1 . 甲烷是一种重要的化工原料，在生产中有着重要的应用。
I．工业上以CH₄和H₂O为原料，通过下列反应来制备甲醇：
①CH₄(g)+H₂O(g)=CO(g)+3H₂(g) △H=+206.0kJ•mol^-1
②CO(g)+2H₂(g)=CH₃OH(g) △H=-129.0kJ•mol^-1
(1)CH₄(g)与H₂O(g)反应生成CH₃OH(g)和H₂(g)的热化学方程式为___________。
(2)1932年，美国理论化学家亨利·艾琳等人在统计力学和量子力学的基础上建立了过渡态理论，认为催化剂主要是通过改变过渡态物质而降低了活化能。对于反应②，在使用和未使用催化剂时，反应过程和能量的对应关系如图1所示。使用了催化剂的曲线是___________(填“a”或“b”)；断裂反应物中的化学键吸收的总能量___________(填“＞”、“＜”或“=”)形成生成物中的化学键释放的总能量。

II．甲烷还可以制作燃料电池。如图2是甲烷燃料电池原理示意图，回答下列问题：

已知：总反应为CH₄+2O₂+2NaOH=Na₂CO₃+3H₂O
(3)该装置的能量转换形式是___________。
(4)电池的负极是___________(填“a”或“b”)，该极的电极反应是 ___________。
(5)电池工作一段时间后电解质溶液的碱性___________(填“增强”、“减弱”或“不变”)。
(6)标准状况下，消耗3.36L甲烷，电路中转移的电子数目为___________。

2 . 合成氨是人类科学技术发展史上的一项重大突破，研究表明液氨是一种良好的储氢物质。
（1）氨气分解反应的热化学方程式如下：2NH₃(g)N₂(g)+3H₂(g)ΔH。若：NN键、H—H键和N—H键的键能值分别记作a、b和c(单位,kJ•mol^-1)，则上述反应的ΔH=____________(用含(a、b、c的代数式表示）kJ•mol^-1。
（2）研究表明金属催化剂可加速氨气的分解。某温度下，用等质量不同金属分别催化等浓度的氨气，测得氨气分解生成氢气的初始速率（单位mmol•min^-1)与催化剂的对应关系如表所示。

催化剂	Ru	Rh	Ni	Pt	Pd	Fe
初始速率	7.9	4.0	3.0	2.2	1.8	0.5

①在不同催化剂的催化作用下，氨气分解反应的活化能最大的是____________（填写催化剂的化学式）。
②温度为T时．在恒容的密闭容器中加入2molNH₃此时压强为p₀用Ru催化氨气分解，若平衡时氨气的转化率为50%.，则该温度下反应2NH₃(g)N₂(g)+3H₂(g)的化学平衡常数K_p=____________。（用平衡分压代替平衡浓度计算，气体分压p_分＝气体总压P_总×体积分数）
（3）关于合成氨工艺的理解，下列说法不正确的是____________（填字母）。
A.合成氨工业常采用的反应温度为500℃左右，主要是为了节约能源
B.使用初始反应速率更快的催化剂Ru.，不能提高平衡时NH₃的产率
C.合成氨工业采用的压强为10MPa~30MPa,是因为常压下N₂和H₂的转化率不高
（4）电化学法合成氨：利用低温固体质子导体作电解质，用Pt—C₃N₄作阴极，催化电解H₂(g)和N₂(g)合成NH₃原理示意如图所示。

①Pt—C₃N₄，电极上产生NH₃的电极反应式为____________。
②实验研究表明，当外加电压超过一定值后，发现阴极产物中氨气的体积分数随着电压的增大而减小，分析其可能原因：____________。

