开发使用清洁能源.发展“低碳经济正成为科学家研究的主要课题．氢气.甲醇是优质的清洁燃料.可制作燃料电池．(1)甲烷水蒸气转化法制H2的主要转化反应如下:CH4(g)+H2O+3H2(g)△H=+206.2kJ?mol-1CH4(g)+2H2O(g)?CO2(g)+4H2(g)△H=+165.0kJ?mol-1上述反应所得原料气中的CO能使合成氨的� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

开发使用清洁能源，发展“低碳经济”正成为科学家研究的主要课题．氢气、甲醇是优质的清洁燃料，可制作燃料电池．
（1）甲烷水蒸气转化法制H₂的主要转化反应如下：
CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g）△H=+206.2kJ?mol^-1
CH₄（g）+2H₂O（g）?CO₂（g）+4H₂（g）△H=+165.0kJ?mol^-1
上述反应所得原料气中的CO能使合成氨的催化剂中毒，必须除去．工业上常采用催化剂存在下CO与水蒸气反应生成易除去的CO₂，同时可制得等体积的氢气的方法．此反应称为一氧化碳变换反应，该反应的热化学方程式是

．
（2）生产甲醇的原料CO和H₂来源于：CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g）△H＞0
①一定条件下CH₄的平衡转化率与温度、压强的关系如图a．则A、B、C三点处对应平衡常数（K_A、K_B、K_C）的大小关系为

．（填“＜”、“＞”、“=”）；
②100℃时，将1mol CH₄和2mol H₂O通入容积为1L的定容密封容器中，发生反应，能说明该反应已经达到平衡状态的是

．
a．容器内气体密度恒定
b．单位时间内消耗0.1mol CH₄同时生成0.3molH₂
c．容器的压强恒定
d．3v_正（CH₄）=v_逆（H₂）
（3）25℃时，在20mL0.1mol/L氢氟酸中加入VmL0.1mol/L NaOH溶液，测得混合溶液的pH变化曲线如图b所示，下列说法正确的是

．
A．pH=3的HF溶液和pH=11的NaF溶液中，由水电离出的c（H⁺）相等
B．①点时pH=6，此时溶液中，c（F^-）-c（Na⁺）=9.9×10^-7mol/L
C．②点时，溶液中的c（F^-）=c（Na⁺）
D．③点时V=20mL，此时溶液中c（Na⁺）=0.1mol/L
（4）长期以来，一直认为氟的含氧酸不存在．1971年美国科学家用氟气通过细冰末时获得HFO，其结构式为H-O-F．HFO与水反应得到HF和化合物A，该反应的化学方程式为

．

考点：转化率随温度、压强的变化曲线,热化学方程式,化学平衡状态的判断

专题：基本概念与基本理论

分析：（1）根据盖斯定律书写目标热化学方程式；
（2）①平衡常数只受温度影响，处于等温线上各点平衡常数相等，由图可知，压强一定时，温度T₂条件下，甲烷的转化率更大，则反应进行的程度更大；
②达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度不变，百分含量不变，以及由此衍生其它一些物理量不变，据此结合选项判断；
（3）A．酸或碱抑制水电离，含有弱根离子的盐促进水电离；
B．根据电荷守恒计算；
C．根据电荷守恒计算；
D．等物质的量的氢氟酸和氢氧化钠恰好反应生成氟化钠，溶液呈碱性，根据电荷守恒判断，注意等体积混合时，不水解离子浓度变为原来的一半；
（4）电负性F＞O，故H-O-F中F元素表现-1价，与水反应生成HF，发生水解反应，可推知A为H-O-O-H．

