工业上利用天然气（主要成分是CH4）与H2O进行高温重整制备合成气（CO+H2），CO和H2在一定条件下能制备甲

（1）已知：①H2（g）+

1

2

O2（g）=H2O（l）△H=-2858kJmol-1

②CO（g）+

1

2

O2（g）=CO2（g） ）△H=-2830kJmol-1

③CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l））△H=-8903kJmol-1，

④H2O（g）=H2O（l）△H=-440kJmol-1，

利用盖斯定律将④+③-②-3×①可得：CH4（g）+H2O（g）=CO（g）+3H2（g）

△H=（-440kJmol-1）+（-8903kJmol-1）-（-2830kJmol-1）-3×（-2858kJmol-1）=+2061 kJmol-1，

故答案为：CH4（g）+H2O（g）=CO（g）+3H2（g）△H=+2061 kJmol-1；

（2）根据图象可知3min时，平衡时甲烷的浓度为01mol/L，氢气的浓度为03mol/L，则：

             CH4（g）+H2O（g）=CO（g）+3H2（g）

开始（mol/L）：02      03      0      0

变化（mol/L）：01      01      01    03

平衡（mol/L）：01      02      01    03

4min时甲烷的浓度为009mol/L，浓度减小01-009=001

水的浓度为019mol，浓度减小02-019=001；

CO的浓度为011，浓度增大011-01=001

氢气的浓度为033，浓度增大033-03=003

浓度变化量之比为1：1：1：3，等于化学计量数之比，应是改变温度平衡向正反应方向移动，该反应正反应是吸热反应，故3min改变条件为升高温度；

故答案为：正；升高温度；

（3）①该反应正反应为吸热反应，升高温度平衡向正反应方向移动，甲烷的含量降低，故温度t1＜t2，故答案为：＜；

②碳水比[

n(CH4)

n(H2O)

]值越大，平衡时甲烷的转化率越低，含量越高，故x1＞x2，故答案为：＞；

③该反应正反应是气体体积增大的反应，增大压强平衡向逆反应方向移动，平衡时甲烷的含量降低，故p1＞p2，故答案为：＞；

（4）①正极发生还原反应，氧气在正极放电生成氢氧根离子，正极电极反应式为：O2+4e-+2H2O=4OH-，故答案为：O2+4e-+2H2O=4OH-；

②参与反应的氧气在标准状况下体积为8960mL，物质的量为

896L

224L/mol

=04mol，根据电子转移守恒可知，生成二氧化碳为

04mol×4

8

=02mol，n（NaOH）=01L×30molL-1=03mol，n（NaOH）：n（CO2）=03mol：02mol=3：2，介于1：1与2：1之间，故生成碳酸钾、碳酸氢钾，令碳酸钾、碳酸氢钾的物质的量分别为xmol、ymol，则x+y=02，2x+y=03，解得x=01，y=01，溶液中碳酸根水解，碳酸氢根的水解大于电离，溶液呈碱性，故c（OH-）＞c（H+），碳酸根的水解程度大于碳酸氢根，故c（HCO3-）＞c（CO32-），钾离子浓度最大，水解程度不大，碳酸根浓度原大于氢氧根离子，故c（K+）＞c（HCO3-）＞c（CO32-）＞c（OH-）＞c（H+），

故答案为：c（K+）＞c（HCO3-）＞c（CO32-）＞c（OH-）＞c（H+）．

（1）Fe的原子序数为26，则基态电子排布式为[Ar]3d64s2，故答案为：[Ar]3d64s2；

（2）CO分子中C原子上有一对孤对电子，C、O原子都符合8电子稳定结构，则CO的结构式为C≡O，孤对电子数为1，σ键数为1，则碳原子采取sp杂化，又等电子体中原子数和价电子数都相同，则 N2、CN-、CO的原子数都是2，价电子数都是10，则互为等电子体，CO分子的电子式为，

