题目内容
海底蕴藏着大量的“可燃冰”。用甲烷制水煤气（CO、H2），再合成甲醇来代替日益供应紧张的燃油。
已知：① CH4(g)＋H2O (g)＝CO (g)＋3H2 (g) △H1＝+206.2kJ·mol-1
② CH4(g)＋
O2(g)＝CO(g)＋2H2(g) △H2=－35.4 kJ·mol-1
③ CH4 (g)＋2H2O (g)＝CO2 (g)＋4H2 (g) △H3＝+165.0 kJ·mol-1
（1）CH4(g)与CO2 (g)反应生成CO(g)和H2(g)的热化学方程式为 。
（2）从原料、能源利用的角度，分析反应②作为合成甲醇更适宜方法的原因是 。
（3）水煤气中的H2可用于生产NH3，在进入合成塔前常用[Cu(NH3)2]Ac溶液来吸收其中的CO，防止合成塔中的催化剂中毒，其反应是： [Cu(NH3)2]Ac + CO + NH3 
[Cu(NH3)3]Ac·CO △H＜0
[Cu(NH3)2]Ac溶液吸收CO的适宜生产条件应是 。
（4）将CH4设计成燃料电池，其利用率更高，装置示意如下图（A、B为多孔性石墨棒）。持续通入甲烷，在标准状况下，消耗甲烷体积VL。0＜V≤44.8 L时，电池总反应方程式为 。
② 44.8 L＜V≤89.6 L时，负极电极反应为 。
③ V="67.2" L时，溶液中离子浓度大小关系为 。
（1）CH4 (g)＋CO2 (g) ＝2CO (g)＋2H2 (g) △H＝+247.4 kJ·mol－1（2）反应②是放热反应，可节省能源；同时制得的CO与H2物质的量之比为1:2，能恰好反应合成甲醇，符合绿色化学的“原子经济”原则。（3）低温、高压（4） ①CH4 + 2O2 + 2KOH ＝K2CO3 + 3H2O ②CH4—8e－+ 9CO32-+3H2O ＝10HCO3-③c(K＋)＞c(HCO3-)＞c(CO32-)＞c(OH－)＞c(H+)
解析试题分析：（1）根据盖斯定律可知，①×2-③可得CH4（g）+CO2（g）=2CO（g）+2H2（g），所以其△H=[（+206.2）×2-（+165.0）]kJ?mol-1="+247.4" kJ?mol-1，所以CH4（g）与CO2（g）反应生成CO（g）和H2（g）的热化学方程式为CH4（g）+CO2（g）=2CO（g）+2H2（g）△H="+247.4" kJ?mol-1（2）从能量角度比较，①是吸热反应，需要消耗更多能量，②是放热反应，不需要太多能量；从原子利用率角度，由于CO+2H2→CH3OH，①的产物中氢原子不可能全部变为CH3OH，而②的产物中所有原子都可能全部变为CH3OH；因此选②，甲烷不完全燃烧制合成气时放出热量，还得到物质的量之比为1：2的CO和H2的混合气体，能恰好完全反应生成甲醇（3）已知正反应是气态物质体积减小的放热反应，因此采用降低温度、增大压强能使平衡右移，提高CO的转化率，故答案为：低温、高压（4）（4）n（KOH）=2mol/L×2L=4mol，可能先后发生反应①CH4+2O2→CO2+2H2O、②CO2+2KOH=K2CO3+H2O、③K2CO3+CO2+H2O=2KHCO3；①当0＜V≤44.8 L时，0＜n（CH4）≤2mol，则0＜n（CO2）≤2mol，只发生反应①②，且KOH过量，则电池总反应式为CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O，故答案为：CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O；②当44.8 L＜V≤89.6 L，2mol＜n（CH4）≤4mol，则2mol＜n（CO2）≤4mol，发生反应①②③，得到K2CO3和KHCO3溶液，则负极反应式为CH4-8e-+9CO32-+3H2O=10HCO3-，故答案为：CH4-8e-+9CO32-+3H2O="10" HCO3-；③当V="67.2" L时，n（CH4）=3mol，n（CO2）=3mol，则电池总反应式为3CH4+6O2+4KOH=K2CO3+2KHCO3+7H2O，则得到1molK2CO3和2molKHCO3的溶液，则c（K+）＞c（HCO3-）＞c（CO32-）＞c（OH-）＞c（H+），故答案为：c（K+）＞c（HCO3-）＞c（CO32-）＞c（OH-）＞c（H+）
考点：用盖斯定律进行有关反应热的计算；化学电源新型电池
长江作业本同步练习册系列答案
2CO2（g）＋N2（g）。在密闭容器中发生该反应时，c（CO2）随温度（T）、催化剂的表面积（S）和时间（t）的变化曲线如图所示。
N2O4（g） ΔH2＝－56.9 kJ·mol－1