解答： 解：（1）已知：①CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g）△H=+206.2kJ?mol^-1
②CH₄（g）+2H₂O（g）?CO₂（g）+4H₂（g）△H=+165.0kJ?mol^-1
根据盖斯定律，②-①得：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H=-41.2 kJ?mol^-1，
故答案为：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H=-41.2 kJ?mol^-1；
（2）①平衡常数只受温度影响，B、C处于等温线上，平衡常数相等，由图可知，压强一定时，温度T₂条件下，甲烷的转化率更大，则反应进行的程度更大，比温度T₁时的平衡常数大，故平衡常数K_C=K_B＞K_A，
故答案为：K_C=K_B＞K_A；
②a．100℃时，反应混合物都是气体，混合气体总质量不变，容器的容积不变，容器内气体密度始终不变，不能说明得到平衡，故a错误；
b．单位时间内消耗0.1mol CH₄同时生成0.3molH₂，反应始终按此比例进行，不能说明到达平衡，故b错误；
c．随反应进行混合气体总物质的量增大，容器容积不变，压强增大，当容器的压强恒定时，说明到达平衡，故c正确；
d．3v_正（CH₄）=v_逆（H₂），不能物质的正逆速率之比等于化学计量数之比，反应到达平衡，故d正确，
故答案为：cd；
（3）A．氢氟酸抑制水电离，氟化钠促进水电离，所以pH=3的HF溶液和pH=11的NaF溶液中，由水电离出的不相等，故错误；
B．①点时pH=6，溶液中存在电荷守恒，c（F^-）+c（OH^-）=c（Na⁺）+c（H⁺），所以c（F^-）-c（Na⁺）=c（H⁺）-c（OH^-）=9.9×10^-7mol/L，故正确；
C．②点时，溶液呈中性，c（OH^-）=c（H⁺），溶液中存在电荷守恒，c（F^-）+c（OH^-）=c（Na⁺）+c（H⁺），所以c（F^-）=c（Na⁺），故正确；
D．③点时V=20mL，此时溶液中溶质在氟化钠，溶液呈碱性，根据电荷守恒知c（F^-）＜c（Na⁺），但等体积混合时不水解的离子浓度变为原来的一半，所以c（F^-）＜c（Na⁺）=0.05mol/L，故错误；
故选BC；
（4）电负性F＞O，故H-O-F中F元素表现-1价，与水反应生成HF，发生水解反应，可推知A为H-O-O-H，该反应的化学方程式为：H₂O+HFO=HF+H₂O₂，
故答案为：H₂O+HFO=HF+H₂O₂．

点评：本题比较综合，涉及热化学方程式、化学平衡图象及影响因素、平衡常数、平衡状态判断、弱电解质的电离、离子浓度比较等，（3）中注意溶液中离子浓度等量关系，经常考虑电荷守恒、物料守恒、质子恒等式等．

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目前，消除氮氧化物污染有多种方法．
（1）用CH₄催化还原氮氧化物可以消除氮氧化物的污染．已知：
①CH₄（g）+4NO₂（g）═4NO（g）+CO（g）+2HO（g）△H=-574kJ/mol
②CH₄（g）+4NO₂（g）═4NO（g）+CO（g）+2H₂O（g）△H=-1160kJ/mol
③H₂O（g）═H₂O（l）△H=-44.0kJ/mol．
写出CH₄（g）与NO₂（g）反应生成N₂（g），CO₂（g）和H₂O（l）的热化学方程式

（2）用活性炭还原法处理氮氧化物．有关反应为：某研究小组向恒容密闭容器加入一定量的活性炭和NO，恒温（T℃）条件下反应，反应进行到不同时间测得各物质的浓度下：

物质浓度（mol/L）时间（min）	NO	N₂	CO₂
0	0.100	0	0
10	0.058	0.021	0.021
20	0.040	0.030	0.030
30	0.040	0.030	0.030
40	0.032	0.034	0.017
50	0.032	0.034	0.017

①不能作为判断反应达到化学平衡状态的依据是

A．容器内CO₂的浓度保持不变
B．v_正（N₂）=2v_正（NO）
C．容器内压强保持不变
D．混合气体的密度保持不变
E．混合气体的平均相对分子质量保持不变
②在T℃时．该反应的平衡常数为

（保留两位小数）；
③在30min，改变某一条件，反应重新达到平衡，则改变的条件是

（3）科学家正在研究利用催化技术将超音速飞机尾气中的NO和CO转变成CO₂和N₂，其反应为：
2NO+CO

催化剂

2CO₂+N₂C△H＜0．
研究表明：在使用等质量催化剂时，增大催化剂的比表面积可提高化学反应速率．为了分别验证温度、催化剂的比表面积对化学反应速率的影响规律、某同学设计了三组实验，部分实验条件已经填在下表中．

试验编号	T（℃）	NO初始浓度（mol/L）	CO初始浓度（mol/L）	催化剂的比表面积m²/g
Ⅰ	280	1.20×10^-3	5.80×10^-3	82
Ⅱ	a	b	c	124
Ⅲ	350	d	e	124