3 . 碳及其化合物种类繁多，在能源、化工、电池等方面有着广泛的用途。回答下列问题：
(1)已知：①
②
则 ___________。
(2)碳酸二乙酯(，简称DEC)可用于锂离子电池电解液。在催化剂的作用下，利用乙醇、和CO可直接反应制备DEC，反应如下： 。
①在恒温恒容的密闭容器中发生上述反应，能说明反应达到平衡状态的是___________(填字母)。
a．
b．容器内气体的密度不变
c．容器内压强不变                           
d．DEC与的物质的量之比为

容器	甲	乙	丙
容积/L	0.4	0.4	0.2
温度/℃	T1	T2	T3
起始量	、、	、	、、

②一定条件下，分别向甲、乙、丙三个恒容密闭容器中加入一定量的、、，发生上述反应，各容器中温度、各物质的起始量如下表，反应过程中DEC的物质的量浓度随时间的变化如图所示：

上图中，a，b两点反应达到平衡。甲容器中，在时间段内的平均反应速率___________；乙容器中，若平衡时，则T₁___________T₂(填“＞”“＜”或“=”)；T₃℃时的平衡常数K=___________。

4 . 运用化学反应原理研究碳、氮、硫的单质及其化合物的反应对缓解环境污染、能源危机具有重要意义。
I.氨为重要的化工原料，有广泛用途。
(1)合成氨中的氢气可由下列反应制取：
a. CH₄(g)+H₂O(g)⇌CO(g)+3H₂(g) ∆H₁=+216.4kJ/mol
b. CO(g)+H₂O(g)⇌CO₂(g)+H₂(g) ∆H₂=–41.2kJ/mol
则反应CH₄(g)+2H₂O(g)⇌CO₂(g)+4H₂(g) ∆H= _____________。
(2)起始时投入氮气和氢气的物质的量分别为1mol、3mol，在不同温度和压强下合成氨。平衡时混合物中氨的体积分数与温度的关系如图。

①恒压时，反应一定达到平衡状态的标志是_____________(填序号)
A．和的转化率相等                  B．反应体系密度保持不变
C．相同时间内，断开H-H键的数目和生成N-H键的数目相同
D．容器内气体浓度c(N₂):c(H₂):c (NH₃)=1:3:2
②P₁_____P₂ (填“＞” “＜”“＝”或“不确定”，下同)；反应的平衡常数：C点______B点_______D点。
③C点的转化率为________；在A、B两点条件下，该反应从开始到平衡时生成氮气的平均速率：υ(A)__________υ(B)。
Ⅱ.用间接电化学法去除烟气中NO的原理如下图所示。

(3)已知阴极室溶液呈酸性，则阴极的电极反应式为_____________。反应过程中通过质子交换膜(ab)的为2mol时，吸收柱中生成的气体在标准状况下的体积为_____________L。

5 . 甲烷、乙烯、环氧乙烷、丁烷都是重要的化工原料，用途广泛，回答下列问题：
已知：Ⅰ．2CH₂=CH₂(g)+O₂(g)⇌2(g)       ΔH₁＜0
Ⅱ．CH₂=CH₂(g)+3O₂(g)⇌2CO₂(g)+2H₂O(l) ΔH₂
Ⅲ．2(g) +5O₂(g)⇌ 4CO₂(g)+4H₂O(l) ΔH₃
(1)若反应Ⅲ是在一定温度下可自发进行，则ΔH₃______(填“＞”“＜”或“=”)0。
(2)热值是表示单位质量的燃料完全燃烧时所放出的热量，是燃料质量的一种重要指标。已知乙烯的热值为50.4kJ·g^-1，则△H₂=________kJ·mol^-1。
(3)实验测得2CH₂=CH₂(g)+O₂(g)⇌2 (g) ΔH₁＜0中，v_正=k_正·c²(CH₂=CH₂)·c(O₂)，v_逆=k_逆·c²( )(k_正、k_逆为速率常数，只与温度有关)。
①达到平衡后，仅升高温度，k_正增大的倍数________(填“大于”“小于”或“等于”) k_逆增大的倍数。
②若在1L的密闭容器中充入1mol CH₂=CH₂(g)和1mol O₂(g)，在一定温度下只发生反应Ⅰ，经过10min 反应达到平衡，CH₂=CH₂(g)的转化率为40%，则0~10min内，v(O₂)=_________，=___________(保留两位有效数字)。
(4)下列有关环氧乙烷制备的说法正确的是________(填字母)。
A．由图1可知，进料气体的初始温度对环氧乙烷的选择性影响不大，可得出乙烯的转化率受初始温度的影响不大
B．由图2可知，原料气的流速加快，乙烯转化率下降，主要是原料气与催化剂接触时间过短造成
C．若进料气中氧气比例增大，环氧乙烷产率降低，其主要原因是部分乙烯、环氧乙烷转化为二氧化碳和水

