题目内容
【题目】甲醇是一种新型燃料，甲醇燃料电池即将从实验室走向工业化生产。工业上一般以CO和H2为原料合成甲醇，该反应的热化学方程式为： CO(g)+ 2H2(g)
CH3OH(g) △H1＝－116 kJ·mol－1
（1）已知：
△H2＝－283 kJ·mol－1
△H3＝－242 kJ·mol－1
则表示1mol气态甲醇完全燃烧生成CO 2和水蒸气时的热化学方程式为：
_______________________________________________；
（2）在容积为1L的恒容容器中，分别研究在230℃、250℃、 270℃三种温度下合成甲醇的规律。右图是上述三种温度下不同的H2和CO的起始组成比（起始时CO的物质的量均为1mol）与CO平衡转化率的关系。请回答：
①在上述三种温度中，曲线Z对应的温度是__________
②利用图中a点对应的数据，计算出曲线Z在对应温度下CO(g)+ 2H2(g) CH3OH(g)的平衡常数K=_____________________。
（3）在某温度下，将一定量的CO和H2投入10L的密闭容器中，5min时达到平衡，各物质的物质的浓度(molL-1)变化如下表所示：
0min | 5min | 10min | |
CO | 0.1 | 0.05 | |
H2 | 0.2 | 0.2 | |
CH3OH | 0 | 0.04 | 0.05 |
若5min～10min只改变了某一条件，所改变的条件是_________________________；且该条件所改变的量是_______________。
【答案】CH3OH(g)+3/2O2(g)== CO2(g)+ 2H2O(g) △H＝－651kJ·mol-1270℃4 L2 /mol2增大H2的浓度增大了0.1 molL-1
【解析】
(1) ①CO(g)+ 2H2(g)
CH3OH(g) △H1＝－116 kJ·mol－1；②已知：
△H2＝－283 kJ·mol－1；③
△H3＝－242 kJ·mol－1，根据盖斯定律分析，将方程式进行计算，公式为--②+③×2-①即可得热化学方程式为：
CH3OH(g)+3/2O2(g)== CO2(g)+ 2H2O(g) △H＝-283-242×2+116=－651kJ·mol-1 ；
(2)根据反应CO(g)+ 2H2(g) CH3OH(g) △H1＝－116 kJ·mol－1分析，该反应为放热反应，温度越高，转化率越低，所以曲线Z对应的温度是 270℃；
(3) CO(g)+ 2H2(g) CH3OH(g) ，该反应的平衡常数K= 
，a点时，一氧化碳的转化率为50%，反应消耗了1mol一氧化碳，消耗2mol氢气，剩余1mol一氧化碳，氢气的物质的量为3-2=1mol，生成1mol甲醇，a点各组分的浓度是甲醇的浓度为1/2=0.5mol/L，一氧化碳的物质的量浓度为1/2=0.5,mol/L，氢气的物质的量浓度为1/2=0.5mol/L，则平衡常数为= 
= 4 L2 /mol2
(4)反应达到平衡时，根据反应方程式可知各物质的物质的量的关系，一氧化碳的浓度为0.1-0.04=0.06mol/L，氢气的浓度为0.2-0.08=0.12mol/L，10分钟时一氧化碳的浓度减小，氢气的浓度增大，甲醇的浓度增大，则平衡向正反应方向移动，但氢气的浓度增大，说明改变的物理量为增大H2的浓度，氢气的浓度增大了0.2-0.12+0.02= 0.1 molL-1。
金钥匙试卷系列答案
【题目】甲醇水蒸气重整制氢（SRM）是用于驱动电动汽车的质子交换膜燃料电池的理想氢源，当前研究主要集中在提高催化剂活性和降低尾气中CO含量，以免使燃料电池Pt电极中毒。重整过程发生的反应如下：
反应I CH3OH(g)+H2O(g)
CO2(g)+3H2(g) ΔH1
反应Ⅱ CH3OH(g)CO(g)+2H2(g) ΔH2
反应Ⅲ CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH3
其对应的平衡常数分别为K1、K2、K3，其中K2、K3随温度变化如下表所示：
125℃ | 225℃ | 325℃ | |
