甲烷是重要的資源，通過下列過程可實現(xiàn)由甲烷到氫氣的轉化。
（1）500℃時，CH4與H2O重整主要發(fā)生下列反應：
CH4（g）+H2O（g）?CO（g）+3H2（g）
CO（g）+H2O（g）?H2（g）+CO2（g）
已知CaO（s）+CO2（g）=CaCO3（s）ΔH=-178.8kJ?mol-1。向重整反應體系中加入適量多孔CaO，其優(yōu)點是 吸收CO2，提高H2的產率，提供熱量吸收CO2，提高H2的產率，提供熱量。
（2）CH4與CO2重整的主要反應的熱化學方程式為
反應I：CH4（g）+CO2（g）=2CO（g）+2H2（g）ΔH=+246.5kJ?mol-1
反應II：H2（g）+CO2（g）=CO（g）+H2O（g）ΔH=+41.2kJ?mol-1
反應III：2CO（g）=CO2（g）+C（s）ΔH=-172.5kJ?mol-1
①在CH4與CO2重整體系中通入適量H2O（g），可減少C（s）的生成，反應3CH4（g）+CO2（g）+2H2O（g）=4CO（g）+8H2（g）的ΔH=+657.1kJ?mol-1+657.1kJ?mol-1。
②1.01×105Pa下，將n起始（CO2）：n起始（CH4）=1：1的混合氣體置于密閉容器中，不同溫度下重整體系中CH4和CO2的平衡轉化率如圖1所示。800℃下CO2平衡轉化率遠大于600℃下CO2平衡轉化率，其原因是 反應Ⅰ和反應Ⅱ的ΔH＞0，高溫下反應的平衡常數(shù)大（反應正向進行程度大），CO2的消耗量大，反應Ⅲ的ΔH＜0，高溫下反應的平衡常數(shù)?。ǚ磻蜻M行程度小），CO2的生成量小反應Ⅰ和反應Ⅱ的ΔH＞0，高溫下反應的平衡常數(shù)大（反應正向進行程度大），CO2的消耗量大，反應Ⅲ的ΔH＜0，高溫下反應的平衡常數(shù)?。ǚ磻蜻M行程度?。?，CO2的生成量小。
（3）利用銅-鈰氧化物（xCuO?yCeO2，Ce是活潑金屬）催化氧化可除去H2中少量CO，催化氧化過程中Cu、Ce的化合價均發(fā)生變化，可能機理如圖2所示。將n（CO）：n（O2）：n（H2）：n（N2）=1：1：49：49的混合氣體以一定流速通過裝有xCuO?yCeO2催化劑的反應器，CO的轉化率隨溫度變化的曲線如圖3所示。
①Ce基態(tài)原子核外電子排布式為[Xe]4f15d16s2，圖2所示機理的步驟（i）中，元素Cu、Ce化合價發(fā)生的變化為 銅的化合價由+2變?yōu)?1價，鈰的化合價由+4價變?yōu)?3價銅的化合價由+2變?yōu)?1價，鈰的化合價由+4價變?yōu)?3價。
②當催化氧化溫度超過150℃時，催化劑的催化活性下降，其可能原因是 高溫下，Cu（+2價）或Cu（+1價）被H2還原為金屬Cu高溫下，Cu（+2價）或Cu（+1價）被H2還原為金屬Cu。
【考點】用蓋斯定律進行有關反應熱的計算；化學平衡的影響因素．
【答案】吸收CO2，提高H2的產率，提供熱量；+657.1kJ?mol-1；反應Ⅰ和反應Ⅱ的ΔH＞0，高溫下反應的平衡常數(shù)大（反應正向進行程度大），CO2的消耗量大，反應Ⅲ的ΔH＜0，高溫下反應的平衡常數(shù)小（反應正向進行程度?。珻O2的生成量?。汇~的化合價由+2變?yōu)?1價，鈰的化合價由+4價變?yōu)?3價；高溫下，Cu（+2價）或Cu（+1價）被H2還原為金屬Cu
【解答】
【點評】
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發(fā)布：2024/4/20 14:35:0組卷：668引用：4難度：0.5
相似題
