1.(2023·遼寧沈陽一模)氫氣作為一種清潔能源,一直是能源研究的熱點(diǎn),水煤氣變換反應(yīng)可用于大規(guī)模制H2,反應(yīng)原理如下:CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)　ΔH=-41.2 kJ·ml-1。(1)根據(jù)下表中提供的數(shù)據(jù),計(jì)算x=　　　　　　 kJ·ml-1。?
(2)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)其他條件不變,在體系中投入一定量CaO可以增大H2的體積分?jǐn)?shù),從化學(xué)平衡的角度解釋原因:　 。
CaO與生成物CO2反應(yīng),生成物濃度減小,平衡正向移動(dòng),氫氣的體積分?jǐn)?shù)增大
(3)某溫度下,在一恒容密閉容器中充入CO和H2O[n(CO)∶n(H2O)=1∶1.5],加入催化劑使其發(fā)生上述反應(yīng)(忽略其他副反應(yīng)),測得該反應(yīng)中初始?jí)簭?qiáng)為p0,分壓如圖甲所示(t時(shí)刻前,H2O的分壓未給出),則A點(diǎn)坐標(biāo)為(t,　　　　)、平衡常數(shù)Kp=　　　　　　　。?
(5)儲(chǔ)氫合金能有效解決氫氣的貯存和運(yùn)輸問題。某儲(chǔ)氫合金的結(jié)構(gòu)屬六方晶系,晶體結(jié)構(gòu)及俯視圖分別如圖(a)、(b)所示。已知a、b兩點(diǎn)的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)分別為 ,則c點(diǎn)坐標(biāo)為　　　　。X射線衍射測定兩晶面間距為d pm(見圖b),高為c pm,設(shè)阿伏加德羅常數(shù)的值為NA,該晶體的摩爾質(zhì)量為M g·ml-1,則密度為　　 　　 g·cm-3。(列出表達(dá)式)?
解析 (2)其他條件不變,在體系中投入一定量CaO,CaO與生成物CO2反應(yīng)生成CaCO3,生成物濃度減小,平衡正向移動(dòng),氫氣的體積分?jǐn)?shù)增大。
2.(2023·陜西西安中學(xué)二模)可燃冰是一種高效清潔能源,中國已勘探的可燃冰儲(chǔ)量居世界第一,持續(xù)安全開采量創(chuàng)下了世界紀(jì)錄,有望2030年實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化開采?？茖W(xué)家也對CH4進(jìn)行了重點(diǎn)研究。Ⅰ.CH4與CO2重整的工藝過程中涉及如下反應(yīng):反應(yīng)①:CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g)　ΔH1=+247.4 kJ·ml-1反應(yīng)②:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)　ΔH2反應(yīng)③:CH4(g)+ O2(g)CO(g)+2H2(g)　ΔH3=-35.6 kJ·ml-1(1)已知:反應(yīng)④ O2(g)+H2(g) ══ H2O(g)　ΔH4=-241.8 kJ·ml-1,則ΔH2=　　　　　 kJ·ml-1。?
(2)一定條件下,向容積為V L的密閉容器中通入CH4、CO2各1.0 ml及少量O2,測得不同溫度下反應(yīng)平衡時(shí)各產(chǎn)物產(chǎn)量如圖所示。
①圖中a和c分別代表產(chǎn)生　　　　和　　　　　。由圖中信息判斷900 K后產(chǎn)生H2O的主要反應(yīng)并說明理由　??　　　　　　　　　　　 　　。?
由圖知900 K后隨溫度升高n(H2O)減小,說明升溫平衡移動(dòng)方向?yàn)槲鼰岱较?應(yīng)該是n(H2O)減小方向,逆反應(yīng)吸熱的反應(yīng)④(H2+ O2 ══ H2O)為主要反應(yīng)
②1 100 K平衡時(shí),CH4與CO2的轉(zhuǎn)化率分別為95%和90%,體系內(nèi)剩余n ml O2,反應(yīng)③的平衡常數(shù)K=　　　　　(寫出計(jì)算式)。?
