甲烷具有广泛的应用，对于甲烷相关性质的研究成为当前科学研究的重点课题。

1. 清洁能源的综合利用有效降低碳排放，是实现“碳中和碳达峰”的重要途径。

(1) 以环己烷为原料生产苯，同时得氢气。下图是该反应过程中几种物质间的能量关系。

反应：(g)→ $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。

(2) 已知： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ，利用该反应可减少 $\text{[math]}$ 排放，合成清洁能源。

①下列能说明反应达到平衡状态的是(填字母)。

A.单位时间内生成 $\text{[math]}$ 的同时消耗了 $\text{[math]}$

B.在绝热恒容的容器中，反应的平衡常数不再变化

C.容器内 $\text{[math]}$

D.在恒温恒压的容器中，混合气体的密度不再变化

②一定条件下，在一密闭容器中充入 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 发生反应，下图表示压强为 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 下 $\text{[math]}$ 的平衡转化率随温度的变化关系。

其中表示压强为 $\text{[math]}$ 下 $\text{[math]}$ 的平衡转化率随温度的变化曲线为(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)，a点对应的平衡常数 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。(列出计算式即可， $\text{[math]}$ 为以平衡分压代替平衡浓度表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数)

③利用制备的甲醇可以催化制取丙烯，过程中发生如下反应： $\text{[math]}$ ，为探究M、N两种催化剂的催化效能，进行相关实验，依据实验数据获得如图所示曲线。

已知Arrhenius经验公式为 $\text{[math]}$ ( $\text{[math]}$ 为活化能，假设受温度影响忽略不计，k为速率常数，R和C为常数)。在M催化剂作用下，该反应的活化能 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ，从图中信息获知催化效能较低的催化剂是(“M”或“N”)。

综合题困难

2. 回答下列问题。

(1) 我国对世界郑重承诺：2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和，大气中的CO₂主要来自煤、石油及其他含碳化合物的燃烧，CH₄与CO₂重整是CO₂利用的研究热点之一、该重整反应体系主要涉及以下反应：

①CH₄(g) $\text{[math]}$ C(s)＋2H₂(g) K₁=a

②CO₂(g)＋H₂(g) $\text{[math]}$ CO(g)＋H₂O(g) K₂=b

③2CO(g) $\text{[math]}$ CO₂(g)＋C(s) K₃=c

则反应CH₄(g)＋CO₂(g) $\text{[math]}$ 2CO(g)＋2H₂(g)的平衡常数K=(可选用a，b，c表示)

(2) 以 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 为原料合成甲醇，该反应的热化学方程式为： 2H₂(g)＋CO(g) $\text{[math]}$ CH₃OH(g) $\text{[math]}$

①若将等物质的量的 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 混合气体充入恒温恒容密闭容器中进行上述反应，下列事实能说明此反应已达到平衡状态的是。

a.容器内气体密度保持不变 b.混合气体的平均相对分子质量不变

c.生成 $\text{[math]}$ 的速率与生成 $\text{[math]}$ 的速率相等 d. $\text{[math]}$ 的体积分数保持不变

②在容积为 $\text{[math]}$ 的恒容密闭容器中，分别研究反应在300℃和400℃两种温度下合成甲醇的规律。下图是上述两种温度下不同的 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 的起始组成比(起始时 $\text{[math]}$ 的物质的量均为 $\text{[math]}$ 与 $\text{[math]}$ 平衡转化率的关系。请回答下列问题：

该反应在a、b和c三点对应化学平衡常数分别是 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ ，则其大小关系为(用“<”或“=”表示)。利用图中a点对应的数据，若反应 $\text{[math]}$ 中达到平衡，则氢气的反应速率为 $\text{[math]}$ ，计算出曲线Y对应温度下CO₂(g)＋2H₂(g) $\text{[math]}$ CH₃OH(g)的平衡常数 $\text{[math]}$

③一定条件下，上述合成甲醇的反应达到平衡状态后，若改变反应的某一个条件，下列变化能说明平衡一定向正反应方向移动的是(填字母)。

a.甲醇物质的量增多 b.反应物的体积百分含量减小

c.正反应速率先增大后减小 d.容器中 $\text{[math]}$ 的值变大

综合题普通

3. 甲烷具有广泛的应用，对于甲烷相关性质的研究成为当前科学研究的重点课题。

(1) 利用 $\text{[math]}$ 和CO₂重整不仅可以获得合成气(主要成分为CO、H₂)，还可减少温室气体的排放。已知重整过程中涉及如下反应： $\text{[math]}$ 。在恒容密闭容器中 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 的分压分别为 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 在一定条件下发生上述反应，已知 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ，某时刻测得 $\text{[math]}$ ，则该时刻 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。

(2) $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 反应可以生成化工原料 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 。控制体系压强为 $\text{[math]}$ ，当原料初始组成 $\text{[math]}$ ，当反应达平衡时四种组分的物质的量分数随温度的变化如图。图中表示 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 变化的曲线分别是(填字母序号)。M点对应温度下， $\text{[math]}$ 的转化率是，反应的 $\text{[math]}$ (以分压表示，分压=总压×物质的量分数)。

(3) 在恒容密闭容器中，通入一定量 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 发生反应，相同时间内测得 $\text{[math]}$ 的转化率与温度的关系如图。下列叙述正确的是_______。 A. $\text{[math]}$ 的平衡转化率大于 $\text{[math]}$ 的平衡转化率 B. b点的v(逆)大于e点的v(逆) C. c点和d点均处于平衡状态 D. 适当升温或增大 $\text{[math]}$ 可提高C点时 $\text{[math]}$ 的转化率和反应速率

综合题困难