题目内容
煤直接燃烧的能量利用率较低，为提高其利用率，工业上将煤气化(转变成CO和H2)后再合成乙醇、二甲醚等多种能源。
(1)如图所示是一种酸性燃料电池酒精检测仪，具有自动吹气流 量侦测与控制的功能，非常适合进行现场酒精检测。该电池的负极反应式为______________________。
(2)煤气化所得气体可用于工业合成二甲醚，其反应如下：
2CO(g)＋4H2(g)
CH3OCH3(g)＋H2O(g)。
同时发生副反应：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)；CO(g)＋H2O(g)??CO2(g)＋H2(g)。
在温度为250 ℃、压强为3.0 MPa时，某工厂按投料比V(H2)∶V(CO) ＝a进行生产，平衡时反应体系中各组分的体积分数如下表：
| 物质 | H2 | CO | CO2 | (CH3)2O | CH3OH(g) | H2O(g) |
| 体积分数 | 0.54 | 0.045 | 0.18 | 0.18 | 0.015 | 0.03 |
①投料比a＝________；
②250℃时反应CO(g)＋H2O(g)
CO2(g)＋H2(g)的平衡常数K＝________。
(1)CH3CH2OH＋H2O－4e－=CH3COOH＋4H＋ (2)①1.9 ②72
解析
阅读快车系列答案甲醇被称为21世纪的新型燃料，工业上通过下列反应Ⅰ和Ⅱ，用CH4和H2O为原料来制备甲醇。
(1)将1.0 mol CH4和2.0 mol H2O(g)通入反应室(容积为100 L)，在一定条件下发生反应：CH4(g)＋H2O(g)
CO(g)＋3H2(g)……Ⅰ，CH4的转化率与温度、压强的关系如图所示。
①已知100°C时达到平衡所需的时间为5 min，则用H2表示的平均反应速率为________。
②图中的p1________p2(填“<”“>”或“＝”)，100°C时平衡常数为________。
③在其他条件不变的情况下降低温度，逆反应速率将________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(2)在压强为0.1 MPa条件下，a mol CO与3a mol H2的混合气体在催化剂作用下能自发反应生成甲醇：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)……Ⅱ。
④该反应的ΔH________0，ΔS________0(填“<”“>”或“＝”)。
⑤若容器容积不变，下列措施可增加甲醇产率的是________。
A．升高温度
B．将CH3OH(g)从体系中分离
C．充入He，使体系总压强增大
D．再充入1 mol CO和3 mol H2
⑥为了寻找合成甲醇的温度和压强的适宜条件，某同学设计了三组实验，部分实验条件已经填在下面实验设计表中。请在下表空格中填入剩余的实验条件数据。
| 实验编号 | T(°C) | n(CO)/n(H2) | p(MPa) |
| ⅰ | 150 | ½ | 0.1 |
| ⅱ | ________ | ________ | 5 |
| ⅲ | 350 | ________ | 5 |
t ℃时，将2 mol SO2和1 mol O2通入体积为2 L的恒温恒容密闭容器中，发生如下反应：2SO2(g)＋O2(g) 
2SO3(g)，2 min时反应达到化学平衡，此时测得反应物O2还剩余0.8 mol，请填写下列空白：
(1)从反应开始到化学平衡，生成SO3的平均反应速率为________；平衡时SO2转化率为________。
(2)下列叙述能证明该反应已达到化学平衡状态的是(填标号，下同)________。
| A．容器内压强不再发生变化 |
| B．SO2的体积分数不再发生变化 |
| C．容器内气体原子总数不再发生变化 |
| D．相同时间内消耗2n mol SO2的同时消耗n mol O2 |
(3)t2℃时，若将物质的量之比n(SO2)∶n(O2)＝1∶1的混合气体通入一个恒温恒压的密闭容器中，反应达到平衡时，混合气体体积减少了20%。SO2的转化率为________。
氨基甲酸铵常用于生产医药试剂、发酵促进剂、电子元件等，是一种可贵的氨化剂。某学习小组研究在实验室中制备氨基甲酸铵的化学原理。
