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题型专练11 基本理论1. 氮和碳的化合物与人类生产、生活密切相关。（1）已知：N2(g)O2(g)=2NO(g)； H180.5 kJmol12H2(g)O2(g)=2H2O(g)； H483.6 kJmol1则反应2H2(g)2NO(g)=2H2O(g)N2(g)；H_。（2）在压强为0.1 MPa条件，将CO和H2的混合气体在催化剂作用下转化为甲醇的反应为CO(g)2H2(g) CH3OH(g) Hm2m3 (5). 相同温度和压强下，若SO2浓度不变，O2浓度增大，转化率提高，m值减小。 (6). Kp= (7). =1200Pa（ (8). 无尾气排放，不污染环境【解析】（1）反应热等于反应物的总键能减生成物的总键能；则反应I的H=（2535）+0.5496-3472=-98kJ/mol；正确答案：-98；反应生成V204S03，方程式为S02+V205V204S03，反应V204S03与氧气反应生成V205和S03，方程式为2V204S03+022V205+S03，故答案为：S02+V205V204S03；（2）该反应为反应前后气体的总量不为0的反应，恒容密闭容器中混合气体的压强不再变化，反应达平衡状态；A正确；反应前后气体的总质量不变，恒容密团容器中混合气体的密度恒为常数，无法判断反应是否达到平衡状态；B错误；该反应为反应前后气体的总量不为0的反应，合气体的总物质的量不再变化，反应达平衡状态；C正确；反应前后气体的总质量不变，混合气体的总量在变化，当混合气体的平均相对分子质量不再变化，反应达平衡状态；D正确；n(SO2)n(O2)n(SO3)=212，无法判定反应达平衡状态，E错误；反应达平衡状态，各组分的浓度保持不变；SO2气体的百分含量不再变化，可以判定反应达平衡状态；F正确；正确选项：B E ； （3）根据图像可知：m=，m越大，二氧化硫转化率越小；原因相同温度和压强下，若SO2浓度不变，增大氧气的浓度，氧气的转化率减少，SO2的转化率增大；正确答案： m1m2m3 ；相同温度和压强下，若SO2浓度不变，O2浓度增大，转化率提高，m值减小；根据反应：SO2(g)+1/2O2(g) SO3(g)，其他条件不变时，化学平衡常数Kp为生成物的平衡分压与反应物的平衡分压的分压幂之比；平衡常数可以用压强表示为：Kp=；根据题给信息，压强为Pa，二氧化硫的转化率为88%；n(SO2)=10mol,n(O2)=24.4mol, n(N2)=70mol,进行如下计算： SO2(g) + 1/2O2(g) SO3(g)， 起始量： 10 24.4 0 变化量： 1088% 0.51088% 1088% 平衡量：1012% 24.4-588% 1088% 平衡时，混合气体总量为1012%+24.4-588%+1088%+70=104.4-588%=100mol达平衡时SO2的分压p(SO2)为1012%105 100100%=1200 Pa；正确答案：1200 Pa；使二氧化硫气体趋于全部转化为三氧化硫，这样就没有二氧化硫气体的剩余，减少了对环境的污染；正确答案：无尾气排放，不污染环境；3. 氮元素也与碳元素一样存在一系列氢化物,如NH3、N2H4、N3H5、N4H6等。请回答下列有关问题：（1）上述氮的系列氢化物的通式为_。（2）已知：2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) H=-483.6kJmol-1,查阅文献资料，化学键键能如下表：化学键H-HN=NN-HE/kJmol-1436946391氨分解反应NH3(g)N2(g)+H2(g)的活化能Ea1=300kJmol-1，则合成氨反应 N2(g)+H2(g)NH3(g)的活化能Ea2=_。氨气完全燃烧生成氮气和气态水的热化学方程式为_。如右图是氨气燃料电池示意图。a电极的电极反应式为_。（3）已知NH3H2O为一元弱碱。N2H4H2O为二元弱碱，在水溶液中的一级电离方程式表示为：N2H4H2O+H2ON2H5H2O+OH-。