落實“雙碳”目標，發(fā)展綠色能源，首先是對氫能源的開發(fā)利用。利用甲烷制氫是當前研究的熱點。涉及的反應(yīng)如下：
反應(yīng)Ⅰ：CH4（g）+H2O（g）?CO（g）+3H2（g）ΔH1=+206kJ?mol-1
反應(yīng)Ⅱ：CH4（g）+2H2O（g）?CO2（g）+4H2（g）ΔH2=+165kJ?mol-1
反應(yīng)Ⅲ：CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）ΔH3=-41kJ?mol-1
回答下列問題：
（1）反應(yīng)Ⅰ的活化能為240.1kJ?mol-1，反應(yīng)Ⅰ逆反應(yīng)的活化能為 34.134.1kJ?mol-1。研究發(fā)現(xiàn)，以單一負載型Ni催化反應(yīng)Ⅰ時，反應(yīng)Ⅰ的逆反應(yīng)在催化劑表面存在兩種活性中心，分別以“*”和“#”表示，在活性位“*”上發(fā)生CO吸附，在活性位“#”上被吸附的CO發(fā)生分解反應(yīng)生成表面碳，表面碳再與H2結(jié)合生成CH4，其催化反應(yīng)機理的反應(yīng)式如下：
ⅰ．CO+*?CO*快速平衡
ⅱ．CO*+?#O*+C#慢反應(yīng)
ⅲ．C#+2H2?CH4+#快反應(yīng)
ⅳ． O*+H2?H2O+*O*+H2?H2O+*快反應(yīng)
反應(yīng)ⅳ的反應(yīng)式為 O*+H2?H2O+*O*+H2?H2O+*；反應(yīng)Ⅰ逆反應(yīng)的決速步驟是 ⅱⅱ（填反應(yīng)序號）。
（2）T℃時，在某密閉容器中通入一定量的CH4（g）和H2O（g），加入金屬鎳做催化劑，在一定溫度下發(fā)生上述反應(yīng)。
①為提高CH4（g）的平衡轉(zhuǎn)化率，除改變溫度外，還可以采取的措施是 減小壓強減小壓強。
②恒溫恒容條件下，起始時CH4（g）和H2O（g）的濃度分別為amol?L-1和bmol?L-1，達平衡時CO和CO2的濃度分別為cmol?L-1和dmol?L-1。達平衡時，H2O的濃度是 b-c-2db-c-2dmol?L-1，反應(yīng)Ⅰ的平衡常數(shù)K是 c×（3c+4d）3（a-c-d）×（b-c-2d）c×（3c+4d）3（a-c-d）×（b-c-2d）。（用含a、b、c、d的代數(shù)式表示）
③在該溫度下，反應(yīng)Ⅲ的標準平衡常數(shù)Kθ=d（3c+4d）c（b-c-2d）d（3c+4d）c（b-c-2d）。[已知：分壓=總壓×該組分物質(zhì)的量分數(shù)，對于反應(yīng)dD（g）+eE（g）?gG（g）+hH（g），Kθ=（pGpθ）g?（pHpθ）h（pDpθ）d?（pEpθ）e，其中pθ=100kPa,pG、pH、pD、pE為各組分的平衡分壓]
（3）在某一給定進料比的情況下，溫度、壓強對平衡體系中H2物質(zhì)的量分數(shù)的影響如圖：
壓強由大到小的順序為 p3＞p2＞p1p3＞p2＞p1，體系溫度未達到400℃時，H2物質(zhì)的量分數(shù)幾乎為0的原因是 反應(yīng)Ⅰ和反應(yīng)Ⅱ的△H＞0，△S＞0，在較低溫度下不能自發(fā)進行反應(yīng)反應(yīng)Ⅰ和反應(yīng)Ⅱ的△H＞0，△S＞0，在較低溫度下不能自發(fā)進行反應(yīng)。
c
×
（
3
c
+
4
d
）
3
（
a
-
c
-
d
）
×
（
b
-
c
-
2
d
）
c
×
（
3
c
+
4
d
）
3
（
a
-
c
-
d
）
×
（
b
-
c
-
2
d
）
d
（
3
c
+
4
d
）
c
（
b
-
c
-
2
d
）
d
（
3
c
+
4
d
）
c
（
b
-
c
-
2
d
）
（
p
G
p
θ
）
g
?
（
p
H
p
θ
）
h
（
p
D
p
θ
）
d
?
（
p
E
p
θ
）
e
【答案】34.1；O*+H2?H2O+*；O*+H2?H2O+*；ⅱ；減小壓強；b-c-2d；；；p3＞p2＞p1；反應(yīng)Ⅰ和反應(yīng)Ⅱ的△H＞0，△S＞0，在較低溫度下不能自發(fā)進行反應(yīng)
c
×
（
3
c
+
4
d
）
3
（
a
-
c
-
d
）
×
（
b
-
c
-
2
d
）
d
（
3
c
+
4
d
）
c
（
b
-
c
-
2
d
）
【解答】
【點評】
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發(fā)布：2024/4/20 14:35:0組卷：25引用：3難度：0.7
相似題
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1．反應(yīng) 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(zhì)的量增 加了 0.30mol。下列敘述正確的是（ ）
發(fā)布：2024/12/30 19:30:2組卷：62引用：6難度：0.6 -
2．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(fā)生反應(yīng)2CH4（g）?C2H4（g）+2H2（g），達到平衡時，測得c（C2H4）=2c（CH4），CH4的轉(zhuǎn)化率為；保持其他條件不變，溫度改為T2℃，經(jīng)25s后達到平衡，測得c（CH4）=2c（C2H4），則0～25s內(nèi)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(shù)值lgp與溫度的關(guān)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(fā)生反應(yīng)2CH4（g）?C2H2（g）+3H2（g）ΔH，ΔH（填“＞”或“＜”）0，此時的平衡常數(shù)Kp=（用平衡分壓代替濃度進行計算）Pa2。
②若只改變一個反應(yīng)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(yè)上，以KNH2和液氨為電解質(zhì)，以石墨為電極，電解液氨制備H2。陽極的電極反應(yīng)式為，一段時間后陰、陽兩極收集到的氣體質(zhì)量之比為。發(fā)布：2025/1/4 8:0:1組卷：9引用：3難度：0.5 -
3．將等物質(zhì)的量的A、B混合于2L的密閉容器中，發(fā)生如下反應(yīng)：3A（g）+B（g）?xC（g）+2D（g），經(jīng)5min后，測得D的濃度為0.5mol/L，c（A）：c（B）=3：5，C的平均反應(yīng)速率為0.1mol/（L?min）．求：
（1）此時A的濃度c（A）=mol/L，反應(yīng)開始前容器中的A、B的物質(zhì)的量：n（A）=n（B）=mol；
（2）B的平均反應(yīng)速率v（B）=mol/（L?min）；
（3）x的值為．發(fā)布：2024/12/30 19:0:1組卷：163引用：26難度：0.3