《2026年高考领航卷化学》

17. （14分）在“双碳”目标的背景下，甲烷重整制备氢气和一氧化碳，是一种重要的能源转型途径。具体反应如下：
反应Ⅰ：$CH_{4}(g)+H_{2}O(g)\rightleftharpoons CO(g)+3H_{2}(g)\quad \Delta H_{1}=+206kJ· mol^{-1}$
反应Ⅱ：$CO(g)+H_{2}O(g)\rightleftharpoons CO_{2}(g)+H_{2}(g)\quad \Delta H_{2}$
反应Ⅲ：$CH_{4}(g)+CO_{2}(g)\rightleftharpoons 2CO(g)+2H_{2}(g)\quad \Delta H_{3}=+247kJ· mol^{-1}$
其中反应Ⅰ、Ⅱ为甲烷水蒸气重整（SMR），反应Ⅲ为甲烷干重整（DMR）。
回答下列问题：
（1）上述反应中涉及元素的电负性由大到小的顺序为________________________；基态O原子价电子排布图为________________________。
（2）$CO_{2}$在高温高压下形成晶体的立方晶胞如图1所示，此时，该晶体类型为________________________。
（3）$\Delta H_{2}=$________________________$kJ· mol^{-1}$，反应Ⅲ自发进行的条件是________________________（填“高温”“低温”或“任意温度”）。
（4）甲烷水蒸气重整（SMR）制氢反应中，温度对氢气的产率、甲烷的转化率影响比较大。
①将$CH_{4}$、$H_{2}O(g)$以$\frac{n(H_{2}O)}{n(CH_{4})}=3$通入反应器中，温度对氢气产率的影响如图2所示，$H_{2}$摩尔分数随温度升高而变化的原因是________________________。
②已知：$CH_{4}(g)\rightleftharpoons C(s)+2H_{2}(g)\quad \Delta H=+75kJ· mol^{-1}$。若改变投料比$\frac{n(H_{2}O)}{n(CH_{4})}$（简称S/C），将$CH_{4}$、$H_{2}O(g)$通入反应器中，得到$CH_{4}$的转化率与S/C、温度的关系如图3所示。工业上选择较高S/C和较高温度的原因是________________________。
（5）向容积为10 L的恒容密闭容器中充入1.5 mol $CH_{4}$和2.5 mol $H_{2}O(g)$，在800 K下发生上述反应Ⅰ、反应Ⅱ、反应Ⅲ三个反应，达到平衡时测得：总压强为$5.0× 10^{5}Pa$，$n(CO)=0.4mol$、$n(CO_{2})=0.1mol$，用平衡分压代替平衡浓度表示反应Ⅲ的平衡常数$K_{p3}=$________________________$Pa^{2}$（保留两位有效数字）。

答案：
（1）O ＞ C ＞ H(1分)

（2）共价晶体(2分)
（3） - 41(2分)　高温(1分)
（4）①升高温度，对反应Ⅰ的影响程度大于反应Ⅱ，反应Ⅰ正向进行，会生成更多的H₂(2分)
②较高S/C可提高CH₄转化率并抑制积炭，升高温度加快反应速率且使反应Ⅰ正向进行，提高合成气产量(2分)
（5）4.1×10¹⁰(2分)