题目内容
【题目】甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景。
（1）工业上一般采用下列两种反应合成甲醇：
反应Ⅰ： CO(g) + 2H2(g) 
CH3OH(g) ΔH1
反应Ⅱ： CO2(g) + 3H2(g) CH3OH(g) + H2O(g) ΔH2
①下表所列数据是反应Ⅰ在不同温度下的化学平衡常数（K）。
温度 | 250℃ | 300℃ | 350℃ |
K | 2.041 | 0.270 | 0.012 |
由表中数据判断ΔH1____0 （填“＞”、“＝”或“＜”）。
② 某温度下，将2mol CO和6 mol H2充入2L的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得c(CO)＝ 0.2 mol／L，则CO的转化率为___________，此时的温度为_______（从上表中选择）。
（2）已知在常温常压下：
① 2CH3OH(l) + 3O2(g) ＝ 2CO2(g) + 4H2O(l) ΔH1＝－1451.6kJ／mol
② 2CO (g)+ O2(g) ＝ 2CO2(g) ΔH2 ＝－566.0kJ／mol
写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式：_________________________________________
（3）某实验小组依据甲醇燃烧的反应原理，设计如图所示的电池装置：
①该电池的能量转化形式为___________________________。
②工作一段时间后，测得溶液的pH减小。请写出该电池的负极的电极反应式。_____________________________
③用该电池电解（惰性电极）500mL某CuSO4溶液，电解一段时间后，为使电解质溶液恢复到原状态，需要向溶液中加入9.8g Cu(OH)2固体。则原CuSO4溶液的物质的量浓度为___________mol/L（假设电解前后溶液体积不变）。
【答案】< 80% 250℃ CH3OH(l)+O2(g) =CO(g)+2H2O(l) △H= - 442.8kJ/mol 化学能转化为电能 CH3OH－6e-+ 8OH- = CO32- + 6H2O 0.2 mol/L
【解析】
（1）①由表中数据可知，升高温度K减小，则化学平衡逆向移动，逆反应为吸热反应，所以正反应是放热反应。故△H1 <0；
②达到平衡时测得c（CO）=0.2mol/L，则消耗CO是2mol－0.2mol/L×2L＝1.6mol，所以CO的转化率是
×100％＝80％。平衡时氢气的浓度是1.4mol/L，甲醇是0.8mol/L，所以此时K=
=2.041，因此温度是250℃；（2）已知① 2CH3OH(l) + 3O2(g) ＝ 2CO2(g) + 4H2O(l) ΔH1＝－1451.6kJ／mol；② 2CO (g)+ O2(g) ＝ 2CO2(g) ΔH2 ＝－566.0kJ／mol；根据盖斯定律：由①×
—②×得甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为：CH3OH(l)+O2(g) =CO(g)+2H2O(l) △H=ΔH1×—ΔH2×=－1451.6kJ／mol×—（－566.0kJ／mol）× = - 442.8kJ/mol；（3）①甲烷燃烧电池是原电池，将化学能转化为电能；②碱性条件下，电池负极上甲醇失电子发生氧化反应生成碳酸根离子，电极反应式为 ：CH3OH－6e-+ 8OH- = CO32- + 6H2O；③加入9.8g Cu（OH）2固体能使电解质溶液恢复原状，n[Cu（OH）2]=
=0.1mol，相当于加入0.1molCuO和0.1molH2O，根据Cu原子守恒得n（CuSO4）=n[Cu（OH）2]=0.1mol，则c（CuSO4）=
=0.2mol/L。
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【题目】近年来“雾霾”污染日益严重，原因之一是机动车尾气中含有NO、NO2、CO等气体，火力发电厂释放出大量的NOx、SO2和CO2等气体也是其原因，现在对其中的一些气体进行了一定的研究：
（1）用 CH4催化还原氮氧化物可以消除氮氧化物的污染。
已知：①CH4(g) + 4NO2(g) = 4NO(g) + CO2(g) + 2H2O(g) △H = - 574 kJ/mol
②CH4(g) + 4NO(g) = 2N2(g) + CO2(g) + 2H2O(g) △H = - 1160 kJ/mol
③H2O(g) = H2O(l) △H = - 44.0 kJ/mol
写出 CH4(g)与 NO2(g)反应生成 N2(g)、CO2(g)和 H2O(l)的热化学方程式： _____________________________________________________________。
（2）汽车尾气中含有CO、NO2等有毒气体，对汽车加装尾气净化装置，可使有毒气体转化为无毒气体。4CO(g)＋2NO2(g) 
4CO2(g)＋N2(g) ΔH＝-1200 kJ·mol-1
对于该反应，温度不同（T2＞T1）、其他条件相同时，下列图像正确的是________________（填代号）。
（3）用活性炭还原法也可以处理氮氧化物，某研究小组向某密闭容器加入一定量的活性炭和NO，发生反应C(s)+2NO(g) N2(g)+CO2(g) ΔH=a kJ/mol
在T1℃时，反应进行到不同时间测得各物质的量浓度如下：
时间/min 浓度/(mol/L) | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 |
NO | 1.0 | 0.58 | 0.40 | 0.40 | 0.48 | 0.48 |
N2 | 0 | 0.21 | 0.30 | 0.30 | 0.36 | 0.36 |
CO2 | 0 | 0.21 | 0.30 | 0.30 | 0.36 | 0.36 |
①根据图表数据分析T1℃时，该反应在0-20min的平均反应速率v（NO）=_____________________；计算该反应的平衡常数K=____________________。
②30min后，只改变某一条件，根据上表的数据判断改变的条件可能是_________（填字母代号）。
A．通入一定量的CO2 B．加入合适的催化剂
C．适当缩小容器的体积 D．通入一定量的NO
E．加入一定量的活性炭
③若30min后升高温度至T2℃，达到平衡时，容器中NO、N2、CO2的浓度之比为2:1:1，则达到新平衡时NO的转化率____________（填“升高”或“降低”），a________0（填“>”或“<”）。
（4）温度T1和T2时，分别将0.50 mol CH4和1.2mol NO2充入1 L的密闭容器中发生反应：CH4(g)＋2NO2(g)N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) △H=bkJ/mol。
测得有关数据如下表：
温度 | 时间/min 物质的量 | 0 | 10 | 20 | 40 | 50 |
T1 | n（CH4）/mol | 0.50 | 0.35 | 0.25 | 0.10 | 0.10 |
T2 | n（CH4）/mol | 0.50 | 0.30 | 0.18 | x | 0.15 |
下列说法正确的是__________________。
A．T1＞T2，且b＞0
B．当温度为T2、反应进行到40 min时， x＞0.15
C．温度为T2时，若向平衡后的容器中再充入0.50 mol CH4和1.2mol NO2，重新达到平衡时，n（N2）<0.70mol
D．温度为T1时，若起始时向容器中充入0.50 mol CH4(g)、0.50 molNO2(g)、1.0 mol N2(g)、2.0 molCO2(g)、0.50molH2O(g)，反应开始时，ν(正)＞ν(逆)