在碳中和背景下，氫能是新能源領(lǐng)域中與油氣行業(yè)現(xiàn)有業(yè)務(wù)結(jié)合最緊密的一類，而制氫成本過高，仍是目前氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的挑戰(zhàn)之一、甲烷水蒸氣重整制氫是目前工業(yè)制氫最為成熟的方法，涉及的主要反應(yīng)如下：
反應(yīng)Ⅰ.CH4+H2O?CO+3H2 ΔH1＞0
反應(yīng)Ⅱ.CH4（g）+2H2O（g）?CO2（g）+4H2（g）ΔH2＞0
反應(yīng)Ⅲ.CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）ΔH3
（1）已知部分化學(xué)鍵的鍵能數(shù)據(jù)如下表：
| 化學(xué)鍵 | O-H | H-H | C=O | C≡O(shè)（CO） |
| 鍵能/（kJ?mol-1） | 463 | 436 | 803 | 1075 |
-41kJ/mol
-41kJ/mol
，若反應(yīng)Ⅲ的正反應(yīng)活化能Ea（正）=83kJ?mol-1，則逆反應(yīng)活化能（逆）=124
124
kJ?mol-1。（2）①恒溫條件下，在體積不變的密閉容器中充入1molCO（g）和2molH2O（g），發(fā)生反應(yīng)Ⅲ，欲使CO的轉(zhuǎn)化率和H2的產(chǎn)率同時提高，可以采取的措施有
適當(dāng)增大H2O（g）的濃度
適當(dāng)增大H2O（g）的濃度
。②已知比表面積是指單位質(zhì)量物料所具有的總面積。實驗表明，向體系中投入CaO固體可以增大H2的體積分?jǐn)?shù)，選用相同質(zhì)量、不同粒徑的CaO固體進(jìn)行實驗時，結(jié)果如圖甲所示。投入微米級CaO比納米級CaO，H2的平衡體積分?jǐn)?shù)低的原因是
微米CaO表面積比納米CaO小，吸收CO2能力比納米CaO低
微米CaO表面積比納米CaO小，吸收CO2能力比納米CaO低
。
③在一恒容絕熱容器中以物質(zhì)的量之比1：2投入CO（g）和H2O（g），發(fā)生反應(yīng)Ⅲ，下列物理量不再改變能說明該反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài)的是
ABC
ABC
（填字母）。A.H2體積百分含量
B.體系溫度
C.CO與H2O的物質(zhì)的量之比
D.混合氣體密度
（3）不同壓強下，按照n（CH4）：n（H2O）=1：3投料發(fā)生上述三個反應(yīng)，CH4的平衡轉(zhuǎn)化率α（CH4）隨溫度的變化關(guān)系如圖乙所示。
壓強p1、p2、p3由大到小的順序是
p3＞p2＞p1
p3＞p2＞p1
，CH4的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而增大的原因是 反應(yīng)Ⅰ和Ⅱ都是吸熱反應(yīng)，升高溫度平衡正向移動，CH4的平衡轉(zhuǎn)化率增大
反應(yīng)Ⅰ和Ⅱ都是吸熱反應(yīng)，升高溫度平衡正向移動，CH4的平衡轉(zhuǎn)化率增大
。（4）一定溫度下，向2L容器中充入1molCH4（g）和3molH2O，tmin后反應(yīng)達(dá)到平衡，容器中CO為mmol,CO2為nmol。則tmin內(nèi)CH4的消耗速率為
m
+
n
2
t
m
+
n
2
t
=
n
（
3
m
+
4
n
）
m
（
3
-
m
-
2
n
）
=
。（用含m,n,t的代數(shù)式表示）n
（
3
m
+
4
n
）
m
（
3
-
m
-
2
n
）
【答案】-41kJ/mol；124；適當(dāng)增大H2O（g）的濃度；微米CaO表面積比納米CaO小，吸收CO2能力比納米CaO低；ABC；p3＞p2＞p1；反應(yīng)Ⅰ和Ⅱ都是吸熱反應(yīng)，升高溫度平衡正向移動，CH4的平衡轉(zhuǎn)化率增大；；=
m
+
n
2
t
n
（
3
m
+
4
n
）
m
（
3
-
m
-
2
n
）
【解答】
【點評】
聲明：本試題解析著作權(quán)屬菁優(yōu)網(wǎng)所有，未經(jīng)書面同意，不得復(fù)制發(fā)布。
發(fā)布：2024/6/27 10:35:59組卷：37引用：1難度：0.5
相似題
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1．氫氣最早于16世紀(jì)被人工制取出來，氫氣是一種清潔能源。
（1）利用光伏電池電解水制H2是氫能的重要來源。已知：H-H鍵、O=O鍵、H-O鍵的鍵能依次為436kJ?mol-1、495kJ?mol-1、463kJ?mol-1。則2H2O（g）═2H2（g）+O2（g）△H=kJ?mol-1。
（2）T1℃時，向5L恒容密閉容器中充入0.5molCH4，只發(fā)生反應(yīng)2CH4（g）?C2H4（g）+2H2（g），達(dá)到平衡時，測得c（C2H4）=2c（CH4），CH4的轉(zhuǎn)化率為；保持其他條件不變，溫度改為T2℃，經(jīng)25s后達(dá)到平衡，測得c（CH4）=2c（C2H4），則0～25s內(nèi)v（C2H4）=mol?L-1?s-1。
（3）CH4分解時幾種氣體的平衡分壓（pPa）的對數(shù)值lgp與溫度的關(guān)系如圖所示。
①T℃時，向一恒容密閉容器中通入一定量的CH4（g）、C2H4（g）和H2（g），只發(fā)生反應(yīng)2CH4（g）?C2H2（g）+3H2（g）ΔH，ΔH（填“＞”或“＜”）0，此時的平衡常數(shù)Kp=（用平衡分壓代替濃度進(jìn)行計算）Pa2。
②若只改變一個反應(yīng)條件使Kp變大，則該條件是（填標(biāo)號）。
A.減小C2H2的濃度
B.升高溫度
C.增大壓強
D.加入合適的催化劑
（4）工業(yè)上，以KNH2和液氨為電解質(zhì)，以石墨為電極，電解液氨制備H2。陽極的電極反應(yīng)式為，一段時間后陰、陽兩極收集到的氣體質(zhì)量之比為。發(fā)布：2025/1/4 8:0:1組卷：9引用：3難度：0.5 -
2．反應(yīng) 4A（g）+5B（g）?4C（g）+6D（g）在 5L 的密閉容器中進(jìn)行，半分鐘后，C 的物質(zhì)的量增 加了 0.30mol。下列敘述正確的是（ ?。?/h2>
發(fā)布：2024/12/30 19:30:2組卷：59引用：6難度：0.6 -
3．將等物質(zhì)的量的A、B混合于2L的密閉容器中，發(fā)生如下反應(yīng)：3A（g）+B（g）?xC（g）+2D（g），經(jīng)5min后，測得D的濃度為0.5mol/L，c（A）：c（B）=3：5，C的平均反應(yīng)速率為0.1mol/（L?min）．求：
（1）此時A的濃度c（A）=mol/L，反應(yīng)開始前容器中的A、B的物質(zhì)的量：n（A）=n（B）=mol；
（2）B的平均反應(yīng)速率v（B）=mol/（L?min）；
（3）x的值為．發(fā)布：2024/12/30 19:0:1組卷：163引用：26難度：0.3
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