计算$\text{MgC}{{\text{O}}_{\text{3}}}\text{(s)+4}{{\text{H}}_{\text{2}}}\text{(g)=MgO(s)+2}{{\text{H}}_{\text{2}}}\text{O(g)+C}{{\text{H}}_{\text{4}}}\text{(g)}\quad \Delta {{H}_{\text{4}}}=$                $\;\rm \text{kJ}\cdot \text{mo}{{\text{l}}^{\text{-1}}}$。

$-65$

已知：

$\rm I$．$\text{MgC}{{\text{O}}_{\text{3}}}\text{(s)=MgO(s)+C}{{\text{O}}_{\text{2}}}\text{(g)}\quad \Delta {{H}_{\text{1}}}\text{=+101 kJ}\cdot \text{mo}{{\text{l}}^{\text{-1}}}$

Ⅱ．$\text{C}{{\text{O}}_{\text{2}}}\text{(g)+4}{{\text{H}}_{\text{2}}}\text{(g)=C}{{\text{H}}_{\text{4}}}\text{(g)+2}{{\text{H}}_{\text{2}}}\text{O(g)}\quad \Delta {{H}_{\text{2}}}\text{=-166 kJ}\cdot \text{mo}{{\text{l}}^{\text{-1}}}$

将$\rm I+$ Ⅱ可得$\text{MgC}\text{O}_{\text{3}}\text{(s)+4}\text{H}_{\text{2}}\text{(g)}=\text{MgO(s)+2}\text{H}_{\text{2}}\text{O(g)+C}\text{H}_{\text{4}}\text{(g)}\quad\Delta H_{\text{4}}=\Delta H_{1}+\Delta H_{2}=\text{+101 kJ}\cdot\text{mo}\text{l}^{\text{-1}}+(\text{-166 kJ}\cdot\text{mo}\text{l}^{\text{-1}})=-65\text{ kJ}\cdot\text{mo}\text{l}^{\text{-1}}$ ；

提高$\text{C}{{\text{H}}_{\text{4}}}$平衡产率的条件是                。

$\rm A$．高温高压   $\rm B$．低温高压   $\rm C$．高温低压   $\rm D$．低温低压

$\\rm B$

已知反应Ⅱ．$\text{C}{{\text{O}}_{\text{2}}}\text{(g)+4}{{\text{H}}_{\text{2}}}\text{(g)=C}{{\text{H}}_{\text{4}}}\text{(g)+2}{{\text{H}}_{\text{2}}}\text{O(g)}\quad \Delta {{H}_{\text{2}}}\text{=-166 kJ}\cdot \text{mo}{{\text{l}}^{\text{-1}}}$  为放热反应，要提高$\text{C}{{\text{H}}_{\text{4}}}$平衡产率，要使平衡正向移动。

$\rm A$．高温会使平衡逆向移动，不利于提高$\rm \text{C}{{\text{H}}_{\text{4}}}$平衡产率，$\rm A$错误；

$\rm B$．低温使平衡正向移动，高压也使平衡正向移动，可提高$\rm \text{C}{{\text{H}}_{\text{4}}}$平衡产率，$\rm B$正确；

$\rm C$．高温会使平衡逆向移动，低压会使平衡逆向移动，不利于提高$\rm \text{C}{{\text{H}}_{\text{4}}}$平衡产率，$\rm C$错误；

$\rm D$．低压会使平衡逆向移动，不利于提高$\rm \text{C}{{\text{H}}_{\text{4}}}$平衡产率，$\rm D$错误；

高温下$\text{MgC}{{\text{O}}_{\text{3}}}$分解产生的$\text{MgO}$催化$\text{C}{{\text{O}}_{\text{2}}}$与${{\text{H}}_{\text{2}}}$反应生成$\text{C}{{\text{H}}_{\text{4}}}$，部分历程如图，其中吸附在催化剂表面的物种用*标注，所示步骤中最慢的基元反应是                $\rm ($填序号$\rm )$，生成水的基元反应方程式为                。

④ ； $\\rm HO$*$\\rm +H_{2}$*$\\rm +CH_{2}$*$\\rm =$ $\\rm CH_{3}$*$\\rm +H_{2}O$

反应活化能越高，反应速率越慢，从图中可以看出，第四步活化能最高，速率最慢，基元反应为$\rm CH_{3}$*$\rm +H$*$\rm +2H_{2}O=CH_{4}$*$\rm +2H_{2}O$；由图可知，在第三步时生成了水，基元反应为：$\rm HO$*$\rm +H_{2}$*$\rm +CH_{2}$*$\rm =$ $\rm CH_{3}$*$\rm +H_{2}O$；

