布：2024/6/27 10:35:59組卷：19引用：1難度：0.4

相似題

1．甲烷是重要的氣體燃料和化工原料，由CH₄制取合成氣（CO、H₂）的反應(yīng)原理為CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g）ΔH＞0?；卮鹣铝袉栴}：
（1）①當(dāng)體系溫度等于TK時(shí)ΔH-TΔS=0，溫度大于T時(shí)ΔH-TΔS

（填“＞”“＜”或“=”）0。
②在一定溫度下，恒容密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng)，下列狀態(tài)表示反應(yīng)一定達(dá)到平衡狀態(tài)的有

（填標(biāo)號）。
A．v_正（CH₄）=v_逆（H₂O）
B．氣體壓強(qiáng)不再變化
C．單位時(shí)間每消耗1molCH₄，同時(shí)產(chǎn)生3molH₂
D．CH₄與H₂的物質(zhì)的量之比為1：3
（2）在體積為1L的恒容密閉容器中通入1molCH₄和1molH₂O（g），在不同條件下發(fā)生反應(yīng)CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g），測得平衡時(shí)H₂O（g）的體積分?jǐn)?shù)與溫度的關(guān)系如圖所示。
①該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K_c=

。
②若q點(diǎn)對應(yīng)的縱坐標(biāo)為30，此時(shí)甲烷的轉(zhuǎn)化率為

，該條件下平衡常數(shù)K_c=

（保留兩位有效數(shù)字）。
發(fā)布：2024/10/24 2:0:1組卷：3引用：1難度：0.5
解析
2．CH₃OH是一種綠色燃料，工業(yè)上制備CH₃OH發(fā)生如下反應(yīng)：
反應(yīng)1：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）ΔH₁=-49.5kJ/mol
反應(yīng)2：CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）ΔH₂=+41.2kJ/mol
（1）n_起始（CO₂）：n_起始（H₂）=1：3的混合氣體發(fā)生反應(yīng)1和反應(yīng)2，恒壓分別為1MPa、3MPa、5MPa下反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)CO₂的轉(zhuǎn)化率（α）（曲線a、b、c）以及3MPa時(shí)生成CH₃OH、CO選擇性（S）的變化如圖1所示（選擇性為目標(biāo)產(chǎn)物在總產(chǎn)物中的比率）。

①隨著溫度升高，a、b、c三條曲線接近重合的原因是

。
②250℃時(shí)，反應(yīng)2的平衡常數(shù)K=

。
（2）恒壓下，n_起始（CO₂）：n_起始（H₂）=1：3的混合氣體以一定流速通入分子篩膜反應(yīng)器（如圖2所示），反應(yīng)相同時(shí)間，測得甲醇選擇性隨溫度的變化如圖3所示。

①隨溫度升高，平衡時(shí)CH₃OH選擇性降低的原因是

。
②溫度相同時(shí)，CH₃OH選擇性的實(shí)驗(yàn)值高于平衡值，其原因可能是

。
③分子篩膜反應(yīng)器可提高CO₂轉(zhuǎn)化率的原因是

。
（3）某甲醇燃料電池的工作原理如圖4所示。負(fù)極的電極反應(yīng)式為

。
發(fā)布：2024/10/24 7:0:1組卷：13引用：1難度：0.4
解析
3．甲醇（CH₃OH）可以由碳的氧化物和氫氣合成，主要反應(yīng)包括：
a.CO（g）+2H₂（g）=CH₃OH（g）ΔH₁=-90.1kJ?mol^-1
b.CO₂（g）+3H₂（g）=CH₃OH（g）+H₂O（g）ΔH₂=-49.0kJ?mol^-1
c.CO₂（g）+H₂（g）=CO（g）+H₂O（g）ΔH₃
（1）ΔH₃=

kJ?mol^-1
（2）反應(yīng)a的反應(yīng)歷程如圖所示，其中吸附在催化劑表面上的物種用（*）標(biāo)注。

寫出相對能量為-1.3eV時(shí)，對應(yīng)物質(zhì)M的化學(xué)式

；該反應(yīng)歷程中決速步驟的能壘為

eV。
（3）在恒溫（T/℃）容積可變的密閉容器中按體積比1：3充入CO₂和H₂，若只發(fā)生反應(yīng)b,反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，H₂體積分?jǐn)?shù)x隨壓強(qiáng)p的變化如圖曲線a所示，則曲線

（填標(biāo)號）表示了CH₃OH的體積分?jǐn)?shù)x隨壓強(qiáng)p的變化；點(diǎn)A、B均表示H₂體積分?jǐn)?shù)，則A點(diǎn)處v（正）

B點(diǎn)處v（逆）（填“＞”、“＜”或“=”）。

（4）在恒溫恒容（2L）的密閉容器中充入CO、CO₂各1mol和一定量的氫氣發(fā)生上述a、b、c三個(gè)反應(yīng)，10min達(dá)到平衡狀態(tài)，生成（0.3molCH₃OH和0.15molH₂O。
①若升高溫度，CO的平衡轉(zhuǎn)化率

（填“增大”、“減小”、“不變”或“不能確定”）。
②0～10min內(nèi)，平均每分鐘生成甲醇（CH₃OH）

mol/L；若c反應(yīng)的平衡常數(shù)為K，則平衡時(shí)c（H₂）=

（用含K的式子表達(dá)）。
發(fā)布：2024/10/24 5:0:2組卷：5引用：2難度：0.5
解析

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