Question

CO和H2的混合气体俗称合成气，是一种重要的工业原料气，工业上利用天

然气（主要成分为CH4）与水进行高温重整制备合成气。

⑴ 已知：CH4、H2和CO的燃烧热(△H)分别为－890.3kJ/mol、－285.8kJ/mol和

－283.0kJ/mol，且1mol液态水汽化时的能量变化为44.0kJ。用1 m3（标准状况）的

甲烷与水蒸气在高温下反应制取合成气所需的热量为                （保留整数）。

⑵ 在一定温度下，向体积为2L的密闭容器中充入0.40mol CH4和0.60mol H2O(g)，测得

   CH4(g)和H2(g)的物质的量浓度随时间变化如下表所示：

时间/min   浓度   物质	0	1	2	3	4
CH4	0.2mol·L－1	0.13 mol·L－1	0.1 mol·L－1	0.1 mol·L－1	0.09 mol·L－1
H2	0 mol·L－1	0.2 mol·L－1	0.3 mol·L－1	0.3 mol·L－1	0.33 mol·L－1

①计算该反应第一次达平衡时的平衡常数K                    。

②3min时改变的反应条件是                        （只填一种条件的改变即可）。

⑶ 已知温度、压强、投料比X对该反应的影响如图所示。

①图1中的两条曲线所示投料比的关系X1         X2(填“=”、“>”或“<”下同)。

②图2中两条曲线所示的压强比的关系：P1         P2。

⑷ 以天然气（设杂质不参与反应）、KOH溶液为原料可设计成燃料电池：

①放电时，负极的电极反应式为                                             。

②设装置中盛有100.0mL 3.0mol/L KOH溶液，放电时参与反应的氧气在标准状况下

 的体积为8.96L，放电过程中没有气体逸出，则放电完毕后，所得溶液中各离子浓度由大到小的关系为                                             。

Answer 1

⑴9201 kJ（2分）

    ⑵①0.135 （2分） ②升高温度或增大H2O(g)的浓度或减小CO的浓度 （2分）

⑶①＞（2分）   ②＞（2分）

⑷CH4－8e－＋10OH－ ＝CO＋7H2O（2分）

⑸c(K+)＞c(HCO)＞c(CO)＞c(OH－)＞c(H＋) （2分）