“推動綠色發展，繪就綠水青山齊魯畫卷”是山東“十四五”時期的戰略任務之一。采用鎳系催化劑的水煤氣（主要有效成分為CO和H2）甲烷化是推動綠色發展的有效途徑，該過程中涉及的反應有：
CO（g）+3H2（g）?CH4 （g）+H2O（g）△H1=-206kJ?mol-1①
2CO（g）?C（s）+CO2（g）△H2=-173 kJ?mol-1②
CO（g）+H2 O（g）?CO2（g）+H2（g）△H3=-41kJ?mol-1③
已知：反應①稱為甲烷化反應；CO轉化率α（CO）=L（CO進口）-L（CO出口）L（CO進口）×100%，甲烷的選擇性S（CH4）=L（CH4出口）L（CO進口）-L（CO出口）×100%，兩式中的L為進口或出口流量（mL?min-1）。
回答下列問題：
（1）相應條件下，用焦炭與水蒸氣制取水煤氣的熱化學方程式為 C（s）+H2O（g）?CO（g）+H2（g）△H=+132kJ/molC（s）+H2O（g）?CO（g）+H2（g）△H=+132kJ/mol。
（2）積碳會造成催化劑性能大幅度下降。向反應器中通入水蒸氣可有效抑制積碳現象，但過量的水蒸氣會對生產造成不利。下列說法正確的是 CC。（填標號）
A.積碳會導致反應的平衡常數減小，影響反應發生
B.通入水蒸氣抑制積碳現象，反應③重新達到平衡后，正反應速率增大，逆反應速率減小
C.加入過量的水蒸氣會抑制反應①的進行，使CH4的產率降低
適當增大氫碳比[n（H2）n（CO）]也可有效抑制積碳實驗表明當氫碳比逐漸增加到3的過程中，既提高了CO平衡轉化率和CH4選擇性，又有效抑制了積碳現象主要原因是 氫碳比逐漸增加到3時，促進①平衡正向移動，反應②平衡逆向移動氫碳比逐漸增加到3時，促進①平衡正向移動，反應②平衡逆向移動。
（3）當氫碳比為3時，CO的轉化率和CH4的選擇性與不同的氫氣流速變化關系如圖所示。
氫氣流速低于或高于2000h-1都不利于甲烷化反應，可能的原因是 氫氣流速過低導致H2供給量不足，CH4選擇性差，不利于甲烷化反應；氫氣流速過高導致H2停留時間短，H2與催化劑接觸時間不足，導致催化效率不佳氫氣流速過低導致H2供給量不足，CH4選擇性差，不利于甲烷化反應；氫氣流速過高導致H2停留時間短，H2與催化劑接觸時間不足，導致催化效率不佳。
（4）若向一定溫度下的密閉容器中投入nmol H2和1mol CO，發生上述3個反應，達到平衡時，測得氣體總壓為pkPa,容器中存在xmol CH4，ymol C，（x-z）mol H2O和 n-3x+zn-3x+zmol H2（用含n、x、y、z和p的式子表示，下同），該溫度下，甲烷化反應①的分壓平衡常數Kp=x（x-z）（1+n-2x-y）2（1-x-2y-z）（n-3x+z）3p2x（x-z）（1+n-2x-y）2（1-x-2y-z）（n-3x+z）3p2kPa-2。
（5）為了同時提高CO的轉化率與CH4的選擇性，可選擇的反應條件為 CC。（填標號）
A.高溫高壓、高氫碳比（3～4）
B.低溫低壓、低氫碳比（1～2）
C.低溫高壓、高氫碳比（3～4）
D.低溫高壓、低氫碳比（1～2）
L
（
C
O
進口
）
-
L
（
C
O
出口
）
L
（
C
O
進口
）
L
（
C
H
4
出口
）
L
（
C
O
進口
）
-
L
（
C
O
出口
）
n
（
H
2
）
n
（
CO
）
x
（
x
-
z
）
（
1
+
n
-
2
x
-
y
）
2
（
1
-
x
-
2
y
-
z
）
（
n
-
3
x
+
z
）
3
p
2
x
（
x
-
z
）
（
1
+
n
-
2
x
-
y
）
2
（
1
-
x
-
2
y
-
z
）
（
n
-
3
x
+
z
）
3
p
2
【答案】C（s）+H2O（g）?CO（g）+H2（g）△H=+132kJ/mol；C；氫碳比逐漸增加到3時，促進①平衡正向移動，反應②平衡逆向移動；氫氣流速過低導致H2供給量不足，CH4選擇性差，不利于甲烷化反應；氫氣流速過高導致H2停留時間短，H2與催化劑接觸時間不足，導致催化效率不佳；n-3x+z；；C
x
（
x
-
z
）
（
1
+
n
-
2
x
-
y
）
2
（
1
-
x
-
2
y
-
z
）
（
n
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3
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+
z
）
3
p
2
【解答】
【點評】
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發布：2024/6/27 10:35:59組卷：70引用：1難度：0.4
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1．氫氣最早于16世紀被人工制取出來，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，只發生反應2CH4（g）?C2H4（g）+2H2（g），達到平衡時，測得c（C2H4）=2c（CH4），CH4的轉化率為；保持其他條件不變，溫度改為T2℃，經25s后達到平衡，測得c（CH4）=2c（C2H4），則0～25s內v（C2H4）=mol?L-1?s-1。
（3）CH4分解時幾種氣體的平衡分壓（pPa）的對數值lgp與溫度的關系如圖所示。
①T℃時，向一恒容密閉容器中通入一定量的CH4（g）、C2H4（g）和H2（g），只發生反應2CH4（g）?C2H2（g）+3H2（g）ΔH，ΔH（填“＞”或“＜”）0，此時的平衡常數Kp=（用平衡分壓代替濃度進行計算）Pa2。
②若只改變一個反應條件使Kp變大，則該條件是（填標號）。
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）工業上，以KNH2和液氨為電解質，以石墨為電極，電解液氨制備H2。陽極的電極反應式為，一段時間后陰、陽兩極收集到的氣體質量之比為。發布：2025/1/4 8:0:1組卷：9引用：3難度：0.5 -
2．反應 4A（g）+5B（g）?4C（g）+6D（g）在 5L 的密閉容器中進行，半分鐘后，C 的物質的量增 加了 0.30mol。下列敘述正確的是（ ）
發布：2024/12/30 19:30:2組卷：67引用：6難度：0.6 -
3．將等物質的量的A、B混合于2L的密閉容器中，發生如下反應：3A（g）+B（g）?xC（g）+2D（g），經5min后，測得D的濃度為0.5mol/L，c（A）：c（B）=3：5，C的平均反應速率為0.1mol/（L?min）．求：
（1）此時A的濃度c（A）=mol/L，反應開始前容器中的A、B的物質的量：n（A）=n（B）=mol；
（2）B的平均反應速率v（B）=mol/（L?min）；
（3）x的值為．發布：2024/12/30 19:0:1組卷：163引用：26難度：0.3
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