$\text{100\;\rm kPa}$下，在密闭容器中${{\text{H}}_{\text{2}}}\text{(g)}$和$\text{MgC}{{\text{O}}_{\text{3}}}\text{(s)}$各$\text{1\;\rm mol}$发生反应。反应物$\rm ({{\text{H}}_{\text{2}}}$、$\text{MgC}{{\text{O}}_{\text{3}}}\rm )$的平衡转化率和生成物$\rm (\text{C}{{\text{H}}_{\text{4}}}$、$\text{C}{{\text{O}}_{\text{2}}}\rm )$的选择性随温度变化关系如下图$\rm ($反应$\rm III$在$360\text{ }{}^\circ \text{C}$以下不考虑$\rm )$。

注：含碳生成物选择性$=\dfrac{含碳生成物的物质的量}{\text{MgC}{{\text{O}}_{\text{3}}}转化的物质的量}\times 100\%$

①表示$\text{C}{{\text{H}}_{\text{4}}}$选择性的曲线是                $\rm ($填字母$\rm )$。

②点$\rm M$温度下，反应Ⅱ的${{K}_{\text{p}}}=$                ${{\left( \text{kPa} \right)}^{\text{-2}}}\rm ($列出计算式即可$\rm )$。

③在$550\text{ }{}^\circ \text{C}$下达到平衡时，$n\text{(CO)=}$                $\;\rm \text{mol}$。$500\sim 600\ {}^\circ \text{C}$，随温度升高${{\text{H}}_{\text{2}}}$平衡转化率下降的原因可能是                。

$c$ ； $\\dfrac{{{49}^{2}}}{{{2}^{4}}}$ ； $\\rm 0.2$ ； 反应Ⅱ生成的氢气多于反应Ⅲ消耗的氢气

已知反应$\rm I$为吸热反应， Ⅱ为放热反应，$\rm III$为吸热反应，根据图像，温度逐渐升高，则碳酸镁的转化率逐渐升高，氢气的转化率下降，在$360{}^\circ \text{C}$以下不考虑反应Ⅲ，则二氧化碳的选择性上升，甲烷的选择性下降，所以$a$表示碳酸镁的转化率，$b$表示二氧化碳的选择性，$c$表示甲烷的选择性。

①表示$\text{C}{{\text{H}}_{\text{4}}}$选择性的曲线是$c$；

②点$\rm M$温度下，从图中看出碳酸镁的转化率为$\rm 49\%$，则剩余的碳酸镁为$\rm 0.51$ $\rm mol$，根据碳原子守恒，甲烷和二氧化碳中碳原子的物质的量之和为$\rm 0.49$ $\rm mol$，又因为此时二氧化碳的选择性和甲烷的选择性相等，则二氧化碳和甲烷的物质的量为$\rm 0.245$ $\rm mol$，根据氧原子守恒得出水的物质的量为$\rm 0.49$ $\rm mol$，根据氢原子守恒得出 氢气的物质的量为$\rm 0.02$ $\rm mol$，总的物质的量为$\rm 0.02+0.245+0.245+0.49=1$ $\rm mol$，$P\left( {{\text{H}}_{2}} \right)=\dfrac{\text{0}\text{.02}}{\text{1}}\times \text{100 kPa=2 kPa}$，$P\text{(C}{{\text{O}}_{\text{2}}}\text{)=}P\text{(C}{{\text{H}}_{\text{4}}}\text{)=}\dfrac{\text{0}\text{.245}}{\text{1}}\times \text{100 kPa=24}\text{.5 kPa}$，$P\left( {{\text{H}}_{2}}\text{O} \right)=\dfrac{\text{0}\text{.49}}{\text{1}}\times \text{100 kPa=49 kPa}$，则反应Ⅱ的${{K}_{\text{p}}}=\dfrac{24.5\times {{49}^{2}}}{{{2}^{4}}\times 24.5}=\dfrac{{{49}^{2}}}{{{2}^{4}}}$ ；

③在$550\text{ }{}^\circ \text{C}$下达到平衡时，碳酸镁完全转化，二氧化碳的选择性为$\rm 70\%$，甲烷的选择性为$\rm 10\%$，则生成的二氧化碳为$\rm 0.7\;\rm mol$，生成的甲烷为$\rm 0.1\;\rm mol$，根据碳原子守恒得出$n\text{(CO)=}\rm 1-0.7-0.1$ $\rm mol=0.2$ $\rm mol$；因为反应Ⅱ是放热的，反应Ⅲ是吸热的。在$500\sim 600\text{ }{}^\circ \text{C}$，随温度升高，反应Ⅱ逆向移动，反应Ⅲ正向移动，由于反应Ⅱ生成的氢气多于反应Ⅲ消耗的氢气，导致${{\text{H}}_{\text{2}}}$平衡转化率下降。