(5)一种以天然气为物燃料的固体氧化物燃料电池的原理如图所示，其中YSZ为6%～10%Y₂O₃掺杂的ZrO₂固体电解质。

a极上的电极反应式为_____________；若电路中转移0.1mol电子，则消耗标准状况下CH₄的体积为_____________ L。

6 . 乙炔(C₂H₂)在气焊、气割及有机合成中用途非常广泛，可由电石(CaC₂)直接水化法或甲烷在1500℃左右气相裂解法生产。
(1)电石水化法制乙炔是将生石灰与焦炭在3000℃下反应生成CaC₂，CaC₂再与水反应即得到乙炔。CaC₂与水反应的化学方程式为____________。
(2)已知： △H₁=-890.3 kJ∙mol^-1
△H₂=-1299.6 kJ∙mol^-1
△H₃=-571.6 kJ∙mol^-1
则甲烷气相裂解反应：2CH₄(g)C₂H₂(g)+3H₂(g)的△H=_______kJ∙mol^-1。
(3)哈斯特研究得出当甲烷分解时，几种气体平衡时分压(Pa)的对数与温度(℃)的关系如图所示。

①T₁℃时，向1L恒容密闭容器中充入0.3molCH₄，只发生反应2CH₄(g)C₂H₄(g)+2H₂(g)，达到平衡时，测得c(C₂H₄)= c(CH₄)。该反应的△H ____________0（填“＞”或“＜”），CH₄的平衡转化率为__________%（保留3位有效数字）。上述平衡状态在某一时刻，若改变温度至T₂℃，c(CH₄)以0.01mol∙L^-1∙s^-1平均速率增多，经后再次达到平衡，平衡时，c(CH₄)=2c(C₂H₄)，则T₁_________（填“＞”或“＜”）T₂，t=_________s。
②列式计算反应2CH₄(g)C₂H₂(g)+3H₂(g)在图中A℃时的平衡常数K=__________（用平衡分压代替平衡浓度计算，）。
③由图可知，甲烷裂解制乙炔时有副产物乙烯生成，为提高甲烷制乙炔的转化率，除改变温度外，还可采取的措施有________________。

7 . 一氧化碳和二氧化硫是用途广泛的化工基础原料。
（1）已知：C（s）＋O₂（g）＝CO₂（g）     △H₁＝– 393.5 kJ·mol ^{– 1}
C（s）＋CO₂（g）＝2CO（g）     △H₂＝＋172.5 kJ·mol ^{– 1}
S（s）＋O₂（g）＝SO₂（g）     △H₃＝– 296.0 kJ·mol ^{– 1}
已知某反应的平衡常数，据以上信息，请写出该反应的热化学反应方程式：________________。
（2）工业上用一氧化碳制取氢气的反应为：CO（g）＋H₂O（g） CO₂（g）＋H₂（g），已知420℃时，该反应的化学平衡常数为9.0。如果反应开始时，在2 L的密闭容器中充入CO和H₂O的物质的量都是0.60 mol，5 min末达到平衡，则此时CO的转化率为______，H₂的化学反应速率为_____。
（3）工业利用反应2SO₂（g）＋O₂（g） 2SO₃（g）制硫酸，一定条件下，将1molSO₂与2molO₂置于恒容密闭容器中发生上述反应，下列能说明反应达到平衡状态的是______
a 体系压强保持不变
b 混合气体密度保持不变
c SO₂和O₂的物质的量保持不变
d 每消耗1 mol SO₃的同时，生成0.5 mol O₂

