1 . 甲烷是一种清洁燃料，与水制氢和天然气脱硫具有重要的现实意义。回答下列问题：
Ⅰ．一定条件下，甲烷和水蒸气催化制氢主要有如下两个反应：
①   
②   
恒定压强为100kPa时，将的混合气体投入反应器中，平衡时，各组分的物质的量分数与温度的关系如图所示。

(1)   ______，反应在______条件下能自发进行。
(2)600℃时，的平衡分压为______kPa，反应②的物质的量分数的平衡常数______（用物质的量分数代替平衡浓度计算，保留2位有效数字）。
(3)系统中q的含量在700℃左右出现峰值，试从化学平衡的角度解释出现峰值的原因：______。
Ⅱ．与重整，不但可以消除污染，还可以制氢。主要反应如下：   。在研究反应发生的适宜条件时，Co助剂有稳定催化剂的作用。
(4)图（a）为800℃、催化剂条件下投入等量，不同投料比分别达到平衡时转化率、平均反应速率图。C组图像中平均速率最低的原因可能是______；相同质量的同种催化剂，在载体上的分散度越高，催化作用越强，原因是______。

(5)未添加Co助剂时，无积碳，随着Co添加量的变化，积碳量变化如图（b）所示，由此可推知，Co助剂可能催化了原料气发生的______反应（填化学方程式）。

2 . 近年来，以清洁的氢气选择性催化还原引起研究者的青睐，某研究以贵金属Pt为主要催化剂，催化还原主要发生在金属(Pt)表面、金属与载体界面(Pt-HY)和载体(HY)表面，反应机理如下：

(1)在金属Pt表面，NO被还原为_______，NO在空气中容易和氧气发生反应，结合下表数据，请写出NO与反应的热化学方程式：_____。

物质
1mol物质中化学键断裂所需要的能量／kJ	631	498	937

(2)研究表明，当催化剂表面有Pt活性位且有相邻的氧空位时，与Pt活性位直接吸附NO相比，更有利于的生成。下图是和改良后的催化剂的活性比较，请结合题干信息说明改良后的催化剂活性明显高于的原因_______。

(3)研究表明，新型催化剂(Pt／SSZ-13)的使用温度对的脱除率和反应机理的关系图如下，下列有关说法正确的是_______。(填标号)

A．在低温区，NO与催化剂表面的吸附O结合为，最终转化为

B．高温区，NO先被还原为，再转化为，最终转化为

C．适当增大的用量，有利于在催化剂表面形成吸附O，在一定范围内提高的脱除率

D．在恒温恒容密闭容器中，通入惰性气体以增加体系压强，有利于提升的脱除率

(4)理论上和也可以作为还原剂进行的脱除，下图为和在1200℃下、过量空气系数(直接反映为氧气浓度)为0～1.2时NO还原率的变化。随着过量空气系数的增加，对NO的脱除率趋势为______；请结合所学及题干信息，推测趋势呈现的原因：_______。

(5)对比、、及CO作为还原剂，在相同条件不同温度下进行的脱除，脱除率如下图：

①以上四种还原剂中在相对较低温度下可以实现NO脱除的还原剂为______(填化学式)。
②在还原NO时，一般在有氧环境下进行，主要存在以下两个竞争反应：
反应Ⅰ：
反应Ⅱ：
实验室利用计算机在10L的容器中模拟1350℃时还原NO，原始投料：的物质的量为10mol，NO的物质的量为5mol，的物质的量为16mol，反应达到平衡时，NO脱除率为64％，转化率为80％，则此反应条件下反应Ⅱ的平衡常数K：______。

3 . 二氧化碳和甲烷是两种温室效应气体，将二者进行转化，可得到具有高附加值的化学品或清洁燃料。
(1)和催化重整制取和
主反应：①
副反应：②
③
④
主反应的___________，该反应在___________(填“较高温度”或“较低温度”)下可自发进行。
(2)和反应可制取乙烯，反应的化学方程式为。一定温度下，向某恒容密闭容器中充入和，体系的初始压强为，若平衡时的转化率为，不考虑副反应的发生，的平衡分压为___________(用表示，下同)，该反应的压强平衡常数___________。
(3)过光电化学转化可制得乙二醇，在某催化剂作用下该反应的机理如图所示。图中表示催化剂被光激发出电子之后产生的空穴。

①下列说法错误的是___________(填标号)。
A．该反应为自由基型反应
B．生成的反应为
C．该反应的副产物
D．该机理中存在极性键和非极性键的断裂和形成
②以乙二醇为燃料的燃料电池工作时，乙二醇在电池___________(填“负极”或“正极”)发生反应，若以溶液为电解液，则该电极的反应式为___________。
(4)铜基催化剂电催化还原制乙醇的两种途径(分别以和作催化剂)的相对能量变化如图所示，标“”的为吸附在催化剂上的物质。分析可知，以___________作催化剂的催化效率更高。