则可溶性盐盐酸肼(N2H6Cl2)第一步水解的离子方程式为_;溶液中离子浓度由大到小的排列顺序为_。（4）通过计算判定(NH4)2SO3溶液的酸碱性(写出计算过程)_。(已知：氨水Kb=1.810-5;H2SO3 Ka1=1.310-2Ka2=6.310-8)。【答案】 (1). NnH(n+2) (2). 254kJmol-1 (3). 4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g)H=-1266.8kJmol-1 (4). NH3+6OH-6e-=N2+6H2O (5). N2H62+H2ON2H5H2O+H+ (6). Cl-N2H62+H+N2H5H2O+OH- (7). O32-的水解常数Kh1=10-7，NH4+的水解常数Kh=10-10，Kh1Kh，故SO32-水解起主要作用而呈碱性【解析】（1）通过观察可知：氮与氢原子数相差2个，通式为NnH(n+2)，正确答案：NnH(n+2)；（2）NH3(g)N2(g)+H2(g)，H=反应物的总键能-生成物的总键能=3391-1/2946-3/2436=+46 kJmol-1; H= Ea1- Ea2=46；300- Ea2=46，Ea2=254kJmol-1； 2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) H=-483.6kJmol-1, NH3(g)N2(g)+H2(g)，H=+46 kJmol-1;根据盖斯定律：两个式子整理完成后，4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g) H=1266.8kJmol-1；正确答案：4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g) H=1266.8kJmol-1； 氨气燃料电池，氨气做负极，负极发生氧化反应，失去电子，在碱性环境下氧化为氮气；极反应为NH3+6OH-6e-=N2+6H2O；正确答案为：NH3+6OH-6e-=N2+6H2O；（3）N2H4H2O为二元弱碱，N2H6Cl2为强酸弱碱盐，水解显酸性，第一步水解的离子方程式为N2H62+H2ON2H5H2O+H+；溶液中的离子：Cl-、N2H62+、H+、OH-、N2H5H2O+；根据水解规律：溶液中离子浓度大小排列顺序为：c(Cl-)c(N2H62+)c(H+)c(N2H5H2O+)c(OH-)；正确答案：c(Cl-)c(N2H62+) c(H+)c(N2H5H2O+)c(OH-)；（4）盐类水解平衡常数Kh=KW/Ka ，其中KW为离子积，Ka为弱酸或弱碱的电离平衡常数；已知：氨水Kb=1.810-5;H2SO3 Ka1=1.310-2 Ka2=6.310-8)；NH4+的水解常数Kh1=10-10；SO32-的水解常数Kh2=10-7，Kh1Kh，平衡常数越大，水解能力就越强，故SO32-水解起主要作用而呈碱性；正确答案：碱性；已知：氨水Kb=1.810-5;H2SO3 Ka1=1.310-2 Ka2=6.310-8)；NH4+的水解常数Kh1=10-10；SO32-的水解常数Kh2=10-7，Kh1”“ (5). D (6). c(Na+)c(CO32-)c(HCO3-)c(H+) (7). 14%或0.14 (8). 逆向 (9). 减小【解析】(1).