③密閉恒容條件下,反應(yīng)②達(dá)到平衡的標(biāo)志是　　　　　(填字母)。?A.每消耗1 ml CO2的同時(shí)消耗1 ml H2B.CO的分壓不再發(fā)生變化C.氣體平均相對分子質(zhì)量不再發(fā)生變化D.氣體密度不再發(fā)生變化
Ⅱ.將CH4與一種產(chǎn)生溫室效應(yīng)的氣體利用電解裝置進(jìn)行耦合轉(zhuǎn)化,原理示意如圖。
(3)電池工作時(shí),O2-向電極　　　　　移動(dòng)。?(4)若消耗CH4和產(chǎn)生溫室效應(yīng)氣體的體積比為3∶2,則生成乙烷和乙烯的體積比為　　　　　。?
解析 (1)反應(yīng) O2(g)+H2(g) ══ H2O(g)為反應(yīng)④,由蓋斯定律反應(yīng)②=①-③+④,故ΔH2=ΔH1-ΔH3+ΔH4=(247.4+35.6-241.8) kJ·ml-1=+41.2 kJ·ml-1。(2)①由反應(yīng)①②③可知,反應(yīng)產(chǎn)物有CO、H2和H2O,生成的H2會(huì)在反應(yīng)②中與CO2反應(yīng)生成CO,CO的產(chǎn)量高于H2,故a曲線表示產(chǎn)物H2,b曲線表示CO,c曲線表示H2O;反應(yīng)②是吸熱反應(yīng),升高溫度,有利于反應(yīng)正向進(jìn)行,H2O的含量增大,但反應(yīng)④ O2(g)+H2(g) ══ H2O(g)為放熱反應(yīng),升高溫度,不利于反應(yīng)正向進(jìn)行,H2O的含量減小,由圖知900 K后H2O的含量減小,說明此時(shí)以H2O的含量減小的反應(yīng)為主,故900 K后,生成H2O的主要反應(yīng)為反應(yīng)④。
(3)產(chǎn)生溫室效應(yīng)的氣體為CO2,且其在電極A上發(fā)生的反應(yīng)為CO2+2e- ══ CO+O2-,故電極A為電解池陰極,電極B為電解池陽極。電池工作時(shí),O2-產(chǎn)生于電極A消耗于電極B,故O2-向電解池陽極即電極B移動(dòng)。(4)若消耗CH4和產(chǎn)生CO2的體積比為3∶2,根據(jù)阿伏加德羅定律,同溫同壓下,氣體體積比等于物質(zhì)的量之比,可令CH4和CO2物質(zhì)的量分別為3 ml和2 ml,乙烷和乙烯物質(zhì)的量分別為x、y,再根據(jù)得失電子守恒,電極A:2 ml CO2~4 ml e-,電極B:3 ml CH4+4 ml e- ―→ yC2H4+xC2H6,可得方程組
3.(2023·湖南雅禮中學(xué)三模)甲醇是重要的化工原料,合成甲醇和利用甲醇的研究和探索,在國際上一直受到重視。工業(yè)上常利用CO2和H2為原料合成甲醇,再利用甲醇生產(chǎn)丙烯?；卮鹣铝袉栴}:(1)①常溫下,H2和甲醇的燃燒熱分別為285.8 kJ·ml-1和726.4 kJ·ml-1,1 ml甲醇汽化需要吸收82.0 kJ的熱量,則CO2和H2在Cu/ZnO催化作用下合成氣態(tài)甲醇的熱化學(xué)方程式為CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(l)　ΔH=　　　　　　　　kJ·ml-1;?②上述反應(yīng)分兩步進(jìn)行:第一步　　　　　　　 　　　　　　(寫化學(xué)方程式)ΔH>0?第二步Cu/Zn*+2H2+CO2 ══ Cu/ZnO*+CH3OH　ΔH

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