8 . 碳、氮广泛分布在自然界中，碳、氮的化合物在工农业生产和科技领域有重要用途。
(1)已知有如下反应：CO(g) +O₂(g)=CO₂(g) △H=-283kJ/mol
H(g) +O₂(g)= H₂O(g) △H = -241.8 kJ/mol
则CO(g) +H₂O(g)=CO₂(g) +H₂(g) △H =______，该反应为____ 反应 (填“吸热"或“放热")。
(2)一定温度下， 在固定容积的密闭容器内发生反应：2NO₂(g)N₂O₄(g) △H = - 180kJ/mol，c(NO₂) 随时间变化如下表：

时间/s	0	1	2	3	4
c(NO2)/ (mol/L)	0.4	0.2	0.1	0.08	0.08

①用NO₂浓度变化表示0~2 s内该反应的平均反应速率为______。 在第3 s时，NO₂的转化率为______(转化率是指某一反应物转化的百分率)。
②根据上表可以看出，随着反应进行，反应速率逐渐减小，其原因是_______。
③该反应的平衡常数为_______。

9 . 我国首创以铝组成的金属—海水—空气电池作为新型海水标志灯的能源，它以海水为电解质溶液，靠空气中的氧气使铝组成的金属不断氧化而产生电流。
(1)只要把灯放入海水中数分钟，就会发出耀眼的白光，则该电池的负极反应式为__________；
(2)电解法可制取碳的一种气态氢化物C₂H₄(如图所示)电极a接电源的__________极，该电极反应式为__________；

(3)将SO₂气体通入BaCl₂和HNO₃的混合溶液中，生成白色沉淀和无色气体NO，有关反应的离子方程式为__________；
(4)处理NO_x的一种方法是利用甲烷催化还原NO_x，
已知：①CH₄(g)+4NO₂(g)=4NO(g)+CO₂(g)+2H₂O(g)ΔH=-574kJ•mol^-1；
②CH₄(g)+4NO(g)=2N₂(g)+CO₂(g)+2H₂O(g)ΔH=-1160kJ•mol^-1
则甲烷直接将NO₂还原为N₂的热化学方程式为__________；
(5)H₂O₂在工业、农业、医药上都有广泛的用途。用碱性氢氧燃料电池可合成H₂O₂，具有效率高、无污染等特点。电池总反应式为H₂+O₂+OH^-=H₂O+，写出正极反应式__________。

10 . 甲酸钙用途广泛，可用于高硫烟气脱硫助剂，也可作为制备草酸的中间体．据最新文献，氢氧化钙碳基化合成甲酸钙的反应如下：
                                          反应1
（1）反应体系中存在以下两个竞争反应
               反应2
       反应3
二氧化碳与氢气直接合成甲酸的热化学反应方程式为 ______ ．
为了更有利于生成甲酸钙，应选择的反应条件是较低的温度和 ______ 填编号．
A.催化剂低压高压
（2）如图1是反应2和反应3，lnK与温度T的关系；同一条件时反应2的K ______ 填“大于”或“小于”反应3的K，这对于 ______ 填“反应2”或“反应3”不利的．
（3）以氢氧化钙初始密度为、CO的分压为条件下催化反应，以氢氧化钙转化率为坐标，时间为横坐标得到如图2；

根据图象选择合适的反应温度 ______ ；理由是 ______ ．
当为时，产物中甲酸钙与碳酸钙的质量比为50：1，氢氧化钙有 ______ 转化为甲酸钙．