根据题给信息分别写出三个热化学反应方程式：H2O(g)=H2O(l)H=-44.0kJ/mol，C2H4(g)+3O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l) H=-1411.0kJmol- ，H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) H=-285.8kJ/mol；根据盖斯定律，整理出热化学方程式并计算出反应的H；正确答案:2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g) H=-127.8kJ/mol；该反应为一个S0,HKN； 可逆反应：2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g) H=-127.8kJ/mol；其他条件下不变，反应前后的气体的总质量不变，容器的体积不变，混合气体密度恒为定值，无法判定平衡状态，A错误；该反应为反应前后气体总量减少的反应，压强不变可以判定反应达平衡状态，但是氢气、二氧化碳均为反应物，按一定比例关系进行反应，n(H2)/n(CO2)始终保持不变，无法判定平衡状态， B错误；温度高于250时，催化剂的催化效率降低，但是催化剂对平衡的移动无影响，向左移动是因为温度升高的缘故；C错误；该反应为气体体积减少的的反应，若将容器由“恒容”换为“恒压”，其他条件不变，相当于加压的过程，平衡右移，CO2的平衡转化率增大，D正确；正确答案：D；250时，根据图像看出，二氧化碳的转化率为50%，平衡后剩余二氧化碳的量150%=0.5mol，设反应生成碳酸氢钠xmol,碳酸钠y mol，根据碳原子守恒：x+y=0.5；根据钠离子守恒：x+2y=30.3，解之，x= 0.1mol ，y=0.4mol；即碳酸氢钠0.1mol，碳酸钠 0.4mol， 碳酸钠的量比碳酸氢钠大，CO32-水解很少，剩余得多；所以c(CO32-)c(HCO3-)；溶液中离子浓度大小关系：c(Na+)c(CO32-)c(HCO3-)c(H+)；正确答案：c(Na+)c(CO32-)c(HCO3-)c(H+)； 可逆反应： 2CO2(g)+6H2(g) C2H4(g) + 4H2O(g) 起始量：1 3 0 0 变化量 150% 350% 0.550% 250% 平衡量 0.5 1.5 0.25 1混合气体的总质量：144+32=50g， 乙烯的质量：0.2528=7 g，所以乙烯的质量分数为750100%= 14%或0.14；正确答案：14%或0.14；（5）增大体积，相当于减压，平衡向左移动；正确答案：逆向；反应前后混合气体的总质量不变，体积变大，所以密度减少；正确答案：减小。5. 氮的化合物在生产生活中广泛存在。(1)氯胺（NH2Cl）的电子式为_。可通过反应NH3(g)Cl2(g)=NH2Cl(g)HCl(g)制备氯胺，已知部分化学键的键能如右表所示（假定不同物质中同种化学键的键能一样），则上述反应的H=_。化学键键能/(kJmol-1)N-H391.3Cl-Cl243.0N-Cl191.2H-Cl431.8NH2Cl与水反应生成强氧化性的物质，可作长效缓释消毒剂，该反应的化学方程式为_。(2)用焦炭还原NO的反应为：2NO(g)+C(s)N2(g)+CO2(g)，向容积均为1L的甲、乙、丙三个恒容恒温（反应温度分别为400、400、T）容器中分别加入足量的焦炭和一定量的NO，测得各容器中n(NO)随反应时间t的变化情况如下表所示：t/min04080120160n(NO)（甲容器）/mol2.001.501.100.800.80n(NO)（乙容器）/mol1.000.800.650.530.45n(NO)（丙容器）/mol2.001.451.001.001.00该反应为_（填“放热”或“吸热”）反应。乙容器在200min达到平衡状态，则0200min内用NO的浓度变化表示的平均反应速率v(NO)=_。(3)用焦炭还原NO2的反应为：2NO2(g)+2C(s) N2(g)+2CO2(g)，在恒温条件下，1molNO2和足量C发生该反应，测得平衡时NO2和CO2的物质的量浓度与平衡总压的关系如图所示：A、B两点的浓度平衡常数关系：Kc(A)_Kc(B)（填“”或“”或“=”）。A、B、C三点中NO2的转化率最高的是_（填“A”或“B”或“C”）点。计算C点时该反应的压强平衡常数Kp(C)=_（Kp是用平衡分压代替平衡浓度计算，分压总压物质的量分数）。【答案】 (1). (2). +11.3kJ/mol-1 (3). NH2ClH2ONH3HClO或NH2Cl2H2ONH3H2OHClO( (4). 