题目内容

能源问题是人类社会面临的重大课题，甲醇是一种可再生能源，具有开发和应用的广阔前景，研究甲醇具有重要意义。
（1）用CO合成甲醇的反应为：CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)在容积为1L。的密闭容器中分别充入1molCO和2molH2，实验测得甲醇的物质的量和温度、时间的关系曲线如图所示。则该正反应的△H_______0（填“＜”、“＞”或“=”），判断的理由是______。

（2）利用工业废气中的CO2可制取甲醇，其反应为：CO2+3H2CH3OH+H2O。
①常温常压下已知下列反应的能量变化如下图所示：

由二氧化碳和氢气制备甲醇的热化学方程式为_______。
②为探究用CO2生产燃料甲醇的反应原理，现进行如下实验：在一恒温恒容密闭容器中，充入1molCO2和3molH2，进行上述反应。测得CO2。和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。从反应开始到平衡，v(H2)="_______" ；该温度下的平衡常数数值K=______。能使平衡体系中n(CH3OH)/n(CO2))增大的措施有_______（任写一条）。

（3）工业上利用甲醇制备氢气的常用方法有两种。
①甲醇蒸汽重整法。主要反应为；CH3OH(g)  CO(g)+2H2(g)设在容积为2.0L的密闭容器中充入0. 60 molCH3OH(g)，体系压强为P1，在一定条件下达到平衡时，体系压强为P2，且P2/P1 =2.2，则该条件下CH3OH  的平衡转化率为______ 。
②甲醇部分氧化法。在一定温度下以Ag/CeO2－ZnO为催化剂时原料气比例对反应的选择性（选择性越大，表示生成的该物质越多）影响关系如图所示。则当n(O2)／n(CH3OH) =0.25时。CH3OH与O2发生的主要反应方程式为______ 。在制备H2：时最好控制n(O2))/n(CH3OH)=______。

（1）＜温度升高，平衡时甲醇的量减少，平衡逆向移动，则正反应放热（或温度升高，平衡常数减小，平衡逆向移动，则正反应放热）。（2）① CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(l)+H2O(l) ΔH="-50KJ/mol." ②0.225mol/(L·min)  5.3 降低温度（或加压或增大H2的量或将H2O蒸汽从体系中分离等）。（3） ①60﹪ ②2CH3OH+O2 ="2HCHO+" 2H2O  0. 5

解析试题分析：（1）当反应达到平衡后，由于升高温度，n(CH3OH)减小，平衡时CH3OH的含量降低，说明升高温度，化学平衡向逆反应方向移动。根据平衡移动原理，升高温度，化学平衡向吸热反应方向移动。逆反应方向是吸热反应，所以正反应是放热反应。故△H＜0.（2） ①由图一可知：CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(l) △H="41KJ/mol," 由图二可知：CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) △H= -91KJ/mol.将两式相加可得：CO2(g) +3H2(g)=CH3OH(l)+H2O(l) ΔH="-50KJ/mol." ② V(CO2)=" (1.00-0.25)" mol/L÷10min=" 0.075mol/(l·min)." V(H2):V(CO2)=3:1,所以V(H2)="3" V(CO2)=" 0.225mol/(L·min)" . 在该温度下的平衡常数数值由于反应 CO2(g) +3H2(g)= CH3OH(l)+H2O(l) ΔH=-50KJ/mol.的正反应是一个放热反应，所以降低温度能使平衡体系中n(CH3OH)/n(CO2)增大。另外比如加压、增加H2的量或将水蒸气从混合物中分离出来等措施也能使平衡体系中n(CH3OH)/n(CO2))增大。（3）反应开始时n(CH3OH)=0.6mol,n(CO)=0mol,n(H2)=0mol.假设反应过程中CH3OH改变的物质的量为X，则达到平衡时各物质的物质的量为n(CH3OH)=" (0.6-X)mol," n(CO) ="Xmol" n(H2)=2Xmol,对于体积固定的密闭容器中的气体反应来说，反应前后的压强比等于它们的物质的量的比。所以(0.6+2X)÷0.6=2.2,解得X=0.36.所以CH3OH的平衡转化率为0.36÷0.6×100﹪=60﹪。②由图可知当n(O2)／n(CH3OH) =0.25时得到的产物是甲醛，CH3OH与O2发生的主要反应方程式为2CH3OH +O2="2HCHO+" 2H2O。在制备H2时由于在n(O2)／n(CH3OH) =0.5时选择性最高，所以最好控制n(O2))/n(CH3OH)= 0.5。
考点：考查关于甲醇燃料电池的化学反应原理及制法等知识。