（1）将体积比为2:1的NH3和CO2混合气体充入一个容积不变的真空密闭容器中，在恒定温度下使其发生反应并达到平衡：2NH3(g)＋CO2(g) 
NH2COONH4(s)
将实验测得的不同温度下的平衡数据列于下表：
| 温度(℃) | 15.0 | 20.0 | 25.0 | 30.0 | 35.0 |
| 平衡总压强(kPa) | 5.7 | 8.3 | 12.0 | 17.1 | 24.0 |
| 平衡气体总浓度 (10－3mol/L) | 2.4 | 3.4 | 4.8 | 6.8 | 9.4 |
①上述反应的的焓变：?H 0，熵变?S 0（填“＞”、“＜”或“＝”）
根据表中数据，计算出25.0℃时2NH3(g)＋CO2(g)
NH2COONH4(s)的化学平衡常数K＝ 。③若从已达平衡状态的上述容器中分离出少量的氨基甲酸铵晶体，反应物的转化率将 （填“增大”、“减小”或“不变”）。
（2）氨基甲酸铵极易水解：NH2COONH4＋2H2O
NH4HCO3＋NH3·H2O。该学习小组为亲身体验其水解反应，分别取两份制得的样品，将其溶于水中并配制成不同浓度的氨基甲酸铵溶液，绘制出c(NH2COO—)随时间（t）变化的曲线如图所示，若A、B分别为不同温度时测定的曲线，则 （填“A”或“B”）曲线所对应的实验温度高，判断的依据是 。
其平衡常数K和温度，的关系如下：
B．混合气体中CO浓度不变
水煤气是一种高效气体燃料,其主要成分是CO和H2,可用水蒸气通过炽热的碳制得:C (s)+H2O(g)
CO (g)+H2 (g) ΔH="+131" kJ·mol-1
(1)T温度下,四个容器中均进行着上述反应,各容器中碳足量,其他物质的物质的量浓度及正、逆反应速率关系如下表所示。请填写表中相应的空格。
| 容器 编号 | c(H2O) /mol·L-1 | c(CO) /mol·L-1 | c(H2) /mol·L-1 | v正、v逆比较 |
| Ⅰ | 0.06 | 0.60 | 0.10 | v正=v逆 |
| Ⅱ | 0.06 | 0.50 | 0.40 | ① |
| Ⅲ | 0.12 | 0.40 | 0.80 | v正<v逆 |
| Ⅳ | 0.12 | 0.30 | ② | v正=v逆 |
① ,② 。
在T温度下该反应的化学平衡常数为 。
(2)另有一个容积可变的密闭容器。恒温恒压下,向其中加入1.0 mol碳和1.0 mol水蒸气 (H2O),发生上述反应,达到平衡时,容器的体积变为原来的1.25 倍。平衡时水蒸气的转化率为 ;向该容器中补充a mol 碳,水蒸气的转化率将 (填 “增大”、“减小”或“不变”)。
(3)在一定条件下用水煤气能合成甲醇:CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g) ΔH>0,给合成甲醇反应体系中通入少量CO则平衡 移动,减小压强则平衡 移动,降低温度则平衡 移动(填“向左”、“向右”或“不”)。 
FeO(s)+CO(g) ΔH>0。
CO(g)+H2(g)，试分析和回答下列问题：
C分别在三种不同实验条件下进行，它们的起始浓度均为c(A)="0.100" mol/L、c(B )="0.200" mol/L及c(C )="0" mol/L。反应物A的浓度随时间的变化如图所示。
在80℃时，将0.40mo1的N2O4气体充入2L已经抽空的固定容积的密闭容器中，发生如下反应：N2O4
2NO2 △H>0，隔一段时间对该容器内的物质进行分析，得到如下数据：
| t/s n/mol | 0 | 20 | 40 | 60 | 80 | 100 |
| n(N2O4) | 0.40 | a | 0.20 | c | d | e |
| n(NO2) | 0.00 | 0.24 | b | 0.52 | 0.60 | 0.60 |
（2）计算在80℃时该反应的平衡常数K= （请注明单位）。
（3）反应进行至100s后将反应混合物的温度升高，混合气体的颜色 （填“变浅”“变深”或“不变”）。
（4）要增大该反应的K值，可采取的措施有 （填序号）。
A．增大N2O4的起始浓度
C．使用高效催化剂
B．向混合气体中通入NO2
D．升高温度
（5）如图是80℃时容器中N2O4物质的量的变化曲线，请在该图中补画出（不用计算，定性处理）该反应在60℃时N2O4物质的量的变化曲线。