故答案为：N2；CN-；；C≡O；

（3）判断原子采取杂化方式时，先根据价层电子对互斥理论判断价层电子对，然后再确定采取的杂化方式，价层电子对数=σ键电子对数+中心原子上的孤电子对数，σ键电子对数=σ键个数=中心原子结合的原子个数，中心原子上的孤电子对数=

1

2

（a-xb），说明：对于分子，a为中心原子的价电子数，x为配位原子个数，b为配位原子最多能接受的电子数．在CH4中价层电子对数=σ键电子对数（4）+中心原子上的孤电子对数（0），所以碳原子采取sp3杂化；在CO分子中价层电子对数=σ键电子对数（1）+中心原子上的孤电子对数（1），所以碳原子采取sp杂化；CH3OH中，价层电子对数=σ键电子对数（4）+中心原子上的孤电子对数（0），所以碳原子采取sp3杂化；CH3OH形成分子间氢键，沸点升高，

故答案为：CH4、CH3OH；CH3OH分子之间有极性，同时分子之间还存在着氢键的作用；

（4）价层电子对数=σ键电子对数+中心原子上的孤电子对数，-CH3中价层电子对数=σ键电子对数（4）+中心原子上的孤电子对数（0）所以碳原子采用sp3，-CHO价层电子对数=σ键电子对数（3）+中心原子上的孤电子对数（0），所以碳原子采用sp3，故答案为：sp3；sp2．

煤气主要成分是一氧化碳、氢、烷烃、烯烃、芳烃等。

煤气是以煤为原料加工制得的含有可燃组分的气体。根据加工方法、煤气性质和用途分为：煤气化得到的是水煤气、半水煤气、空气煤气（或称发生炉煤气）。

这些煤气的发热值较低，故又统称为低热值煤气；煤干馏法中焦化得到的气体称为焦炉煤气。属于中热值煤气，可供城市作民用燃料。煤气中的一氧化碳和氢气是重要的化工原料。

混合煤气综合了空气煤气和水煤气的特点，以水蒸汽和空气的混合物鼓入发生炉中，制得比空气煤气热值高，比水煤气热值低的混合发生炉煤气，一般在生产中简称发生炉煤气。这种煤气的热值因使用燃料性质的不同波动在1200~1500大卡/标米之间。

被广泛用作各种工业炉的加热燃料。由于采用蒸汽、空气混合物作气化剂，蒸汽能降低燃烧层（火层）的温度而防止结渣，维持连续生产，热效率高达70%以上。

这些煤气的发热值较低，故又统称为低热值煤气；煤气中的一氧化碳和氢气是重要的化工原料，可用于合成氨、合成甲醇等。为此，将用作化工原料的煤气称为合成气，它也可用天然气、轻质油和重质油制得。

（1）甲烷与氧气反应放出大量热，所以向燃烧室中通入甲烷与氧气的目的是为还原铁矿石提供热量；甲烷在点燃条件下燃烧生成二氧化碳和水，反应的化学方程式为CH4+2O2

点燃

CO2+2H2O，所以最佳体积配比V（CH4）：V（O2）为1：2；

故答案为：为还原铁矿石提供热量；1：2；

（2）①氢气与一氧化碳反应生成甲醇，其反应的方程式为：CO+2H2=CH3OH；反应物全部转化为目标产物，所以该反应的原子利用率为100%；

故答案为：CO+2H2=CH3OH；原子利用率为100%；

②以CO、H2为原料生成二甲醚，同时生成二氧化碳或水，根据原子守恒书写其反应的方程式为：2CO+4H2=CH3OCH3+H2O；3CO+3H2=CH3OCH3+CO2；

故答案为：2CO+4H2=CH3OCH3+H2O；3CO+3H2=CH3OCH3+CO2；

（3）图中所示流程联合生产甲醇、二甲醚、生铁是可行的，因为原料为甲烷、氧气等容易得到、从反应方程式可知原料利用率高、中间产物能有效地循环利用；

故答案为：可行，因为原料易得、原料利用率高、中间产物能有效地循环利用．