题目内容

（8分）、能源短缺是人类社会面临的重大问题。甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景。

⑴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）H1

反应Ⅱ：CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g）H2

①上述反应符合“原子经济”原则的是      (填“Ⅰ”或“Ⅱ”)；

②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H1       ０(填“>”“=”或“<”)；

③某温度下，将２molCO和６molH2充入２L的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得c(CO)=0.2mol·L－1，则CO的转化率为          ，此时的温度

为              (从上表中选择)

⑵将CH4转化成CO，工业上常采用催化转化技术，其反应原理为：

CH4（g）+3/2O2（g）CO（g）+2H2O（g）H=-519kJ·mol－1。工业上，为选择合适的催化剂，分别对X、Y、Z三 种催化剂进行了如下实验(其他条件相同) 

①X在T1℃时催化效率最高，能使正反应速率加快约3×105倍；

②Y在T2℃时催化效率最高，能使正反应速率加快约3×105倍；

③Z在T3℃时催化效率最高，能使逆反应速率加快约1×106倍；

已知：T1> T2> T3，根据上述信息，你认为在生产中应该选择的适宜催化剂是  (填“X”、“Y”或“Z”)选择的理由是                                               。

 

【答案】

（8分）、⑴ ① Ⅰ（1分）   ② <  （1分）  ③ 80% （1分）； 250℃ （2分）    

⑵ Z（1分）； 催化效率高且活性温度低（2分）

【解析】略

 

练习册系列答案
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（2013?汕尾二模）能源短缺是人类社会面临的重大问题．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）△H1
反应Ⅱ：CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）△H2
①上述反应符合“原子经济”原则的是
Ⅰ
Ⅰ
（填“I”或“Ⅱ”）．
②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△H1
＜
＜
0 （填“＞”、“=”或“＜”）．
③某温度下，将2mol CO和6mol H2充入2L的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得c（CO）=0.2mol/L，则CO的转化率为
80%
80%
，此时的温度为
250℃
250℃
（从上表中选择）．
（2）已知在常温常压下：
①2CH3OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+4H2O（g）△H=-1275.6kJ/mol
②2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）△H=-566.0kJ/mol
③H2O（g）=H2O（l）△H=-44.0kJ/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：
CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2H2O（l）△H=-442.8kJ∕mol
CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2H2O（l）△H=-442.8kJ∕mol