练习册系列答案
相关题目

硫-碘循环分解水制氢主要涉及下列反应：
Ⅰ.SO2+2H2O+I2=H2SO4+2HI
Ⅱ.2HIH2↑+I2
Ⅲ.2H2SO4=2SO2+O2↑+2H2O
(1)分析上述反应，下列判断正确的是         。
a.反应Ⅲ易在常温下进行
b.反应Ⅰ中SO2氧化性比HI强
c.循环过程中需补充H2O
d.循环过程中产生1 mol O2的同时产生1 mol H2
(2)一定温度下，向1 L密闭容器中加入1 mol HI(g)，发生反应Ⅱ，H2的物质的量随时间的变化如图所示。

①0～2 min内的平均反应速率v(HI)=          。
②相同温度下，若开始加入HI(g)的物质的量是原来的2倍，则       是原来的2倍。
a.HI的平衡浓度
b.达到平衡的时间
c.平衡时H2的体积分数
(3)实验室用Zn和稀硫酸制取H2，若加入少量下列固体试剂中的     ，产生H2的速率将增大。
a.NaNO3         b.CuSO4        c.Na2SO4        d.NaHSO3

某兴趣小组探究以芒硝Na2SO4·10H2O和CaO为原料制备Na2CO3。
（1）将CaO水化后，与芒硝形成Na2SO4－Ca(OH)2－H2O三元体系，反应后过滤，向滤液中通入CO2，期望得到Na2CO3。三元体系中反应的离子方程式为： SO42－+ Ca(OH)2(s)+2H2OCaSO4·2H2O(s)+2 OH－
该反应的平衡常数表达式K=_________________________。
往Na2SO4－Ca(OH)2－H2O三元体系中添加适量的某种酸性物质，控制pH="12.3" [即c(OH－)=0.02mol/L]，可使反应在常温下容易进行。反应后过滤，再向滤液中通入CO2，进一步处理得到Na2CO3。
（2）在Na2SO4－Ca(OH)2－H2O三元体系中不直接通入CO2，其理由是_______________________________________________________________。
（3）添加的酸性物质须满足的条件（写出两点）是_____________、______________。
（4）用平衡移动原理解释添加酸性物质的理由：____________________________________；以HA表示所添加的物质，则总反应的离子方程式可写为_______________________。
（5）Na2CO3溶液中存在水解平衡：CO32－＋H2OHCO3－＋OH－。下列说法错误的是_________。
a．加水稀释，溶液中所有离子的浓度都减小
b．通入CO2，溶液pH减小
c．加入NaOH固体，减小
d．稀释溶液，平衡常数增大

氮气与氢气反应生成氨气的平衡常数见下表：

 
 		N2+3H22NH3
 
温度
 		25℃
 		200℃
 		400℃
 		600℃
 
平衡常数K
 		5×108
 		650
 		0.507
 		0.01
 
 
（1）工业上合成氨的温度一般控制在500℃，原因是                               。
（2）在2 L密闭容器中加入1 mol氮气和3 mol氢气，进行工业合成氨的模拟实验，若2分钟后，容器内压强为原来的0.8倍，则0到2分钟，氨气的反应速率为________mol/(L·min)。
（3）下列说法能表明该反应达到平衡的是________
A．气体的平均分子量不再变化             B．密闭容器内的压强不再变化
C．v (N2) =" 2" v (NH3)                      D．气体的密度不再变化
（4）下列措施，既能加快该反应的反应速率，又能增大转化率的是______________
A．使用催化剂     B．缩小容器体积      C．提高反应温度     D．移走NH3
（5）常温下，在氨水中加入一定量的氯化铵晶体，下列说法错误的是______。
A．溶液的pH增大    B．氨水的电离度减小    C．c(OH-)减小    D．c(NH4+)减小
（6）将氨水与盐酸等浓度等体积混合，下列做法能使c(NH4+)与c(Cl－)比值变大的是________
A． 加入固体氯化铵                B．通入少量氯化氢 
C． 降低溶液温度                  D．加入少量固体氢氧化钠

已知2A2(g) + B2(g) 2C(g) H=" -a" kJ/mol(a＞0)，在一个有催化剂的固定容积的密闭容器中加入2molA2和1molB2，在500℃是充分反应达到平衡后C的浓度为w mol/L，放出热量b kJ。
（1）a    b(填“＞”“=”或“＜”)。
（2）若将反应温度升高到700℃，该反应的平衡常数将     （填“增大”“减小”或“不变”）。
（3）若在原来的容器中，只加入2mol C，500℃时充分反应达到平衡后，吸收热量c kJ，C的浓度     w mol/L(填“＞”“=”或“＜”)，a,b,c之间满足何种关系：             (用等式表示)。
（4）能说明该反应已经达到平衡的状态的是            。
a．ν(C)=2ν(B2)                b．容器内压强保持不变
c．ν(逆)(A2)=ν(正)(B2)          d．容器内的密度保持不变

某研究小组对一元有机弱酸HA在溶剂苯和水的混合体系中的溶解程度进行研究。在25℃时，弱酸HA在水中部分电离，当HA浓度为时，其电离度为0.20（电离度＝已电离的HA分子数/起始HA的总分子数）；在苯中部分发生双聚，生成（HA）2。该平衡体系中，一元有机弱酸HA在溶剂苯（B）和水（W）中的分配系数为K，K＝C（HA）B／C（HA）W＝1.0，即达到平衡后，以分子形式存在的HA在苯和水两种溶剂中的比例为1：1；其他信息如下：