放热 (5). 0.003molL-1min-1 (6). = (7). A (8). 2MPa【解析】(1)（1）氮原子最外层有5个电子，氯原子最外层有7个电子，氢原子最外层1个电子，三种原子间以共价键结合，氯胺（NH2Cl）的电子式为；正确答案：。反应为NH3(g)Cl2(g)=NH2Cl(g)HCl(g)，H=反应物总键能-生成物总键能=3391.3+243-2391.3-191.2-431.8=+11.3kJ/mol-1；正确答案：+11.3kJ/mol-1。生成物具有强氧化性、具有消毒作用的是次氯酸，氯元素由-1价氧化为+1价，氮元素由-2价还原到-3价，生成氨气；正确答案：NH2ClH2ONH3HClO或NH2Cl2H2ONH3H2OHClO。（2）从甲丙两个反应过程看出，加入的n(NO)一样，但是丙过程先达平衡，说明丙的温度比甲高；丙中n(NO)剩余量比甲多，说明升高温度，平衡左移，该反应正反应为放热反应；正确答案：放热。 容积为1L的甲中： 2NO(g)+C(s)N2(g)+CO2(g)， 起始量 2 0 0 变化量 1.2 0.6 0.6 平衡量 0.8 0.6 0.6平衡常数=c(N2)c(CO2)/ c2(NO)=0.60.6/0.82=9/16;甲乙两个反应过程温度相同，所以平衡常数相同；容积为1L的乙容器中，设NO的变化量为xmol： 2NO(g)+C(s)N2(g)+CO2(g)，起始量 1 0 0变化量 x 0.5x 0.5x平衡量 1- x 0.5x 0.5x平衡常数=c(N2)c(CO2)/ c2(NO)= 0.5x0.5x/(1- x)2=9/16,解之得x=0.6mol；0200min内用NO的浓度变化表示的平均反应速率v(NO)= 0.61200= 0.003molL-1min-1；正确答案：0.003molL-1min-1。(3) 平衡常数只与温度有关，由于温度不变，平衡常数不变， Kc(A)= Kc(B)；正确答案： =。增大压强，平衡左移，NO2的转化率降低，所以A、B、C三点中压强最小为A点，该点转化率最大；正确答案：A。由焦炭还原NO2的反应为：2NO2(g)+2C(s)N2(g)+2CO2(g)，在恒温条件下，1molNO2和足量C发生反应在C点时，NO2和CO2的物质的量浓度相等，可知此时反应体系中n(NO2)=0.5mol，n(N2)=0.25mol，n(CO2)=0.5mol，则三种物质的分压分别为：P(NO2)=P(CO2)=10MPa=4，P(N2)=2MPa，C点时该反应的压强平衡常数Kp(C)= 2MPa42MPa/42MPa=2 MPa；正确答案：2MPa。6. 前两年华北地区频繁出现的雾霾天气引起了人们的高度重视，化学反应原理可用于治理环境污染，请回答以下问题。（1）一定条件下，可用CO处理燃煤烟气生成液态硫，实现硫的回收。已知：2CO(g) + O2(g) = 2CO2(g) H = 566 kJmol1S(l) + O2(g) = SO2(g) H = 296 kJmol1则用CO处理燃煤烟气的热化学方程式是_。在一定温度下，向2 L 密闭容器中充入 2 mol CO、1 mol SO2发生上述反应，达到化学平衡时SO2的转化率为90%，则该温度下该反应的平衡常数K = _。（2）SNCRSCR是一种新型的烟气脱硝技术（除去烟气中的NOx），其流程如下：已知该方法中主要反应的热化学方程式： 4NH3(g) + 4NO(g) + O2(g) 4N2(g) + 6H2O(g) H = 1646 kJmol1，在一定温度下的密闭恒压的容器中，能表示上述反应达到化学平衡状态的是_（填字母）。 a4逆(N2) = 正(O2) b混合气体的密度保持不变 cc(N2):c(H2O):c(NH3)=4:6:4d单位时间内断裂4 mol NH键的同时断裂4 mol NN键 （3）如图所示，反应温度会直接影响SNCR技术的脱硝效率。SNCR技术脱硝的温度选择925 的理由是_。 