在一定条件下co和ch4答案解析

甲醇是一种很好的燃料，工业上用CH₄和H₂O 为原料，通过反应I和Ⅱ来制备甲醇。

⑴将1.0 mol CH₄和2.0 mol H₂O(g)通人反应室(容积为100L)，在一定条件下发生反应:

CH₄(g)＋H₂O(g)CO(g)＋3H₂(g)……I。CH₄的转化率与温度、压强的关系如右图所示。

①已知100℃时达到平衡所需的时间为5min，则用H₂表示的平均反应速率为                   。

②图中的P₁_       P₂(填“<”、“>”或“=”),100℃时平衡常数为           。

③该反应的△H         0(填“<”、“>”或“=”)。

(2)在一定条件下，将a mol CO与3a mol H₂的混合气体在催化剂作用下能自发反应生成甲醇: CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g)   △H<0  ……Ⅱ

④若容器容积不变，下列措施可增加甲醇产率的是

A．升高温度                     B．将CH₃OH(g)从体系中分离

C．充人He，使体系总压强增大    D．再充人lmol CO和3 mol H₂

⑤为了寻找合成甲醇的温度和压强的适宜条件，某同学设计了三组实验，部分实验条件已经填在下面实验设计表中。

A．下表中剩余的实验条件数据:  a=_     ；b=_         。

B．根据反应Ⅱ的特点，右下图是在压强分别为0.1 MPa和5MPa下CO的转化率随温度变化的曲线图，请指明图中的压强Px =           Mpa。

甲醇是一种很好的燃料,工业上用CH4和H2O为原料,通过反应Ⅰ和Ⅱ来制备甲醇。

(1)将1.0 mol CH4和2.0 mol H2O(g)通入反应室(容积为100 L),在一定条件下发生反应:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)……Ⅰ。CH4的转化率与温度、压强的关系如下图。

①已知100 ℃压强为p1时达到平衡所需的时间为5 min,则用H2表示的平均反应速率为　　　　。 

②图中的p1　　　　p2(填“<”“>”或“=”),100 ℃压强为p2时平衡常数为　　　　。 

③该反应的ΔH　　　　0(填“<”“>”或“=”)。 

(2)在一定条件下,将a mol CO与3a mol H2的混合气体在催化剂作用下能自发反应生成甲醇: CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)　ΔH<0 ……Ⅱ

①若容器容积不变,下列措施可增加甲醇产率的是(　　)

A.升高温度

B.将CH3OH(g)从体系中分离

C.充入He,使体系总压强增大

D.再充入1 mol CO和3 mol H2

②为了寻找合成甲醇的温度和压强的适宜条件,某同学设计了三组实验,部分实验条件已经填在下面实验表格中。

A.下表中剩余的实验条件数据:a=　　　　;b=。 

B.根据反应Ⅱ的特点,下图是在压强分别为0.1 MPa和5 MPa下CO的转化率随温度变化的曲线图,请指明图中的压强px=　　　　MPa。 

研究CO₂与CH₄，反应使之转化为CO和H₂，对减缓燃料危机、减小温室效应具有重要的意义。

（1）已知：2CO（g）+O₂（g）＝2CO₂（g）  △H＝－566kJ/mol

2H₂（g）+O₂（g）＝2H₂O（g）   △H＝－484kJ/mol

CH₄（g）+2O₂（g）＝CO₂（g）+2H₂O（g）  △H＝－890kJ/mol

则：CH₄（g）+CO₂（g）＝2CO（g）+2H₂（g）△H＝____________。

 (2)在密闭容器中通人物质的量浓度均为0.1mol/L的CH₄与CO₂，在一定条件下发生反应CH₄（g）+CO₂（g）＝2CO（g）+2H₂（g），测得CH₄的平衡转化率与温度及压强的关系如图1：

①下列事实能说明该反应一定达到平衡的是     。

a．CO₂的浓度不再发生变化

b．υ_正（CH₄）＝2υ_逆（CO）

c．混合气体的平均相对分子质量不发生变化

d．CO与H₂的物质的量比为1:1

②据图可知，P₁、P₂、P₃、P₄由大到小的顺序为      。

③在压强为P₄、1100℃的条件下，该反应5min时达到平衡x点，则用CO表示该反应的速率为     ，该温度下，反应的平衡常数为      。

(3)用CO与H₂可合成甲醇(CH₃OH)，以甲醇和氧气反应制成的燃料电池如图2所示，该电池工作程中O₂应从      (填“c或一b”)口通人，电池负极反应式为                  ，若用该电池电解精炼铜，每得到6. 4g铜，转移电子数目为         。

将1molCO(g)和1molH₂O(g)充入某固定容积的反应器中，在一定条件下CO(g)+ H₂O(g) CO₂(g)+ H₂(g)达到一定反应限度时有2/3的CO转化成CO₂，在相同条件下，将1molCO(g)和2molH₂O(g)充入同一反应器中，当反应达到同一反应限度时，混合气体CO₂的体积分数可能是（    ）