（15分）资源化利用二氧化碳不仅可减少温室气体的排放，还可重新获得燃料或重要工业产品。
（1）以CO2与NH3为原料可合成化肥尿素[CO(NH2)2]。已知：
①2NH3（g）＋ CO2（g）＝ NH2CO2NH4（s） △H ＝ -159.47 kJ·mol-1
②NH2CO2NH4（s）＝ CO(NH2)2（s）＋ H2O（g） △H ＝ +116.49 kJ·mol-1
③H2O（l）＝ H2O（g） △H ＝+88.0 kJ·mol-1
试写出NH3和CO2合成尿素和液态水的热化学方程式 。
（2）在一定条件下，二氧化碳转化为甲烷的反应如下：
CO2(g)+4H2(g)
CH4(g)+2H2O(g) ΔH＜0
①向一容积为2L的恒容密闭容器中充入一定量的CO2和H2，在300℃时发生上述反应，达到平衡时各物质的浓度分别为CO2：0.2mol·L—1，H2：0.8mol·L—1，CH4：0.8mol·L—1，H2O：1.6mol·L—1，起始充入CO2和H2的物质的量分别为 、 。CO2的平衡转化率为 。
②现有两个相同的恒容绝热（与外界没有热量交换）密闭容器I、II，在I中充入1 molCO2,和4 molH2，在II中充入1 mol CH4和2 mol H2 O(g) ，300℃下开始反应。达到平衡时，下列说法正确的是 （填字母）。
| A．容器I、II中正反应速率相同 |
| B．容器I、II中CH4的物质的量分数相同 |
| C．容器I中CO2的物质的量比容器II中的多 |
| D．容器I中CO2的转化率与容器II中CH4的转化率之和小于1 |
①上述生产过程的能量转化方式是 。
②上述电解反应在温度小于900℃时进行碳酸钙先分解为CaO和CO2，电解质为熔融碳酸钠，则阳极的电极反应式为 ，阴极的电极反应式为 。
[Cu（NH3）3]Ac?CO（aq）（△H＜0）
4N2(g)+6H2O(g) (△H <0)
氮是地球上含量最丰富的一种元素，氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用。请回答下列问题：
（1）右图是1 mol NO2和1mol CO反应生成CO2和NO过程中能量变化示意图，请写出NO2和CO反应的热化学方程式 。
（2）在0.5L的密闭容器中，一定量的氮气和氢气进行如下化学反应：N2(g)+3H2(g) 
2NH3(g)△H<0其化学平衡常数K与温度t的关系如右表：请完成下列问题；
| t/℃ | 200 | 300 | 400 |
| K | K1 | K2 | 0.5 |
①试比较K1、K2的大小，K1____K2（填写“>”、“=”或“<”）
②下列各项能作为判断该反应达到化学平衡状态的依据是____一（填序号字母）
a．容器内N2、H2、NH3的浓度之比为1：3：2
b．v（N2）正=3v（H2）逆
c．容器内压强保持不变
d．混合气体的密度保持不变
③400℃时，反应2NH3(g)
N2(g)+3H2(g)的化学平衡常数的值为 。当测得NH3和N2、H2的物质的量分别为3mol和2mol、1mol时，则该反应的v（N2）正 __ v（N2）逆（填写“>”、“=”或“<”=） 氮是一种地球上含量丰富的元素，氮及其化合物的研究在生产、生活中有着重要意义。
（1）下图是1 mol NO2和1 mol CO反应生成CO2和NO过程中能量变化示意图，写出NO2和CO反应的热化学方程式 。
（2）已知：N2(g)+ O2(g)＝2 NO(g) △H＝＋180 kJ ? mol-1
2NO(g)+2 CO(g)＝N2(g) + 2 CO2(g) △H＝－746 kJ ? mol-1
则反应CO(g) +
O2(g)＝CO2(g)的 △H＝ kJ ? mol-1。
（3）在一固定容积为2L的密闭容器内加入0.2 mol的N2和0.6 mol的H2，在一定条件下发生如下反应： N2(g)＋3H2(g)
2NH3(g) △H ＜0， 若第5分钟时达到平衡，此时测得NH3的物质的量为0.2 mol，平衡时H2的转化率为 。
（4）在固定体积的密闭容器中，1.0×103 kPa时，发生反应 N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H＜0，其平衡常数K与温度T的关系如下表：
| T/K | 298 | 398 | 498 |
| 平衡常数K | 51 | K1 | K2 |
① K1 K2（填写“＞”、“＝”或“＜”）
②下列各项能说明上述合成氨反应一定达到平衡状态的是 （填字母）。
a、容器内N2、H2、NH3的浓度之比为1:3:2
b、NH3的浓度保持不变
c、容器内压强保持不变
d、混合气体的密度保持不变
CH3OH(g)
