题目内容
氢气将会成为21世纪最理想的能源又是重要的化工原料，用甲烷制氢是一种廉价的制氢方法．有关的热化学方程式如下：
CH4（g）+
O2（g）?CO（g）+2H2（g）；△H=-36kJ/mol…①
CH4（g）+H2O（g）?CO（g）+3H2（g）；△H=+216kJ/mol…②
（1）下列说法不正确的是 ．
A．2H2O（l）=2H2（g）+O2（g）△H=+504kJ/mol
B．当反应①中υ（CH4）正=υ（CO）正时，表明该反应达平衡状态
C．其它条件不变时，增大体系压强，反应①②中甲烷的转化率均增大
D．为维持恒定温度（不考虑热量损失），某反应器中同时发生反应①与②时，消耗甲烷的物质的量之比为6：1
（2）工业上常采用甲烷与水蒸气作用制氢气，为何不用其他的烃与水蒸气作用制取氢气？ ．
（3）工业上将CH4和水蒸气反应后的混合气体，再进行CO（g）+H2O（g）?H2 （g）+CO2（g）△H＜0，再在1000℃下，用过高压水蒸气洗涤混合气体，再经过处理后即可直接作为合成氨的原料气．高压高温处理的理由是： ．
（4）某研究机构拟利用反应②产生的原料气，先分离出H2合成氨，再利用下列反应合成尿素：
该工艺的优点是 （列举一条）．
（5）某温度下，在100L反应器中充入甲烷和水蒸汽的分别为100mol和300mol时，假定只发生反应CH4（g）+H2O（g）?CO（g）+3H2（g）．当甲烷的转化率为0.5时，此时平衡常数为 ．
CH4（g）+
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| 2 |
CH4（g）+H2O（g）?CO（g）+3H2（g）；△H=+216kJ/mol…②
（1）下列说法不正确的是
A．2H2O（l）=2H2（g）+O2（g）△H=+504kJ/mol
B．当反应①中υ（CH4）正=υ（CO）正时，表明该反应达平衡状态
C．其它条件不变时，增大体系压强，反应①②中甲烷的转化率均增大
D．为维持恒定温度（不考虑热量损失），某反应器中同时发生反应①与②时，消耗甲烷的物质的量之比为6：1
（2）工业上常采用甲烷与水蒸气作用制氢气，为何不用其他的烃与水蒸气作用制取氢气？
（3）工业上将CH4和水蒸气反应后的混合气体，再进行CO（g）+H2O（g）?H2 （g）+CO2（g）△H＜0，再在1000℃下，用过高压水蒸气洗涤混合气体，再经过处理后即可直接作为合成氨的原料气．高压高温处理的理由是：
（4）某研究机构拟利用反应②产生的原料气，先分离出H2合成氨，再利用下列反应合成尿素：
该工艺的优点是
（5）某温度下，在100L反应器中充入甲烷和水蒸汽的分别为100mol和300mol时，假定只发生反应CH4（g）+H2O（g）?CO（g）+3H2（g）．当甲烷的转化率为0.5时，此时平衡常数为
考点：热化学方程式,化学平衡常数的含义,化学平衡的影响因素,化学平衡的调控作用
专题：化学反应中的能量变化,化学平衡专题
分析：（1）A．由反应②-①可计算H2O（g）=H2（g）+
O2（g）的△H，气态水的能量比液态水能量高；
B．速率之比等于化学方程式计量数之比表面的是正反应速率之比；
C．反应均为气体体积增大的反应，增大压强，平衡逆向移动；
D、维持恒定温度，吸收与放出的热量相等；
（2）甲烷中含H量高，且来源广；
（3）依据化学反应速率和反应物的转化率，生成物的溶解性分析判断条件的选择；
（4）依据流程分析，工艺的优点：充分利用原料气中的CO和H2；常温常压下合成可节约能源，经济效益高；实现循环生产，符合绿色化学理念；
（5）CH4（g）+H2O（g）?CO（g）+3H2（g）
开始 1 3 0 0
转化0.5 0.5 0.5 1.5
平衡0.5 2.5 0.5 1.5
K为生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比．
| 1 |
| 2 |
B．速率之比等于化学方程式计量数之比表面的是正反应速率之比；
C．反应均为气体体积增大的反应，增大压强，平衡逆向移动；
D、维持恒定温度，吸收与放出的热量相等；
（2）甲烷中含H量高，且来源广；
（3）依据化学反应速率和反应物的转化率，生成物的溶解性分析判断条件的选择；
（4）依据流程分析，工艺的优点：充分利用原料气中的CO和H2；常温常压下合成可节约能源，经济效益高；实现循环生产，符合绿色化学理念；
（5）CH4（g）+H2O（g）?CO（g）+3H2（g）
开始 1 3 0 0
转化0.5 0.5 0.5 1.5
平衡0.5 2.5 0.5 1.5
K为生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比．
解答：