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1．第五主族的磷單質及其化合物在工業(yè)上有廣泛應用．
（1）同磷灰石在高溫下制備黃磷的熱化學方程式為：
4Ca5（PO4）3F（s）+21SiO2（s）+30C（s）=3P4（g）+20CaSiO3（s）+30CO（g）+SiF4（g）△H已知相同條件下：4Ca5（PO4）3F（s）+3SiO2（s）=6Ca3（PO4）2（s）+2CaSiO3（s）+SiF4（g）△H12Ca3（PO4）2（s）+10C（s）=P4（g）+6CaO（s）+10CO（g）△H2SiO2（s）+CaO（s）=CaSiO3（s）△H3用△H1、△H2和△H3表示△H，則△H=；
（2）白磷與氧氣反應生成P4O10固體．已知斷裂下列化學鍵需要吸收的能量分別為：P-P a kJ?mol-1、P-O b kJ?mol-1、P═O c kJ?mol-1、O═O d kJ?mol-1．根據(jù)圖1的分子結構和有關數(shù)據(jù)通過計算寫出該反應的熱化學方程式為．
（3）三聚磷酸可視為三個磷酸分子（磷酸結構式如圖2）之間脫去兩個水分子產物，其結構式為，三聚磷酸鈉（俗稱“五鈉”）是常用的水處理劑，其化學式為．
（4）次磷酸（H3PO2）為一元酸，分子中含一個羥基，其鈉鹽的正鹽的化學式為，該鹽可用于工業(yè)上的化學鍍鎳．①化學鍍鎳的溶液中含有Ni2+和H2PO2-，在酸性等條件下發(fā)生下述反應：
（a）□Ni2++□H2PO2-+□=□Ni++□H2PO3-+□
（b）6H2PO-2+2H+=2P+4H2PO3-+3H2↑請在答題卡上寫出并配平反應式（a）；
②利用①中反應可在塑料鍍件表面沉積鎳-磷合金，從而達到化學鍍鎳的目的，這是一種常見的化學鍍．請從以下方面比較化學鍍與電鍍．原理上的不同點：；化學鍍的優(yōu)點：．發(fā)布：2024/11/19 8:0:1組卷：77引用：2難度：0.1 -
2．氨和聯(lián)氨（N2H4）是氮的兩種常見化合物，在科學技術和生產中有重要的應用．聯(lián)氨（又稱肼，N2H4或H2N-NH2，無色液體）是一種應用廣泛的化工原料，可用作火箭燃料．回答下列問題：
（1）聯(lián)氨分子的電子式為，其中氮的化合價為；
（2）實驗室中可用次氯酸鈉溶液與氨反應制備聯(lián)氨，該反應中還原劑與氧化劑的物質的量之比為2：1，反應的化學方程式為．
（3）①2O2（g）+N2（g）═N2O4（g）△H1
②ON2（g）+2H2（g）═N2H4（l）△H2
③O2（g）+2H2（g）═2H2O（g）△H3
④N2H4（l）+N2O4（l）═3N2（g）+4H2O（g）△H4=-1038.6kJ?mol-1
上述反應熱效應之間的關系式為△H4=，聯(lián)氨和N2O4可作為火箭推進劑的主要原因為．
（4）聯(lián)氨可用作火箭燃料，燃燒時發(fā)生的反應是N2O4（l）+2N2O4（l）═3N2（g）+4H2O（g）△H=-1038.6kJ?mol-1，若該反應中有4molN-H鍵斷裂，則反應放出的熱量為kJ．發(fā)布：2024/11/18 8:0:1組卷：12引用：0難度：0.9 -
3．已知在1200℃時，天然氣脫硫工藝中會發(fā)生下列反應：
①H2S（g）+O2（g）═SO2（g）+H2O（g） ΔH132
②2H2S（g）+SO2（g）═S2（g）+2H2O（g） ΔH232
③H2S（g）+O2（g）═S（g）+H2O（g） ΔH312
④2S（g）═S2（g） ΔH4
則ΔH4的正確表達式為（ ?。?/h2>發(fā)布：2024/12/6 13:30:1組卷：387引用：6難度：0.5