Question

（17分）利用天然气可制得以H₂、CO等为主要组成的工业原料合成气，反应为：CH₄(g)+H₂O(g)CO(g)+3H₂(g)。

（1）甲烷与水蒸气反应，被氧化的元素是           ，当生成标准状况下35.84L合成气时转移电子的物质的量是         。

（2）将2 mol CH₄和5 mol H₂O(g)通入容积为100L的反应室，CH₄的平衡转化率与温度、压强的关系如图。

①达到A点所需的时间为5min，则v（H₂）=       ，100℃时平衡常数K=    。

②图中的P_l    P₂（填“<”、“>”或“=”），A、B、C三点的平衡常数K_A、K_B、K_C的大小关系是    。

（3）合成气用于合成氨气时需除去CO，发生反应CO(g)+H₂O(g)CO₂(g)+H₂(g)  H<0，

下列措施中能使增大的       （选填编号）。

A．降低温度                    B．恒温恒容下充入He（g）

C．将H₂从体系中分离             D．再通入一定量的水蒸气

可用碳酸钾溶液吸收生成的CO₂，常温下pH=10的碳酸钾溶液中水电离的OH^-的物质的量浓度为      ，常温下，0.1 mol·L^-1KHCO₃溶液pH>8，则溶液中c（H₂CO₃）     c（CO₃^2-）（填“>”、“=”或“<”）。

Answer

（17分）（1）C（碳）（1分） 2.4mol（2分）

（2）①0.006mol·L-1·min-1（2分） 6.75×10-4 mol2·L-2（2分）② < （2分） KC >KB> KA（2分）

（3）AC（2分） 1×10-4 mol·L-1（2分） >（2分）

【解析】

试题分析：（1）甲烷与水蒸气反应，甲烷中的碳元素由-4价变为反应后CO中的+2价，化合价升高，失去电子被氧化。因此被氧化的元素是C；根据方程式可知，每产生4mol的气体，转移电子的物质的量是6mol的电子，现在得到的气体的物质的量是：n=35.84L÷22.4L/mol=1.6mol，所以转移电子的物质的量是n(e-)=(1.6mol÷4) ×6=2.4mol；（2）①由于CH4的转化率是0.5，所以发生反应消耗的甲烷的物质的量是2 mol×0.5=1mol，根据方程式可知，每有1mol的甲烷反应，会产生3mol 的氢气，所以v(H2)=3mol÷100L÷5min=0.006mol·L-1·min-1；在100℃时，反应达到平衡时，各种物质的浓度分别是：c(CH4)=0.01mol/L；c(H2O)=0.04mol/L；c(CO)=0.01mol/L；c(H2)=0.03mol/L，所以该反应的平衡常数是:；②根据图像可知：在温度不变时，在压强为p1时CO的转化率大于p2时CO的转化率，由于该反应的正反应为气体体积增大的反应，所以在温度不变时，减小压强，平衡向气体体积增大的正反应方向移动，所以压强：Pl 8，则说明HCO3-的水解作用大于电离作用，所以溶液中c（H2CO3）>c（CO32-）。

考点：考查氧化还原反应的有关概念、化学反应速率、化学平衡的有关计算、盐的水解和电离的知识。