解：（1）A．由反应②-①可计算H2O（g）=H2（g）+
O2（g）的△H=+252kJ?mol-1，则2H2O（g）=2H2（g）+O2（g）△H=+504kJ?mol-1，气态水的能量比液态水能量高，故A错误；
B．当反应①中υ（CH4）正=υ（CO）正时，依据速率子环比等于化学方程式计量数之比，是正反应速率之比，不能表明该反应达平衡状态，故B错误；
C．反应均为气体体积增大的反应，增大压强，平衡逆向移动，所以反应①②中甲烷的转化率均减小，故C错误；
D、维持恒定温度，吸收与放出的热量相等，则反应器中同时发生反应①与②时，消耗甲烷的物质的量之比为
=6：1，故D正确；
故答案为：ABC；
（2）甲烷中含H量高，且来源广，其优点为①甲烷来源丰富制氢成本低；②甲烷比其它烃的含氢量高，等质量烃制氢时用甲烷的收率是最高的，
故答案为：①甲烷来源丰富制氢成本低；②甲烷比其它烃的含氢量高，等质量烃制氢时用甲烷的收率是最高的；
（3）CO（g）+H2O（g）?H2 （g）+CO2（g）△H＜0，再在1000℃下，用过高压水蒸气洗涤混合气体，再经过处理后即可直接作为合成氨的原料气．高压高温处理的理由是高温用利于提高反应速率，过高压水蒸气有利于平衡正向进行，提高一氧化碳转化率，生成的二氧化碳中等溶解性；
故答案为：高温有利于提高反应速率，过高压水蒸气条件下CO转化率增大，且二氧化碳在水中的溶解度也增大；
（4）依据流程分析，工艺的优点：充分利用原料气中的CO和H2；常温常压下合成可节约能源，经济效益高；实现循环生产，符合绿色化学理念；
故答案为：充分利用原料气中的CO和H2；或常温常压下合成可节约能源，经济效益高；或实现循环生产，符合绿色化学理念；
（5）CH4（g）+H2O（g）?CO（g）+3H2（g）
开始 1 3 0 0
转化0.5 0.5 0.5 1.5
平衡0.5 2.5 0.5 1.5
K=
=1.35；
故答案为：1.35．
| 1 |
| 2 |
B．当反应①中υ（CH4）正=υ（CO）正时，依据速率子环比等于化学方程式计量数之比，是正反应速率之比，不能表明该反应达平衡状态，故B错误；
C．反应均为气体体积增大的反应，增大压强，平衡逆向移动，所以反应①②中甲烷的转化率均减小，故C错误；
D、维持恒定温度，吸收与放出的热量相等，则反应器中同时发生反应①与②时，消耗甲烷的物质的量之比为
| 216 |
| 36 |
故答案为：ABC；
（2）甲烷中含H量高，且来源广，其优点为①甲烷来源丰富制氢成本低；②甲烷比其它烃的含氢量高，等质量烃制氢时用甲烷的收率是最高的，
故答案为：①甲烷来源丰富制氢成本低；②甲烷比其它烃的含氢量高，等质量烃制氢时用甲烷的收率是最高的；
（3）CO（g）+H2O（g）?H2 （g）+CO2（g）△H＜0，再在1000℃下，用过高压水蒸气洗涤混合气体，再经过处理后即可直接作为合成氨的原料气．高压高温处理的理由是高温用利于提高反应速率，过高压水蒸气有利于平衡正向进行，提高一氧化碳转化率，生成的二氧化碳中等溶解性；
故答案为：高温有利于提高反应速率，过高压水蒸气条件下CO转化率增大，且二氧化碳在水中的溶解度也增大；
（4）依据流程分析，工艺的优点：充分利用原料气中的CO和H2；常温常压下合成可节约能源，经济效益高；实现循环生产，符合绿色化学理念；
故答案为：充分利用原料气中的CO和H2；或常温常压下合成可节约能源，经济效益高；或实现循环生产，符合绿色化学理念；
（5）CH4（g）+H2O（g）?CO（g）+3H2（g）
开始 1 3 0 0
转化0.5 0.5 0.5 1.5
平衡0.5 2.5 0.5 1.5
K=
| 0.5×1．53 |
| 0.5×2.5 |
故答案为：1.35．
点评：本题考查了热化学方程式的应用，生成过程分析判断，平衡常数计算分析应用，主要是分析流程的特征和优点是解题关键，题目难度中等．
练习册系列答案
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下图各装置中，电解质溶液均为硫酸铜溶液，其中一定不能构成原电池的是（ ）
A、 |
B、 |
C、 |
D、 |
在无色溶液中，下列离子能大量共存的是（ ）
| A、Ba2+、NO3-、CO32- |
| B、Fe2+、OH-、MnO4- |
| C、K+、NO3-、SO42- |
| D、Cu2+、OH-、ClO- |
下列离子方程式书写不正确的是（ ）
| A、钠和冷水反应：Na+2H2O═Na++2OH-+H2↑ |
| B、铝粉投入到NaOH溶液中：2Al+2OH-+2H2O═2AlO2-+3H2↑ |
| C、AlCl3溶液中加入足量的氨水：Al3++4OH-═AlO2-+2H2O |
| D、FeCl2溶液跟Cl2反应：2Fe2++Cl2═2Fe3++2Cl- |