25℃平衡体系
平衡常数
焓变
起始总浓度
在水中，HA



在苯中，2HA



 
回答下列问题：
（1）计算25℃时水溶液中HA的电离平衡常数K1＝___________。
（2）25℃，该水溶液的pH为___________，（已知：1g2＝0.3，lg3＝0.5）在苯体系中HA的转化率为___________。
（3）在苯中，HA发生二聚：2HA（HA）2，反应在较低温度下自发进行，则___________0。
（4）25℃混合体系中，HA在苯中发生二聚，若测得某时刻溶液中微粒浓度满足＝130，则反应向___________方向进行。

Ⅰ．（4分）在一体积为10L密闭的容器中，通入一定量的CO和H2O（g），在850℃时发生如下反应：CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) △H＜0
（1）CO和H2O浓度变化如图，则0～4 min的平均反应速率ν(CO)＝_______ mol/（L·min），此时该反应的平衡常数为                   。

（2）当下列哪些物理量不再发生变化时，表明上述反应已达到平衡状态的是     。

A．混合气体的压强
B．混合气体的密度
C．CO的物质的量浓度
D．密闭容器中放出热量
E．ν(CO)与ν(CO2)的比值
Ⅱ．（6分）亚氯酸钠（NaClO2）是一种强氧化性漂白剂，广泛用于纺织、印染和食品工业。它在碱性环境中稳定存在。某同学查阅资料后设计生产NaClO2的主要流程如下。

（3）配平Ⅰ中反应方程式      ClO3-+    H++     SO32-==     ClO2↑+   SO42-+           
（4）A的化学式是      ，。生成气体a的电极反应式                      。

氨气是一种重要的化工产品，是生产铵盐、尿素等的原料。工业合成氨的反应如下:N2(g) +3H2(g) 2NH3(g)  △H=一92. 4 KJ·mol-1
（1）2NH3(g) N2(g) +3H2(g)在恒容密闭容器中达到平衡的标志有
①单位时间内生成3n mol H2:同时生成2n mol NH3②用NH3、N2、H2表示反应速率比为2∶1∶3 ③混合气体的密度不再改变 ④混合气体压强不再改变 ⑤混合气体平均相对分子质量不再改变

A．①③④ B．①②④⑤ C．①④⑤ D．②③④
（2）工业上常用CO2和NH3通过如下反应合成尿素[CO(NH2)2]。

t℃时，向容积恒定为2L的密闭容器中加入0.10 molCO:和0. 40 molNH3 ,70 min开始达到平衡。反应中CO2 ( g)的物质的量随时间变化如下表所示:
时间／min
　0
30
70
80
100
n(CO2) ／mol
0.10
0.060
0.040
0.040
0.040
 
①20 min时，υ正(CO2 )_　　　　　80 min时。υ逆(H2O)(填“>”、“=”或“<”)。
②在100 min时，保持其它条件不变，再向容器中充入0. 050 mo1CO2和0. 20 molNH3，重新建立平衡后CO2的转化率与原平衡相比将_    (填“增大”、“不变”或“减小”)。
③上述可逆反应的平衡常数为_      (保留二位小数)。
④根据表中数据在图甲中绘制出在t℃下NH3的转化率随时间变化的图像;保持其它条件不变;则(t+10)℃下正确的图像可能是         (填图甲中的“A”或“B”)。

⑤图乙所示装置(阴、阳极均为惰性电极)可用于电解尿素〔CO(NH2)2〕的碱性溶液制取氢气。该装置中阳极的电极反应式为                ，若两极共收集到气体22. 4L(标
况)，则消耗的尿素为            g(忽略气体的溶解)。

以CO2为碳源制取低碳有机物成为国际研究焦点，下面为CO2加氢制取乙醇的反应： 2CO2(g)+6H2(g) CH3CH2OH(g)+3H2O(g) －Q（Q＞0）
在密闭容器中，按H2与CO2的物质的量之比为3:1进行投料，在5MPa下测得不同温度下平衡体系中各种物质的体积分数（y%）如下图所示。

完成下列填空：
（1）表示CH3CH2OH体积分数曲线的是_______（选填序号）
（2）在一定温度下反应达到平衡的标志是_______（选填编号)
a．平衡常数K不再增大
b．CO2的转化率不再增大
c．混合气体的平均相对分子质量不再改变　
d．反应物不再转化为生成物
（3）其他条件恒定，如果想提高CO2的反应速率，可以采取的反应条件是_______（选填编号）；达到平衡后，能提高H2转化率的操作是_______（选填编号）
a．降低温度     b．充入更多的H2 
c．移去乙醇   d．增大容器体积
（4）图中曲线II和III的交点a对应的体积分数ya=_______%

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