碳中和是我国的重要战略目标，以H2和CO2为原料合成CH4受到广泛关注。
该过程主要涉及以下反应：
反应Ⅰ.4H2（g）+CO2（g）⇌CH4（g）+2H2O（g）ΔH1＜0
反应Ⅱ.H2（g）+CO2（g）⇌CO（g）+H2O（g）ΔH2＞0
回答下列问题：
（1）已知：ΔG=ΔH-T×ΔS，反应I的ΔS ＜＜0（填“＞”、“＜”或“=”），反应I和II的吉布斯自由能（ΔG）与热力学温度（T）之间的关系如图所示，ΔH1=-165-165kJ⋅mol-1。
（2）向密闭容器中充入3molH2、1molCO2反应合成CH4，平衡时各组分的体积分数随温度变化如图所示。
①在工业上，常选用350℃作为合成温度，原因是 350℃下CH4的体积分数很大，而CO的体积分数几乎为0，即此温度下CH4的选择性较大，制得的CH4纯度较高350℃下CH4的体积分数很大，而CO的体积分数几乎为0，即此温度下CH4的选择性较大，制得的CH4纯度较高。
②450℃时CO2对甲烷的选择性=93.75%93.75%（保留2位有效数字，已知：选择性=生成CH4的物质的量参与反应的CO2的物质的量），该温度下反应Ⅱ的Kp=0.220.22。（保留2位有效数字，已知：分压=组分物质的量分数×总压）
（3）光催化剂在光能作用下，电子发生跃迁，形成类似于电解池的阴阳极，将CO2转变为CH4。酸性环境下该过程的电极反应式为 CO2+8H++8e-=CH4+2H2OCO2+8H++8e-=CH4+2H2O。
生成
C
H
4
的物质的量
参与反应的
C
O
2
的物质的量
【考点】化学平衡的计算．
【答案】＜；-165；350℃下CH4的体积分数很大，而CO的体积分数几乎为0，即此温度下CH4的选择性较大，制得的CH4纯度较高；93.75%；0.22；CO2+8H++8e-=CH4+2H2O
【解答】
【点评】
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发布：2024/6/27 10:35:59组卷：27引用：2难度：0.4
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1．氢气最早于16世纪被人工制取出来，氢气是一种清洁能源。
（1）利用光伏电池电解水制H2是氢能的重要来源。已知：H-H键、O=O键、H-O键的键能依次为436kJ•mol-1、495kJ•mol-1、463kJ•mol-1。则2H2O（g）═2H2（g）+O2（g）△H=kJ•mol-1。
（2）T1℃时，向5L恒容密闭容器中充入0.5molCH4，只发生反应2CH4（g）⇌C2H4（g）+2H2（g），达到平衡时，测得c（C2H4）=2c（CH4），CH4的转化率为；保持其他条件不变，温度改为T2℃，经25s后达到平衡，测得c（CH4）=2c（C2H4），则0～25s内v（C2H4）=mol•L-1•s-1。
（3）CH4分解时几种气体的平衡分压（pPa）的对数值lgp与温度的关系如图所示。
①T℃时，向一恒容密闭容器中通入一定量的CH4（g）、C2H4（g）和H2（g），只发生反应2CH4（g）⇌C2H2（g）+3H2（g）ΔH，ΔH（填“＞”或“＜”）0，此时的平衡常数Kp=（用平衡分压代替浓度进行计算）Pa2。
②若只改变一个反应条件使Kp变大，则该条件是（填标号）。
A.减小C2H2的浓度
B.升高温度
C.增大压强
D.加入合适的催化剂
（4）工业上，以KNH2和液氨为电解质，以石墨为电极，电解液氨制备H2。阳极的电极反应式为，一段时间后阴、阳两极收集到的气体质量之比为。发布：2025/1/4 8:0:1组卷：9引用：3难度：0.5 -
2．反应 4A（g）+5B（g）⇌4C（g）+6D（g）在 5L 的密闭容器中进行，半分钟后，C 的物质的量增 加了 0.30mol。下列叙述正确的是（ ）
发布：2024/12/30 19:30:2组卷：67引用：6难度：0.6 -
3．将等物质的量的A、B混合于2L的密闭容器中，发生如下反应：3A（g）+B（g）⇌xC（g）+2D（g），经5min后，测得D的浓度为0.5mol/L，c（A）：c（B）=3：5，C的平均反应速率为0.1mol/（L•min）．求：
（1）此时A的浓度c（A）=mol/L，反应开始前容器中的A、B的物质的量：n（A）=n（B）=mol；
（2）B的平均反应速率v（B）=mol/（L•min）；
（3）x的值为．发布：2024/12/30 19:0:1组卷：163引用：26难度：0.3
