（10分）

以天然氣為原料經(jīng)由合成氣（CO 、H2）制化學(xué)品是目前天然氣轉(zhuǎn)化利用的主導(dǎo)技術(shù)路線，主要工藝有以下幾種：

（1）甲烷的部分氧化。其反應(yīng)式如下：

CH4(g) + 1/2O2 (g)＝CO (g) + 2H2(g)；ΔH ＝-35.6 kJ·mol－1。

則該反應(yīng)的ΔS   ▲  0（填“＞”、“＜”或“＝”）。

有研究認為甲烷部分氧化的機理為：

① CH4(g) + 2O2 (g) ＝CO 2(g) + 2H2O(g)；ΔH1＝-890.3 kJ·mol－1

② CH4(g) + CO2 (g) ＝ 2CO (g) + 2H2(g)；ΔH2＝247.3 kJ·mol－1

③ CH4(g) + H2O (g) ＝ CO (g) + 3H2(g)；ΔH3＝  ▲  kJ·mol－1

（2）甲烷水蒸汽催化重整。如右上圖所示熱氦氣從下部流入提供能量。由甲烷和水蒸汽混合氣從催化管的上部流入，從下端出來后再向上進入中心管。根據(jù)下表數(shù)據(jù)計算甲烷的轉(zhuǎn)化率為       ▲        。

氣體

進口溫度/℃

進口壓強/MPa

進口流量/g·s―1

出口流量/ g·s―1

甲烷

464

4.26

12

5.4

（3）甲烷二氧化碳催化重整。高溫下，該反應(yīng)速率明顯降低的原因可能是  ▲   。

（4）甲烷的部分氧化與重整耦合。以天然氣為燃料的發(fā)電尾氣（主要含CO2、H2O、O2 和N2）與甲烷可直接用于制合成氣。下列說法錯誤的是  ▲  （填序號）。

A．直接利用煙氣中的CO2，可以大規(guī)模地減少 CO2的排放量

B．發(fā)電尾氣的出口溫度較高，可以利用以節(jié)約能量

C．使用恰當(dāng)?shù)拇呋瘎┛梢栽龃蠹淄榈霓D(zhuǎn)化率

D．因發(fā)電尾氣反應(yīng)中包含甲烷燃燒，可實現(xiàn)部分熱量自供，可降低成本

（10分）

（1）＞（2分）  250.3 kJ·mol－1（2分）

（2）55%（2分）

（3）溫度過高催化劑失去活性或甲烷在高溫條件下分解產(chǎn)生炭黑影響該反應(yīng)速率

（2分：兩種情形各1分）

（4）C（2分）

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中化學(xué) 來源： 題型：

（2011?南京一模）以天然氣為原料經(jīng)由合成氣（C0、H2）制化學(xué)品是目前天然氣轉(zhuǎn)化利用的主導(dǎo)技術(shù)路線． 以甲烷的部分氧化為基礎(chǔ)制備甲醚（CH3OCH3）和甲醇的工業(yè)流程如下：

（1）甲烷的部分氧化反應(yīng)如下：
2CH4（g）+O2（g）═2CO（g）+4H2（g）；△H=-71.2kJ?mol-1
有研究認為甲烷部分氧化的機理為：
①CH4（g）+2O2（g）═CO2（g）+2H2O（g）；△H1=-890.3kJ?mol-1
②CH4（g）+CO2（g）═2CO（g）+2H2（g）；△H2
③CH4（g）+H2O（g）═CO（g）+3H2（g）；△H3=+250.3kJ?mol-1
則△H2=
+247.3kJ?mol-1
+247.3kJ?mol-1
．
（2）催化反應(yīng)室1中合成甲醚的反應(yīng)為：2CO（g）+4H2（g）═CH3OCH3（g）+H2O（g），該反應(yīng)為自發(fā)反應(yīng)，則該反應(yīng)的△H
＜
＜
0 （填“＜”、“＞”或“=”）
（3）催化反應(yīng)室2中發(fā)生如下反應(yīng)：CO（g）+2H2（g）═CH30H（g）△H＜0
在容積均為VL的I、Ⅱ、Ⅲ三個相同密閉容器分別充入a mol C0和2a mol H2，三個容器的反應(yīng) 溫度分別為T1、T2、T3且恒定不變，在其他條件相同情況下．實驗測得反應(yīng)均進行到t min 時CO 的體積分數(shù)如下圖所示，此時I、Ⅱ、Ⅲ三個容器中一定達到化學(xué)平衡狀態(tài)的是
Ⅲ
Ⅲ
；都達到化學(xué)平衡狀態(tài)時，C0轉(zhuǎn)化率最小的是
Ⅲ
Ⅲ
．

（4）如下圖為熔融碳酸鹽燃料電池的工作原理示意圖． 熔融碳酸鹽燃料電池的正極反應(yīng)可表示為：
O2+4e-+2CO2═2CO32-
O2+4e-+2CO2═2CO32-
．