A．22.2%          B．28.2%        C．33.3%          D．37.8%

（12分）（1）有科学家提出“绿色自由”的构想：将CO₂变为燃料或有机化学品。其构想分成3个步骤：

① 利用浓碳酸钾溶液吸收空气中的CO₂；

② 将第①步吸收液电解产生H₂和O₂，同时分离出CO₂；

③ 将第②步产生的H₂和CO₂在一定条件下转化成CH₄和水蒸气。

已知：H₂（g）+0.5O₂（g）=H₂O（l）  △H₁= —285.8 kJ/mol

CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）  △H₂= —889.6 kJ/mol

H₂O（l）=H₂O（g）  △H₃= +44.0 kJ/mol

第③步反应的热化学方程式为                                      。

（2）使用合适的催化剂和电极材料，以N₂、H₂为原料，以HCl-NH₄Cl为电解质溶液构成新型燃料电池，同时达到固氮作用。该电池的正极反应式为                          ，溶液中H⁺向      极移动（选择填写“正”或“负”）。

（3）某催化剂的主要成分是FeO、Fe₂O₃，当催化剂中Fe²⁺与Fe³⁺的物质的量之比为1:2时，其催化活性最高。以Fe₂O₃为原料制备上述催化剂，可向其中加入适量炭粉，发生如下反应：

2Fe₂O₃＋C4FeO＋CO₂­。为制得这种活性最高的催化剂，应向480 g Fe₂O₃粉末中加入炭粉的质量为_____g。

（4）在T℃时，向2L固定体积的密闭容器中加入4 mol A和2 mol B，发生如下反应：

            2A(g) + B(g)  C(g) + D(g)  △H = Q kJ·mol^－1

当反应达到平衡时，A的转化率为50﹪。

（ⅰ）在一定条件下，反应可以自发向右进行，可知Q __________0  (填“﹤”、“﹥”或“﹦”)。

（ⅱ）维持温度不变，若向该容器中加入的物质及量如下，使起始时v（正）＞v（逆）且达到平衡时C的百分含量为20﹪。下列符合要求的是                     

A．2 mol A、1 mol B         B．1 mol He、3 mol A、1.5 mol B、0.5molC、0.5mol D

C．2 mol C、2 mol D         D．2 molA、1mol B、1 mol C、1 mol D

（12分）（1）有科学家提出“绿色自由”的构想：将CO₂变为燃料或有机化学品。其构想分成3个步骤：

① 利用浓碳酸钾溶液吸收空气中的CO₂；

② 将第①步吸收液电解产生H₂和O₂，同时分离出CO₂；

③ 将第②步产生的H₂和CO₂在一定条件下转化成CH₄和水蒸气。

已知：H₂（g）+0.5O₂（g）=H₂O（l）  △H₁= —285.8 kJ/mol

CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）  △H₂=—889.6 kJ/mol

H₂O（l）=H₂O（g）  △H₃=+44.0 kJ/mol

第③步反应的热化学方程式为                                     。

（2）使用合适的催化剂和电极材料，以N₂、H₂为原料，以HCl-NH₄Cl为电解质溶液构成新型燃料电池，同时达到固氮作用。该电池的正极反应式为                          ，溶液中H⁺向     极移动（选择填写“正”或“负”）。

（3）某催化剂的主要成分是FeO、Fe₂O₃，当催化剂中Fe²⁺与Fe³⁺的物质的量之比为1:2时，其催化活性最高。以Fe₂O₃为原料制备上述催化剂，可向其中加入适量炭粉，发生如下反应：

2Fe₂O₃＋C4FeO＋CO₂­。为制得这种活性最高的催化剂，应向480 g Fe₂O₃粉末中加入炭粉的质量为_____g。

（4）在T℃时，向2L固定体积的密闭容器中加入4mol A和2 mol B，发生如下反应：

            2A(g) + B(g)  C(g) + D(g)  △H = Q kJ·mol^－1

当反应达到平衡时，A的转化率为50﹪。

（ⅰ）在一定条件下，反应可以自发向右进行，可知Q __________0  (填“﹤”、“﹥”或“﹦”)。

（ⅱ）维持温度不变，若向该容器中加入的物质及量如下，使起始时v（正）＞v（逆）且达到平衡时C的百分含量为20﹪。下列符合要求的是                     

A．2 mol A、1 molB         B．1 mol He、3 mol A、1.5 mol B、0.5molC、0.5mol D

C．2 mol C、2 molD         D．2 molA、1mol B、1 mol C、1 mol D

甲烷在一定条件下可以和Cl₂反应。下列有关该反应的说法正确的是：①常温下，CH₃Cl是气体，其他3种氯代产物都是液体  ②二氯甲烷只有一种的事实证明了CH₄不是平面正方形  ③实验前可以通过排饱和食盐水的方法收集甲烷和氯气④如果把收集好甲烷和氯气的试管放在日光直射的地方，可能会发生爆炸⑤光照时，试管中甲烷和氯气的混合气体的颜色逐渐变浅，试管壁出现油状液滴，试管中有少量白雾

A．①②③④⑤                          B．①②③                     C．②③④                     D．①②③⑤