题目内容
（16分）下图是煤化工产业链的一部分，试运用所学知识，解决下列问题：
I．已知该产业链中某反应的平衡表达式为：K＝
，它所对应反应的化学方程式为 。
II．二甲醚（CH3OCH3）在未来可能替代柴油和液化气作为洁净液体燃料使用.工业上以CO和H2为原料生产CH3OCH3。工业制备二甲醚在催化反应室中（压力2.0～10.0Mpa，
温度230～280℃）进行下列反应：
①CO(g)＋2H2(g)
CH3OH(g) △H1＝－90.7kJ·mol-1
②2CH3OH(g)CH3OCH3(g) ＋H2O(g) △H2＝－23.5kJ·mol-1
③CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) △H3＝－41.2kJ·mol-1
（1）催化反应室中总反应的热化学方程式为 。830℃时反应③的K＝1.0，则在催化反应室中反应③的K 1.0（填“>”、“<”或“＝”）。
（2）在某温度下，若反应①的起始浓度分别为：c(CO)＝1 mol/L，c(H2)＝2.4 mol/L，5 min后达到平衡，CO的转化率为50％，则5 min内CO的平均反应速率为 ；若反应物的起始浓度分别为：c(CO)＝4 mol/L，c(H2)＝a mol/L；达到平衡后，c(CH3OH)＝2 mol/L，a＝ mol/L。
（3）为了寻找合适的反应温度，研究者进行了一系列试验，每次试验保持原料气组成、压强、反应时间等因素不变，试验结果如图.CO转化率随温度变化的规律是 ，其原因是 .
（4）“二甲醚燃料电池”是一种绿色电源，其工作原理如图所示。写出a电极上发生的电极反应式 
。
C（s）+H2O（g）
CO（g）+H2（g）（2分）
（1）3CO(g)＋3H2(g)CH3OCH3(g)＋CO2(g) ΔH＝－246.1 kJ·mol－1（2分）；
＞（2分）
（2）0.1mol/(L·min) （2分）；5.4 （2分）
（3）温度低于240℃时，CO的转化率随着温度的升高而增大；温度高于240℃时，CO的转化率随着温度的升高而减小。（2分）
在较低温时，各反应体系均未达到平衡，CO的转化率主要受反应速率影响，随着温度的升高反应率增大，CO的转化率也增大；在较高温时，各反应体系均已达到平衡，CO的转化率主要受反应限度影响，随着温度的升高平衡向逆反应方向移动，CO的转化率减小。（2分）
（4）CH3OCH3＋3H2O－12e－＝2CO2＋12H+（2分）
解析
（16分）下图是煤化工产业链的一部分，试运用所学知识，解决下列问题：
（1）该产业链中合成氨的反应在较低温下能否自发进行？ 。
（2）已知该产业链中某反应的平衡表达式为：
它所对应的化学反应为： 。
（3）已知在一定温度下，各反应的平衡常数如下：
C（s）+CO2（g） 2CO（g），K1
CO（g）+H2O（g H2（g）+CO2（g）， K2
C（s）+H2O（g） CO（g）+H2（g） ，K3
则K1、K2、K3之间的关系是： 。
（4）煤化工通常通过研究不同温度下平衡常数以解决各种实际问题。已知等体积的一氧化碳和水蒸气进入反应器时，会发生如下反应：CO(g)+H2O(g) H2(g)+CO2(g)，该反应平衡常数随温度的变化如下：
| 温度/℃ | 400 | 500 | 800 |
| 平衡常数K | 9.94 | 9 | 1 |
该反应的正反应方向是 反应（填“吸热”或“放热”），若在500℃时进行，设起始时CO和H2O的起始浓度均为0.020mol/L，在该条件下，CO的平衡转化率为： 。
（5）从图中看出氨催化氧化可以制硝酸，此过程中涉及氮氧化物，如NO、NO2、N2O4等。已知NO2和N2O4的结构式分别是和
。已知N－N键键能为167kJ·mol－1，NO2中氮氧键的键能为466kJ·mol－1，N2O4中氮氧键的键能为438.5kJ·mol－1。请写出NO2转化为N2O4的热化学方程式为 。
对反应N2O4(g)2NO2(g)，在温度为T1、T2时，平衡体系中NO2的体积分数随压强变化曲线如图所示。
下列说法正确的是 。
A．A、C两点的反应速率：A＞C
B．A、C两点气体的颜色：A深，C浅
C．B、C两点的气体的平均相对分子质量：B＜C
D．由状态B到状态A，可以用加热的方法
（6）以上述产业链中甲醇为燃料制成燃料电池，请写出在氢氧化钾介质中该电池的负极反应式 。
， 该反应平衡常数随温度的变化如下：