SNCR与SCR技术相比，SNCR技术的反应温度较高，其原因是_；但当烟气温度高于1000时，SNCR脱硝效率明显降低，其原因可能是_。 （4）一种三室微生物燃料电池可用于污水净化、海水淡化，其工作原理如图所示：中间室的Cl 移向_（填“左室”或“右室”），处理后的含硝酸根废水的pH_（填“增大”或“减小”） 若图中有机废水中的有机物用C6H12O6表示，请写出左室发生反应的电极反应式：_。【答案】 (1). 2CO(g) + SO2(g) = 2CO2(g) + S(l) H = 270 kJ/mol (2). K=1620 (3). b (4). 925时脱硝效率高，残留氨浓度较小 (5). 没有使用催化剂，反应的活化能较高 (6). 因为脱硝的主要反应是放热反应，温度过高，使脱硝反应逆向移动（或高温下N2与O2生成了NO等合理答案） (7). 左室 (8). 增大 (9). C6H12O6 24e + 6H2O = 6CO2 + 24H+【解析】（1）根据盖斯定律：第一个反应减去第二个反应整理得出CO处理燃煤烟气的热化学方程式2CO(g) + SO2(g) = 2CO2(g) + S(l) H = 270 kJ/mol；正确答案：2CO(g) + SO2(g)= 2CO2(g)+ S(l) H = 270 kJ/mol。根据已知可知：反应开始时c(CO)=1 mol/L，c(SO2)=0.5 mol/L；据反应方程式列式： 2CO(g) + SO2(g) = 2CO2(g) + S(l) 起始浓度 1 0.5 0 变化浓度 190% 0.590% 190%平衡浓度 0.1 0.05 0.9该温度下该反应的平衡常数K = c2(CO2)/ c2(CO)c(SO2)= 0.92/ 0.120.05=1620；正确答案1620。（2）速率之比和系数成正比：逆(N2) = 4正(O2)，a错误；反应前后气体的总质量不变，当容器内的压强保持不变时，容器的体积也就不再发生改变，气体的密度也就不再发生变化，反应达到平衡状态；b正确；c(N2):c(H2O):c(NH3)=4:6:4 的状态仅仅是反应进行过程中一种状态，无法判定平衡状态； c错误；单位时间内断裂12mol NH键的同时断裂4 mol NN键，反应达平衡状态，d错误；正确答案b。（3） 从图示看出当温度选择925 时，脱硝效率高，残留氨浓度较小；正确答案：脱硝效率高，残留氨浓度较小。 从上述流程看出，SNCR技术的反应没有使用催化剂，反应的活化能较高，因此反应温度较高；因为脱硝的主要反应是放热反应，温度过高，使脱硝反应逆向移动，脱硝效率明显降低；正确答案：没有使用催化剂，反应的活化能较高；因为脱硝的主要反应是放热反应，温度过高，使脱硝反应逆向移动（或高温下N2与O2生成了NO等合理答案）。（4）从题给信息看出，硝酸根离子中氮元素变为氮气，发生还原反应，该极为原电池的正极（右室）；电解质溶液中的Cl 移向负极，即左室；在正极溶液中的硝酸根离子发生反应为：2NO3-+10e-+6H2O=N2+12OH-,产生OH-,溶液的碱性增强，pH增大；正确答案：左室；增大。C6H12O6在负极失电子发生氧化反应生成二氧化碳气体，极反应为：C6H12O6 24e + 6H2O = 6CO2 + 24H+；正确答案：C6H12O6 24e + 6H2O = 6CO2 + 24H+。7. COS和H2S是许多煤化工产品的原料气。已知：.COS(g)+H2(g)H2S(g)+CO(g) H=X kJmol-1；I.CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) H=-42kJmol-1；（1）断裂1mol分子中的化学键所需吸收的能量如下表所示：分子COS(g)H2(g)CO(g)H2S(g)H2O(g)CO2(g)能量/kJmol-1132144010766809301606则X=_。