K2 | 05535 | 1858 | 9939.5 |
K3 | 1577 | 137.5 | 28.14 |
请回答：
（1）反应Ⅱ能够自发进行的条件_______（填“低温”、“高温”或“任何温度”），ΔH1____ΔH3（填“>”、“<”或“=”）。
（2）相同条件下，甲醇水蒸气重整制氢较甲醇直接分解制氢（反应Ⅱ）的先进之处在于___________________________________________________________________。
（3）在常压、Cat.1催化下，CH3OH和H2O混和气体（体积比1∶1.2，总物质的量2.2mol）进行反应，tl时刻测得CH3OH转化率及CO、CO2选择性随温度变化情况分别如图所示（CO、CO2的选择性：转化的CH3OH中生成CO、CO2的百分比）。
注：曲线a表示CH3OH的转化率，曲线b表示CO的选择性，曲线c表示CO2的选择性
① 下列说法不正确的是__________。
A．反应适宜温度为300℃
B．工业生产通常在负压条件下进行甲醇水蒸气重整
C．己知Cat.2催化剂具有更高催化活性，可提高甲醇平衡转化率
D．添加CaO的复合催化剂可提高氢气产率
② 260℃时H2物质的量随时间的变化曲线如图所示。画出300℃时至t1时刻H2物质的量随时间的变化曲线。________________
（4）副产物CO2可以在酸性水溶液中电解生成甲酸，生成甲酸的电极反应式是：___________。
【题目】根据题意完成下列问题：
(1)工业上利用CO和水蒸气在一定条件下发生反应制取氢气：
CO(g)＋H2O(g) 
CO2(g)＋H2(g) △H＝－41 kJ/mol
已知：2H2 (g) + O2 (g) = 2H2O (g) ΔH＝－484 kJ/mol，写出CO完全燃烧生成CO2的热化学方程式：_______________________________________。
(2)随着大气污染的日趋严重，“节能减排”，减少全球温室气体排放，研究NO x、SO2、CO等大气污染气体的处理具有重要意义。用活性炭还原法处理氮氧化物，有关反应为:C(s)＋2NO(g)
N2(g)＋CO2(g)。某研究小组向某密闭容器加入一定量的活性炭和NO，恒温(T1℃)条件下反应，反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下：
浓度/mol·L－1 时间/min | NO | N2 | CO2 |
0 | 0.100 | 0 | 0 |
10 | 0.058 | 0.021 | 0.021 |
20 | 0.040 | 0.030 | 0.030 |
30 | 0.040 | 0.030 | 0.030 |
40 | 0.032 | 0.034 | 0.017 |
50 | 0.032 | 0.034 | 0.017 |
①则从反应开始到20min时，以NO表示的平均反应速率= ________，该温度下该反应的平衡常数K＝____（保留两位小数）
②30min后，改变某一条件，反应重新达到平衡，则改变的条件可能是_____（写一条即可）。
③下列描述中能说明上述反应已达平衡的是__________；
A、容器内气体的平均摩尔质量保持不变
B、2v(NO)正=v(N2)逆
C、容器中气体的压强保持不变
D、单位时间内生成nmolCO2的同时生成2nmolNO
(3)利用Fe2+、Fe3+的催化作用，常温下将SO2转化为SO42－， 而实现SO2的处理（总反应为2SO2+O2+2H2O＝2H2SO4）。已知，含SO2的废气通入含Fe2+、Fe3+的溶液时，其中一个反应的离子方程式为4Fe2+ + O2+ 4H+ ＝4Fe3+ + 2H2O，则另一反应的离子方程式为_______________
(4)有学者想以如图所示装置用原电池原理将SO2转化为重要的化工原料。
若A为SO2，B为O2，C为H2SO4，则负极反应式为_______________________________，电池总反应式为________________________。