题目内容

（12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。工业上合成甲醇的反应为：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)；ΔH
（1）已知，该反应在300℃，5MPa条件下能自发进行，则ΔH   0，△S  0（填“＜，＞或＝”）。
（2）在300℃，5MPa条件下，将0.20mol的 CO与0.58mol H2的混合气体充入2L密闭容器发生反应，反应过程中甲醇的物质的量浓度随时间的变化如图所示。

①在0～2min内，以H2表示的平均反应速率为       mol·L-1·s-1 。
②列式计算300℃时该反应的平衡常数K =                                  。
③300℃时，将0.50mol CO、1.00mol H2和1.00 mol CH3OH充入容积为2L的密闭容器中，此时反应将        。
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
④下列措施可增加甲醇产率的是         
A．压缩容器体积                B．将CH3OH(g)从体系中分离
C．充入He，使体系总压强增大   D．再充入0.20mol CO和0.58mol H2
（3）若其它条件不变，使反应在500℃下进行，在图中作出甲醇的物质的量浓度随时间的变化的示意图。

1）＜，＜ （各1分）
（2）①0.02（2分）；②（3分）
③B （1分）； ④ABD；（2分）
（3）（2分）

解析

练习册系列答案
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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）．
（一）恒温恒容下，将2mol A气体和2mol B气体通入体积为2L的密闭容器中发生如下反应：2A（g）+B（g）?x C（g）+2D（s），2min时反应达到平衡状态，此时剩余1.2mol B，并测得C的浓度为1.2mol?L-1．
（1）从开始反应至达到平衡状态，生成C的平均反应速率为
0.6mol/（L?min）
0.6mol/（L?min）
．
（2）x=
3
3
．
（3）A的转化率与B的转化率之比为
2：1
2：1
．
（4）下列各项可作为该反应达到平衡状态的标志的是
B
B
．
A．压强不再变化        B．气体密度不再变化
C．A的消耗速率与B的消耗速率之比为2：1
（二）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
CH3OH（l）+O2（g）═CO（g）+2H2O（l）△H=-442.8kJ/mol
．
（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，则正极的电极反应式为
O2+2H2O+4e-═4OH-
O2+2H2O+4e-═4OH-
，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↑
．
（2012?红桥区一模）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“＜”），反应Ⅰ的平衡常数的表达式是
c(CH3OH)
c(CO)c2(H2)
c(CH3OH)
c(CO)c2(H2)
．
③某温度下，将2mol CO和6mol H2充入2L的密闭容器中，按反应Ⅰ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%
．
（2）根据如图所示的能量变化写出由碳转化成CO的热化学方程式
C（s）+1/2O2（g）=CO （g）△H=-110.6 kJ/mol
C（s）+1/2O2（g）=CO （g）△H=-110.6 kJ/mol
．
（3）某同学设计了一个甲醇燃料电池，并用该电池电解200mL一定浓度NaCl与CuSO4混合溶液，其装置如下1图：

①写出甲中通入甲醇这一极的电极反应式
CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O
CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O
．
③理论上乙中两极所得气体的体积随时间变化的关系如题2图所示（气体体积已换算成标准状况下的体积），写出在t1后，石墨电极上的电极反应式
4OH--4e-=O2↑+2H2O
4OH--4e-=O2↑+2H2O
；在t2时所得溶液的pH约为
1
1
．（溶液体积变化忽略不计）
能源短缺是人类社会面临的最大问题．甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景．请回答下面有关甲醇参与反应的有关问题
（1）火力发电厂释放出的氮氧化物（NOx）、二氧化硫和二氧化碳等气体进行脱硝、脱硫和脱碳等处理．可实现绿色环保、节能减排、废物利用等目的．其中，脱碳时将CO2转化为甲醉的热化学方程式为：
CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）△H
①取五份等体积CO2和H2的混合气体（物质的傲之比均为1：3），分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中，发生上述反应，反应相同时间后，测得甲醇的体积分数φ（CH3OH）与反应温度T的关系曲线如下图甲所示，则上述CO2转化为甲醇的反应中△H
 
0（填“＞“、“＜“或“=“）
②在一恒温恒容（容积为2L）密闭容器中充入2mol CO2和6mol H2，进行上述反应．测得CO2和CH3OH（g）的浓度随时间变化如下图乙所示．试计算：0-10min内，氢气的平均反应速率v（H2）=
 
；该温度下，反应的平衡常数K=
 

（2）已知在常温常压下：①2CH3OH（l）+3O2（g）→2C2（g）+4H2O（g）△H=-1275.6kJ/mol
②H2O（g）═H2O（l）△H=-44.0kJ/mol
写出表示甲醉燃烧热的热化学方程式：
 

（3）某实验小组依据甲醇燃烧的反应原理，设计如下图丙所示的电池装置．
①该电池的正极反应式为
 
；负极反应式为
 

②工作一段时间后，当消耗3.2g甲醇时，同时消耗掉的KOH是
 
g．
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