在碳中和背景下，氢能是新能源领域中与油气行业现有业务结合最紧密的一类，而制氢成本过高，仍是目前氢能产业发展的挑战之一、甲烷水蒸气重整制氢是目前工业制氢最为成熟的方法，涉及的主要反应如下：
反应Ⅰ.CH4+H2O⇌CO+3H2 ΔH1＞0
反应Ⅱ.CH4（g）+2H2O（g）⇌CO2（g）+4H2（g）ΔH2＞0
反应Ⅲ.CO（g）+H2O（g）⇌CO2（g）+H2（g）ΔH3
（1）已知部分化学键的键能数据如下表：
| 化学键 | O-H | H-H | C=O | C≡O（CO） |
| 键能/（kJ⋅mol-1） | 463 | 436 | 803 | 1075 |
-41kJ/mol
-41kJ/mol
，若反应Ⅲ的正反应活化能Ea（正）=83kJ⋅mol-1，则逆反应活化能（逆）=124
124
kJ⋅mol-1。（2）①恒温条件下，在体积不变的密闭容器中充入1molCO（g）和2molH2O（g），发生反应Ⅲ，欲使CO的转化率和H2的产率同时提高，可以采取的措施有
适当增大H2O（g）的浓度
适当增大H2O（g）的浓度
。②已知比表面积是指单位质量物料所具有的总面积。实验表明，向体系中投入CaO固体可以增大H2的体积分数，选用相同质量、不同粒径的CaO固体进行实验时，结果如图甲所示。投入微米级CaO比纳米级CaO，H2的平衡体积分数低的原因是
微米CaO表面积比纳米CaO小，吸收CO2能力比纳米CaO低
微米CaO表面积比纳米CaO小，吸收CO2能力比纳米CaO低
。
③在一恒容绝热容器中以物质的量之比1：2投入CO（g）和H2O（g），发生反应Ⅲ，下列物理量不再改变能说明该反应到达平衡状态的是
ABC
ABC
（填字母）。A.H2体积百分含量
B.体系温度
C.CO与H2O的物质的量之比
D.混合气体密度
（3）不同压强下，按照n（CH4）：n（H2O）=1：3投料发生上述三个反应，CH4的平衡转化率α（CH4）随温度的变化关系如图乙所示。
压强p1、p2、p3由大到小的顺序是
p3＞p2＞p1
p3＞p2＞p1
，CH4的平衡转化率随温度升高而增大的原因是 反应Ⅰ和Ⅱ都是吸热反应，升高温度平衡正向移动，CH4的平衡转化率增大
反应Ⅰ和Ⅱ都是吸热反应，升高温度平衡正向移动，CH4的平衡转化率增大
。（4）一定温度下，向2L容器中充入1molCH4（g）和3molH2O，tmin后反应达到平衡，容器中CO为mmol,CO2为nmol。则tmin内CH4的消耗速率为
m
+
n
2
t
m
+
n
2
t
=
n
（
3
m
+
4
n
）
m
（
3
-
m
-
2
n
）
=
。（用含m,n,t的代数式表示）n
（
3
m
+
4
n
）
m
（
3
-
m
-
2
n
）
【答案】-41kJ/mol；124；适当增大H2O（g）的浓度；微米CaO表面积比纳米CaO小，吸收CO2能力比纳米CaO低；ABC；p3＞p2＞p1；反应Ⅰ和Ⅱ都是吸热反应，升高温度平衡正向移动，CH4的平衡转化率增大；；=
m
+
n
2
t
n
（
3
m
+
4
n
）
m
（
3
-
m
-
2
n
）
【解答】
【点评】
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发布：2024/6/27 10:35:59组卷：37引用：1难度：0.5
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1．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 -
2．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 -
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