，则负极的电极反应式为_______。
。 CaCl2溶液与Na2CO3溶液混合可形成CaCO3沉淀。现将CaCl2溶液与
的Na2CO3溶液等体积混合，则生成沉淀时原CaCl2溶液的最小浓度为_______。
2C0(g) △H>O，K1
①
（13分）实施以减少能源浪费和降低废气排放为基本内容的节能减排政策，是应对全球气候问题、建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择。化工行业的发展必须符合国家节能减排的总体要求。下图是煤化工产业链的一部分，试运用所学知识，解决下列问题：
（1）该产业链中属于高中阶段常见的在低温下能自发进行的反应是：
（2）已知该产业链中某反应的平衡表达式为：
它所对应的化学反应为：
（3）已知在一定温度下，
C（s）+CO2（g） 
2CO（g）平衡常数K1；
CO（g）+H2O（g H2（g）+CO2（g）平衡常数K2；
C（s）+H2O（g） CO（g）+H2（g） 平衡常数K3；
则K1、K2、K3之间的关系是： 。
（4）煤化工通常通过研究不同温度下平衡常数以解决各种实际问题。已知等体积的一氧化碳和水蒸气进入反应器时，会发生如下反应：CO(g)+H2O(g) H2(g)+CO2(g)，该反应平衡常数随温度的变化如下表所示：
|
温度/℃ |
400 |
500 |
800 |
|
平衡常数K |
9.94 |
9 |
1 |
该反应的正反应方向是 反应（填“吸热”或“放热”），若在500℃时进行，设起始时CO和H2O的起始浓度均为0.020mol/L，在该条件下，CO的平衡转化率为： 。
（5）从上图看出氨催化氧化可以制硝酸，此过程中涉及氮氧化物，如NO、NO2、N2O4等。对反应N2O4(g) 2NO2(g) △H＞0在温度为T1、T2时，平衡体系中NO2的体积分数随压强变化曲线如图所示。下列说法正确的是 。
A．A、C两点的反应速率：A＞C
B．A、C两点气体的颜色：A深，C浅
C．B、C两点的气体的平均相对分子质量：B＜C
D．由状态B到状态A，可以用加热的方法
E．A、C两点的化学平衡常数：A＞C
（6）0.2mol/L的NaOH与0.4mol/L的上述产业链中一产品化肥硝酸铵溶液等体积混合后，溶液中各离子的物质的量浓度从大到小的顺序是 。
（16分）下图是煤化工产业链的一部分，试运用所学知识，解决下列问题：
（1）该产业链中合成氨的反应在较低温下能否自发进行？ 。
（2）已知该产业链中某反应的平衡表达式为：
它所对应的化学反应为： 。
（3）已知在一定温度下，各反应的平衡常数如下：
C（s）+CO2（g） 
2CO（g），K1
CO（g）+H2O（g H2（g）+CO2（g）， K2
C（s）+H2O（g） CO（g）+H2（g） ，K3
则K1、K2、K3之间的关系是： 。
（4）煤化工通常通过研究不同温度下平衡常数以解决各种实际问题。已知等体积的一氧化碳和水蒸气进入反应器时，会发生如下反应：CO(g)+H2O(g) H2(g)+CO2(g)，该反应平衡常数随温度的变化如下：
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温度/℃ |
400 |
500 |
800 |
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平衡常数K |
9.94 |
9 |
1 |
该反应的正反应方向是 反应（填“吸热”或“放热”），若在500℃时进行，设起始时CO和H2O的起始浓度均为0.020mol/L，在该条件下，CO的平衡转化率为： 。
（5）从图中看出氨催化氧化可以制硝酸，此过程中涉及氮氧化物，如NO、NO2、N2O4等。已知NO2和N2O4的结构式分别是
和
。已知N－N键键能为167kJ·mol－1，NO2中氮氧键的键能为466kJ·mol－1，N2O4中氮氧键的键能为438.5kJ·mol－1。请写出NO2转化为N2O4的热化学方程式为
。
对反应N2O4(g)
2NO2(g)，在温度为T1、T2时，平衡体系中NO2的体积分数随压强变化曲线如图所示。
下列说法正确的是 。
A．A、C两点的反应速率：A＞C
B．A、C两点气体的颜色：A深，C浅
C．B、C两点的气体的平均相对分子质量：B＜C
D．由状态B到状态A，可以用加热的方法
（6）以上述产业链中甲醇为燃料制成燃料电池，请写出在氢氧化钾介质中该电池的负极反应式 。