（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该电池正极的电极反应为
O2+2H2O+4e-=4OH-
O2+2H2O+4e-=4OH-
．
②工作一段时间后，测得溶液的pH减小，该电池总反应的化学方程式为
2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O
2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O
．
能源短缺是人类社会面临的重大问题．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）△H1
反应Ⅱ：CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）△H2
如图所示是反应I反应过程中的能量变化曲线．
（1）由图可知反应I为
放热
放热
反应（选填”吸热、放热”），反应热△H1=
-91kJ/mol
-91kJ/mol
．
（2）反应I在一定体积的密闭容器中进行，能判断其是否达到化学平衡状态的依据是
AB
AB
．
A．容器中压强不变                 
B．混合气体中c（CO）不变
C．v正（H2）=v逆（CH3OH）    
D．c（CO）=c（CH3OH）
（3）图中曲线
b
b
表示使用催化剂时反应的能量变化．
（4）一定条件下，向体积为2L的密闭容器中充入2mol CO2和6mol H2，一段时间后达到平衡状态，测得CH3OH（g）的物质的量为1mol，则此条件下该反应的化学平衡常数数K值=
4
27
4
27
（用分数表示），若开始时充入2mol CH3OH（g） 和2mol H2O（g）达到相同平衡时CH3OH的转化率为
50%
50%
，若平衡后在充入4mol的N2，则c（CO2）是
0.5mol/L
0.5mol/L
．
（5）从绿色化学的角度比较上述两种方法，符合原子经济的是
Ⅰ
Ⅰ
．（填“Ⅰ”或“Ⅱ”）
能源短缺是人类社会面临的重大问题．甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景．
（1）工业上合成甲醇的反应原理为：CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）△H，
下表所列数据是该反应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
①根据表中数据可判断△H
＜
＜
0 （填“＞”、“=”或“＜”）．
②在300℃时，将2mol CO、3mol H2和2mol CH3OH充入容积为1L的密闭容器中，此时反应将
A
A
．
A．向正方向移动   B．向逆方向移动   C．处于平衡状态   D．无法判断
（2）已知在常温常压下：
①2CH3OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+4H2O（l）△H=-1451.6kJ?mol-1
②2CO （g）+O2（g）=2CO2（g）△H=-566.0kJ?mol-1
写出该条件下甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式：
CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2H2O（l）△H=-442.8 kJ?mol-1
CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2H2O（l）△H=-442.8 kJ?mol-1
．
（3）以甲醇、氧气为原料，KOH溶液作为电解质构成燃料电池总反应为：2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O，则负极的电极反应式为
CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O
CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O
，随着反应的不断进行溶液的pH
减小
减小
（填“增大”“减小”或“不变”）．
（4）如果以该燃料电池为电源，石墨作两极电解饱和食盐水，则该电解过程中阳极的电极反应式为
2Cl--2e-=Cl2↑
2Cl--2e-=Cl2↑
；如果电解一段时间后NaCl溶液的体积为1L，溶液的pH为12（25℃下测定），则理论上消耗氧气的体积为
56
56
mL（标况下）．
能源短缺是人类社会面临的重大问题．甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景．
（1）工业上合成甲醇的反应原理为：CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）△H，
下表所列数据是该反应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
①根据表中数据可判断△H
＜
＜
0 （填“＞”、“=”或“＜”）．
②在300℃时，将2mol CO、3mol H2和2mol CH3OH充入容积为1L的密闭容器中，此时反应将
A
A
．
A．向正方向移动   B．向逆方向移动   C．处于平衡状态   D．无法判断
（2）已知在常温常压下：
①2CH3OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+4H2O（l）△H=-1451.6kJ?mol-1
②2CO （g）+O2（g）=2CO2（g）△H=-566.0kJ?mol-1
写出该条件下甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式：
CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2H2O（l）△H=-442.8kJ?mol-1
CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2H2O（l）△H=-442.8kJ?mol-1
．
（3）以甲醇、氧气为原料，KOH溶液作为电解质构成燃料电池总反应为：2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O，则负极的电极反应式为
CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O
CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O
，随着反应的不断进行溶液的pH
减小
减小
（填“增大”“减小”或“不变”）．
（4）如果以该燃料电池为电源，石墨作两极电解饱和食盐水，则该电解过程中阳极的电极反应式为
2Cl--2e-=Cl2↑
2Cl--2e-=Cl2↑
一段时间后NaCl溶液的体积为1L，溶液的pH为12（25℃下测定），则理论上消耗氧气的体积为
56
56
mL（标况下）．
（2013?武清区三模）能源短缺是人类社会面临的重大问题．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）△H1
反应II：CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）△H2
①上述反应符合“原子经济”原则的是
I
I
（填“I”或“Ⅱ”）．
②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△H1
＜
＜
0 （填“＞”、“=”或“＜”）．
③某温度下，将1mol CO和3mol H2充入2L的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得c（CO）=0.2mol/L，则H2的转化率为
40%
40%

（2）已知在常温常压下：
①2CH3OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+4H2O（g）△H=-1275.6kJ/mol
②CO（g）+1/2O2（g）=CO2（g）△H=-283.0kJ/mol
③H2O（g）=H2O（l）△H=-44.0kJ/mol
请计算1mol甲醇不完全燃烧生成1mol一氧化碳和液态水放出的热量为
442.8kJ
442.8kJ

（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该电池正极的电极反应式为：
O2+2H2O+4e-=4OH-
O2+2H2O+4e-=4OH-

②工作一段时间后，测得溶液的pH
减小
减小
，该电池总反应的化学方程式为：
2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O
2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O
．

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