（2）向10L容积不变的密闭容器中充入1molCOS(g)、ImolH2(g)和1molH2O(g)，进行上述两个反应，在某温度下达到平衡，此时CO的体积分数为4%，且测得此时COS的物质的量为0.80mol，则该温度下反应I的平衡常数为_（保留两位有效数字）（3）现有两个相同的2L恒容绝热（与外界没有热量交换）密闭容器M、N，在M中充入1molCO和1molH2O，在N中充入1molCO2和ImolH2，均在700下开始按进行反应。达到平衡时，下列说法正确的是_。A.两容器中CO的物质的量MNB.两容器中正反应速率MN（4）氢硫酸、碳酸均为二元弱酸，其常温下的电离常数如下表：H2CO3H2SKa14.410-71.310-7Ka24.710-117.110-15煤的气化过程中产生的H2S可用足量的Na2CO3溶液吸收，该反应的离子方程式为_；常温下，用100ml0.2molL-1InaOH溶液吸收48mL（标况）H2S气体，反应后溶液中离子浓度从大到小的顺序为_。（5）25时，用Na2S沉淀Cu2+、Sn2+两种金属离子 (M2+)，所需S2-最低浓度的对数值1gc(S2-)与Igc(M2+)的关系如右图所示，请回答：25时Ksp(CuS)=_。25时向50mL的Sn2+、Cu2+浓度均为0.01mol/L的混合溶液中逐滴加入Na2S溶液，当Na2S溶液加到150mL时开始生成SnS沉淀，则此时溶液中Cu2+浓度为_mol/L。【答案】 (1). 5 (2). 0.034 (3). AC (4). H2S+CO32-HS-+HCO3 (5). c(Na+)c(HS)c(OH) c(H+) c(S2) (6). 10-35 (7). 2.510-13【解析】(1) H=反应物断键吸收的总能量-生成物成键放出的总能量=1321+440-680-1076=5 kJmol-1；正确答案：5。（2） COS(g)+H2(g)H2S(g)+CO(g) 起始量 1 1 0 0 变化量 x x x x 平衡量 1-x 1- x x xCO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) 起始量 x 1 0 1- x变化量 y y y y平衡量 x- y 1- y y 1- x+ y根据题给信息可知：1-x=0.8, x=0.2 mol；反应后混合气体总量为1-x+x+x-y+1-y+y+1- x+y=3mol，根据CO的体积分数为4%列方程 (0.2-y)/3=0.04, y=0.08 mol； c(H2)=(1- x+ y)/10=0.088mol/L；c(H2S)= x /10=0.02mol/L；c(CO)= (x-y)/10=0.012 mol/L； c(COS)= (1-x)/10=0.08mol/L；反应I的平衡常数为c(CO)c(H2S)/ c(H2) c(COS)= 0.0120.02/0.080.088=0.034；正确答案：0.034。 (3) 由于容器M的正反应为放热反应。随着反应的进行，反应的温度升高；由于恒容绝热，升高温度，平衡左移，两容器中CO的物质的量MN，A正确；M中温度大于N中的温度，所以两容器中正反应速率MN，B错误；容器M中反应是从正反应方向开始的，容器N中是反应是从逆反应方向开始的，由于恒容绝热(与外界没有热量交换)，所以CO的转化率与容器中CO2的转化率之和必然小于1，C正确；容器M中反应是从正反应方向开始的，由于恒容绝热(与外界没有热量交换)，平衡左移，所以两容器中反应的平衡常数MH2SHCO3-HS-；所以H2S与Na2CO3溶液反应生成NaHS和NaHCO3；正确答案：H2S+CO32-HS-+HCO3。设生成Na2S xmol和NaHS ymol，根据硫元素守恒：x+y=44810-3/22.4 ；根据钠元素守恒：2x+y=0.10.2,解之x=0，y=0.02mol；所以100ml、0.2molL-1NaOH溶液恰好吸收448mL（标况）H2S气体生成NaHS，NaHS溶液电离大于水解过程，溶液显碱性，溶液中各离子浓度大小关系为：c(Na+)c(HS)c(OH) c(H+) c(S2)；正确答案：c(Na+)c(HS)c(OH) c(H+) c(S2)。