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：閱讀理解

（2010?江蘇二模）以天然氣為原料經(jīng)由合成氣（CO、H2）制化學(xué)品是目前天然氣轉(zhuǎn)化利用的主導(dǎo)技術(shù)路線，主要工藝有以下幾種：
（1）甲烷的部分氧化．其反應(yīng)式如下：
CH4（g）+
1
2
O2 （g）═CO （g）+2H2（g）；△H=-35.6kJ?mol-1．
則該反應(yīng)的△S
＞
＞
0（填“＞”、“＜”或“=”）．
有研究認為甲烷部分氧化的機理為：
①CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（g）；△H1=-890.3kJ?mol-1
②CH4（g）+CO2（g）=2CO（g）+2H2（g）；△H2=247.3kJ?mol-1
③CH4（g）+H2O（g）=CO（g）+3H2（g）；△H3=
250.3
250.3
kJ?mol-1
（2）甲烷水蒸汽催化重整．如右上圖所示熱氦氣從下部流入提供能量．由甲烷和水蒸汽混合氣從催化管的上部流入，從下端出來后再向上進入中心管．根據(jù)下表數(shù)據(jù)計算甲烷的轉(zhuǎn)化率為
55%
55%
．
氣體 進口溫度/℃ 進口壓強/MPa 進口流量/g?s-1 出口流量/g?s-1
甲烷 464 4.26 12 5.4
（3）甲烷二氧化碳催化重整．高溫下，該反應(yīng)速率明顯降低的原因可能是
溫度過高催化劑失去活性或甲烷在高溫條件下分解產(chǎn)生炭黑影響該反應(yīng)速率
溫度過高催化劑失去活性或甲烷在高溫條件下分解產(chǎn)生炭黑影響該反應(yīng)速率
．
（4）甲烷的部分氧化與重整耦合．以天然氣為燃料的發(fā)電尾氣（主要含CO2、H2O、O2 和N2）與甲烷可直接用于制合成氣．下列說法錯誤的是
C
C
（填序號）．
A．直接利用煙氣中的CO2，可以大規(guī)模地減少 CO2的排放量
B．發(fā)電尾氣的出口溫度較高，可以利用以節(jié)約能量
C．使用恰當(dāng)?shù)拇呋瘎┛梢栽龃蠹淄榈霓D(zhuǎn)化率
D．因發(fā)電尾氣反應(yīng)中包含甲烷燃燒，可實現(xiàn)部分熱量自供，可降低成本．

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：閱讀理解

（12分）隨著石油資源的日趨緊張，天然氣資源的開發(fā)利用受到越來越多的關(guān)注。以天然氣為原料經(jīng)由合成氣（CO 、H2）制化學(xué)品是目前天然氣轉(zhuǎn)化利用的主導(dǎo)技術(shù)路線，主要工藝有以下幾種：

（1）甲烷的部分氧化。CH4(g) + 1/2O2 (g) = CO (g) + 2H2(g)  ，△H = —35.6 kJ/mol。該反應(yīng)是   ▲       反應(yīng)（填“自發(fā)”、“非自發(fā)”或“一定條件下自發(fā)”）。有研究認為甲烷部分氧化的機理為：

①CH4(g) + 2O2 (g) = CO 2(g) + 2H2O(g)  ，△H1 =—890.3 kJ/mol

②CH4(g) + CO2 (g) = 2CO (g) + 2H2(g)  ，△H2 = 247.3 kJ/mol

③CH4(g) + H2O (g) = CO (g) + 3H2(g)  ，△H3

反應(yīng)③的△H3=    ▲    。

（2）甲烷水蒸汽催化重整。如圖，反應(yīng)時熱氦氣從下部流入提供能量。由甲烷和水蒸汽組成的混合氣從催化管的上部流入，發(fā)生吸熱反應(yīng)，混合氣從下端出來后再向上進入中心管，其目的是     ▲       。根據(jù)下表數(shù)據(jù)計算甲烷

的轉(zhuǎn)化率為       ▲       。

氣體

進口溫度/℃

進口壓強/MPa

進口流量/g.s-1

出口流量/g.s-1

甲烷

464

4.26

12

5.4

（3）甲烷二氧化碳催化重整。高溫下，該反應(yīng)速率明顯降低的原因可能是  ▲   。

（4）甲烷的部分氧化與重整耦合。以天然氣為燃料的發(fā)電尾氣（主要含CO2、H2O、O2 和N2）與甲烷可直接用于制合成氣，下列說法錯誤的是 ▲  。（填字母序號）

A．直接利用煙氣中的CO2，可以大規(guī)模地減少 CO2的排放量

B．煙氣的出口溫度較高，可以顯著地節(jié)約能量

C．使用恰當(dāng)?shù)拇呋瘎┛梢栽龃蠹淄榈霓D(zhuǎn)化率

    D．由于反應(yīng)體系中包含甲烷燃燒，可實現(xiàn)部分熱量自供，降低成本

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