4 . 氢气是一种理想的清洁能源，在多领域中均有重要的应用。
(1)利用和反应直接制取和是简化制工艺，为的利用提供便捷条件的新技术途径。其反应方程式为：。已知：部分化学键键能如下表：

化学键
键能()	745	436	413.4	462.8

①计算=___________。利于此反应自发趋势的条件是___________。
②将一定量和2mol置于2L刚性密闭容器中，进行上述反应，测得平衡体系中部分物质的物质的量浓度随温度变化关系如下图所示。

曲线和分别是表示___________(填化学式)的浓度随温度的变化，计算：350°C时，上述反应的平衡常数=___________。(填计算结果)。
(2)因上述反应耗能大，因此某研究小组利用，和在催化剂上进行甲烷部分氧化制氢的反应机理()如图所示：

写出甲烷部分氧化制氢总反应方程式___________；反应过程中既发生断裂又形成的化学键类型有___________(填序号)。
a．极性键                           b．非极性键                                 c．离子键
(3)在460℃时，进料比为，以不同空速(，单位简写成，且空速越大，气体在催化剂表面停留时间越短)，在催化剂上发生(2)的转化，同时发生的反应，在不同空速时，甲烷转化率以及生成物的选择性()数据如下表所示：

空速/	转化率/%	选择性/%
600	67.8	95.8	90.2	9.8
1000	53.2	97.7	93.6	6.4
1400	39.3	99.2	98.4	1.6
1800	22.4	99.4	99.1	0.9
2200	14.9	99.5	99.5	0.5

随着空速增大，甲烷转化率逐渐降低的可能原因为___________；氢气选择性逐渐增大的原因可能为___________；为使单位时间H₂产量达到最佳值，应选择空速为___________。

5 . 当今世界多国相继规划了碳达峰、碳中和的时间节点。因此，研发二氧化碳利用技术，降低空气中二氧化碳含量成为研究热点。
(1)一定条件下与发生反应时，生成CO、或的能量变化如图1所示。其中，反应物和生成物略去。则与反应生成和的热化学方程式为_______。

(2)我国学者结合实验与计算机模拟结果，研究了与在催化剂表面生成和的部分反应历程如图2所示，其中吸附在催化剂表面的物种用*标注。

反应历程中反应速率最快一步的能垒(活化能)的_______。并写出该历程的化学方程式_______。
(3)向恒容绝热的密闭容器中充入与，进行反应，下列说法正确的是_______(填标号)。

A．容器中混合气体密度不变

B．加入催化剂，可以降低反应的活化能及反应热

C．及时分离出，可以使得正反应速率增大

D．容器内温度始终不变

(4)催化重整制取的反应如下
主反应：
副反应：
某研究小组对实验条件温度与水醇比进行优化，实验结果见下图：

①观察图3指出达到平衡时，最适宜的反应条件：_______，并解释原因：_______。
②下图为图3和图4组合的平面图，实线为甲醇平衡转化率，虚线为物质的量分数。用铅笔在下图涂黑画出最优化的反应条件区域_______。

9 . 回答下列问题：
I．甲、乙两组同学分别利用不同的反应原理探究外界因素对化学反应速率的影响。回答下列问题：
(1)甲组同学利用反应探究反应速率的影响因素。实验设计如下表所示：

实验	溶液的体积/mL	溶液的体积/mL	蒸馏水体积/mL	混合液温度/℃
1	5	5	0	25
2	5	x	2.5	25
3	5	5	0	60

①该反应的氧化剂与还原剂的物质的量之比为___________。
②表中___________，实验1和实验2的目的是探究___________对化学反应速率的影响。
③实验1和实验3控制不变的量是___________，目的是___________。
④某实验过程中测得混合液中随时间的变化曲线如图所示，则0~7min内的平均反应速率___________。

(2)乙组同学利用一定浓度分解反应，探究pH对化学反应速率的影响。一定温度和压强下，该组同学设计了下图装置：
   
①实验过程中需要测定和记录的数据是___________。
②下图是不同时刻溶液中的数据，由此可得出溶液pH对分解反应速率的影响是___________。
   
Ⅱ．镁可用于制备镁燃料电池，电池工作原理如图所示。
   
(3)工作原理图中，导线上的箭头表示___________(填“电流”“电子”或“”)的移动方向，含催化剂的导电材料是___________(填“正极”或“负极”)，正极反应式是___________。