（5）在25时，CuS饱和溶液中存在沉淀溶解平衡：CuS（s）Cu2+（aq）+S2-（aq），Ksp（CuS）=c（Cu2+）c（S2-）=10-2510-10=10-35；正确答案：10-35。Ksp（SnS）= c（Sn2+）c（S2-）=10-251=10-25Ksp（CuS）=10-35，所以25时向50mL的Sn2+、Cu2+浓度均为0.01mol/L的混合溶液中逐滴加入Na2S溶液，Cu2+先沉淀完成后，Sn2+开始沉淀；c(Sn2+)=(5010-30.01)/(20010-3)=2.510-3 molL-1；根据Ksp（SnS）=c（S2-）2.510-3=10-25，c（S2-）=410-23 molL-1 ；根据Ksp（CuS）=c（Cu2+）410-23=10-35，c（Cu2+）=2.510-13molL-1；正确答案：2.510-13。8. 2017年5月18日中共中央国务院公开致电祝贺南海北部神狐海域进行的“可燃冰”试采成功。“可燃冰”是天然气水合物，外形像冰，在常温常压下迅速分解释放出甲烷，被称为未来新能源。（1）“可燃冰”作为能源的优点是_(回答一条即可)。（2）甲烷自热重整是先进的制氢方法,包含甲烷氧化和蒸汽重整两个过程。向反应系统同时通入甲烷，氧气和水蒸气,发生的主要化学反应如下:反应过程化学方程式焓变H(kJ.mol-l)活化能E.(kJ.mol-1)甲烷氧化CH4(g)+O2(g)CO(g)+2H2O(g)-802.6125.6CH4(g)+O2(g)CO2(g)+2H2(g)-322.0172.5蒸气重整CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)+206.2240.1CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g)+158.6243.9回答下列问题:在初始阶段，甲烷蒸汽重整的反应速率_(填“大于”“小于”或“等于”)甲烷氧化的反应速率。反应CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)的平衡转化率与温度、压强关系其中n(CH4)：n(H2O)=1:1如图所示。该反应在图中A点的平衡常数Kp=_(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压物质的量分数)，图中压强(p1、p2、p3、p4)由大到小的顺序为_。从能量角度分析，甲烷自热重整方法的先进之处在于_。如果进料中氧气量过大,最终会导致H2物质量分数降底，原因是_。（3）甲烷超干重整CO2技术可得到富含CO的气体，其能源和开境上的双重意义重大，甲烷超干重整CO2的催化转化原理如图所示。过程II中第二步反应的化学方程式为_。只有过程I投料比_，过程II中催化剂组成才会保持不变。该技术总反应的热化学方程式为_。【答案】 能量密度高、清洁、污染小、储量大 (2). 小于 (3). (Mpa)2或0.1875(Mpa)2 (4). p1p2p3p4 (5). 甲烷氧化反应放出热量正好洪蒸汽重整反应所吸收自热量，达到能量平衡 (6). 氧气量过大,会将H2氧化导致H2物质量分数降低 (7). 3Fe+4CaCO3Fe3O4+4CaO+4CO (8). 1/3 (9). CH4(g)+ 3CO2(g)2H2O(g) +4CO(g) H=+349kJ/mol【解析】(1). “可燃冰”分子结构式为：CH4H2O，是一种白色固体物质，外形像冰，有极强的燃烧力，可作为上等能源。它主要由水分子和烃类气体分子（主要是甲烷）组成，所以也称它为甲烷水合物，它的优点：能量密度高、清洁、污染小、储量大等；正确答案：能量密度高、清洁、污染小、储量大。 （2）从表中活化能数据看出在初始阶段，甲烷蒸汽重整反应活化能较大，而甲烷氧化的反应活化能均较小，所以甲烷氧化的反应速率快；正确答案：小于。 根据题给信息，假设甲烷有1mol, 水蒸气有1mol, CH4(g)+ H2O(g) CO(g)+ 3H2(g) 起始量 1 1 0 0 变化量 0.2 0.2 0.2 0.6平衡量 0.8 0.8 0.2 0.6平衡后混合气体的总量：0.8+0.8+0.2+0.6=2.4 mol；各物质分压分别为：p(CH4)=p(H2O)=40.82.4=4/3，p(C0)= 40.22.4=1/3, p(H2)=40.62.4=1，A点的平衡常数Kp=131/3（4/3）2=3/16；根据图像分析，当温度不变时，压强减小，平衡左移，甲烷的转化率增大，所以压强的大小顺序：p1p2p3p4；正确答案3/16；p1p2p3p4。甲烷氧化反应放出热量正好提供给甲烷蒸汽重整反应所吸收热量，能量达到充分利用；正确答案：甲烷氧化反应放出热量正好洪蒸汽重整反应所吸收自热量，达到能量平衡。 氧气量过大,剩余的氧气会将H2氧化为水蒸气，会导致H2物质量分数降低；正确答案：氧气量过大,会将H2氧化导致H2物质量分数降低。（3）根据图示分析，第一步反应是还原剂把四氧化三铁还原为铁，第二步反应是铁被碳酸钙氧化为四氧化三铁，而本身被还原为一氧化碳；正确答案：3Fe+4CaCO3 Fe3O4+4CaO+4CO。反应的历程：CH4(g)+ CO2(g)2H2(g) +2CO(g);Fe3O4(s)+4H23Fe(s)+4H2O(g); Fe3O4(s)+4 CO(g)3Fe(s)+4 CO2(g);三个反应消去Fe3O4和Fe，最终得到CH4(g)+ 3CO2(g)2H2O(g) +4CO(g)；所以只有过程I投料比1/3时，才能保证II中催化剂组成保持不变；正确答案：1/3。 CH4(g)+3/2O2(g)CO(g)+2H2O(g) H1=-802.6 kJ.mol-l；CH4(g)+O2(g)CO2(g)+2H2(g) H2=-322.0 kJ.mol-l；CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g) H3=+158.6 kJ.mol-l；1.5-得方程式：1/2 CH4(g)+ CO(g)+ 2H2O(g)=3/2 CO2(g)+3 H2(g)，H4=3/2H2-H1； 然后再进行3-4得方程式并进行H的相关计算：CH4(g)+ 3CO2(g)2H2O(g) +4CO(g)，H=+349kJ/mol；正确答案：CH4(g)+ 3CO2(g)2H2O(g) +4CO(g)，H=+349kJ/mol。9. 由H、C、N、O、S等元素形成多种化合物在生产生活中有着重要应用。I.化工生产中用甲烷和水蒸气反应得到以CO和H2为主的混合气体，这种混合气体可用于生产甲醇，回答下列问题:（1）对甲烷而言，有如下两个主要反应:CH4(g)+1/2O2(g)=CO(g)+2H2(g)H1=-36kJmol-12CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)H2=+216kJmol-1若不考虑热量耗散，物料转化率均为100%，最终炉中出来的气体只有CO、H2，为维持热平衡，年生产lmolCO,转移电子的数目为_。（2）甲醇催化脱氢可制得重要的化工产品一甲醛，制备过程中能量的转化关系如图所示。写出上述反应的热化学方程式_。反应热大小比较:过程I_过程II(填“大于”、“小于”或“等于”)。II.（3）汽车使用乙醇汽油并不能减少NOx的排放，这使NOx的有效消除成为环保领城的重要课题。某研究性小组在实验室以Ag-ZSM-5为催化剂，删得NO转化为N2的转化率随温度变化情况如图所示。若不使用CO，温度超过775K，发现NO的分解率降低。其可能的原因为_，在n(NO)/n(CO)=1的条件下，为更好的除去NOx物质，应控制的最佳温度在_K左右。（4）车辆排放的氮氧化物、煤燃烧产生的二氧化硫是导致雾霾天气的“罪魁祸首”。活性炭可处理大气污染物NO。在5L密闭容器中加入NO和活性炭(假设无杂质)，一定条件下生成气体E和F。当温度分别在T1和T2时，测得各物质平衡时物质的量(n/mol)如下表:物质温度活性炭NOEF初始3.000
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