题目内容
10．
甲醇是一种重要的化工原料．有着重要的用途和应用前景．（1）工业生产甲醇的常用方法是：
CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）△H=-90.8kJ•mol-1
已知：2H2（g）+O2（g）?2H2O （l）△H=-571.6kJ•mol-1
H2（g）+$\frac{1}{2}$O2（g）?H2O （g）△H=-241.8kJ•mol-1
①H2的燃烧热△H=-285.8KJ/mol．
②若在恒温恒容的容器内进行反应CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g），则可用来判断该反应达到平衡状态的标志有AD（填字母）
A．CO百分含量保持不变 B．容器中H2浓度与CO浓度相等
C．容器中混合气体的密度保持不变 D．CO的生成速率与CH3OH的生成速率相等
（2）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）．已知：同温同体积时，气体的压强与物质的量成正比．设在容积为2.0L的密闭容器中充入0.60mol CH3OH（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，请计算该条件下平衡时H2的物质的量及CH3OH的转化率．（要求在答题卡上写出计算过程）
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$\frac{n（{O}_{2}）}{n（C{H}_{3}OH）}$=0.25时．CH3OH与O2发生的主要反应方程式为：2CH3OH+O2$\frac{\underline{催化剂}}{△}$ 2HCHO+2H2O．在制备H2时最好控制$\frac{n（{O}_{2}）}{n（C{H}_{3}OH）}$=0.5．
分析 （1）①燃烧热是1mo可燃物完全燃烧生成稳定氧化物放出的热量；
②平衡标志是反应的正逆反应速率相同，各组分浓度保持不变；
（2）①反应为CH3OH（g）?CO（g）+2H2（g），此反应能自发进行的原因是△H-T△S＜0，反应是熵增加的反应；
②当n（O2）/n（CH3OH）=0.25时，CH3OH与O2发生的主要反应为甲醇的催化氧化生成甲醛，反应的方程式为：2CH3OH+O2 $\frac{\underline{催化剂}}{△}$2HCHO+2H2O；依据图象分析制备氢气时最好是n（O2）/n（CH3OH）=0.5；
解答 解：（1）①根据燃烧热概念，结合热化学方程式，2H2（g）+O2（g）=2H2O （l）△H=-571.6kJ/mol，氢气的燃烧热为：H2（g）+$\frac{1}{2}$O2（g）=H2O （l）△H=-285.8kJ/mol，所以氢气的燃烧热为285.8KJ/mol，△H=-285.8KJ/mol，
故答案为：-285.8KJ/mol；
②恒温恒容的容器内进行反应CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）
A、平衡状态各组分的含量不变，证明反应达到平衡，故A正确；
B、氢气和一氧化碳的起始量和消耗量决定，容器中H2浓度与CO浓度相等不能证明反应达到平衡，故B错误；
C、混合气体的密度=$\frac{气体质量}{气体体积}$，反应过程中气体质量守恒，容器体积相同，密度不变，不能证明反应达到平衡，故C错误；
D、化学反应速率之比等于化学方程式中计量数之比，CO的生成速率与CH3OH的生成速率相等，说明正逆反应速率相同，故D正确；
故答案为：AD；
（2）①CH3OH（g）?CO（g）+2H2（g）
起始量/mol 0.60 0 0
转化量/mol x x 2x
平衡量/mol 0.60-x x 2x
气体压强之比等于气体物质的量之比，$\frac{0.60-x+x+2x}{0.60}$=2.2
解得x=0.36
n（H2）平=0.36mol×2=0.72mol
CH3OH的转化率=$\frac{0.36mol}{0.60mol}$×100%=60%，
答：该条件下平衡时H2的物质的量为0.72mol，CH3OH的转化率为60%；
②当n（O2）/n（CH3OH）=0.25时，CH3OH与O2发生的主要反应为甲醇的催化氧化生成甲醛，反应的方程式为：2CH3OH+O2$\frac{\underline{催化剂}}{△}$2HCHO+2H2O；依据图象分析，在制备H2时最好控制n（O2）/n（CH3OH）=0.5时氢气生成最多，
故答案为：2CH3OH+O2$\frac{\underline{催化剂}}{△}$2HCHO+2H2O；0.5；
点评 本题考查了燃烧热概念，热化学方程式书写，盖斯定律的应用，化学反应平衡的标志判断，图象分析应用，原电池电极反应书写方法，题目难度中等．
| A． | 蔗糖 | B． | 麦芽糖 | C． | 淀粉 | D． | 纤维素 |
| A． | A与B形成的化合物为酸性氧化物 | |
| B． | 简单离子半径：D＞B＞C | |
| C． | 由这四种元素中的任意三种组成的无机盐溶于水均可促进水的电离 | |
| D． | 相同质量的C、D单质分别与足量的稀盐酸反应．前者生成的氢气更多 |
| A． | 在容器中充入2mol SO2和1mol O2充分反应，最终放出的热量等于196.64kJ | |
| B． | 在容器中当有2mol SO2和1mol O2发生反应时，放出的热量等于196.64kJ | |
| C． | 在容器中当有4mol SO2和2mol O2发生反应时，反应SO2（g）+$\frac{1}{2}$O2（g）=SO3（g）的反应热为-393.28kJ/mol | |
| D． | 在容器中当有4mol SO2和2mol O2发生反应时，反应SO2（g）+$\frac{1}{2}$O2（g）=SO3（g）的反应热为98.32kJ/mol |
（1）已知某温度下某反应的化学平衡常数表达式为：K=$\frac{c（{H}_{2}O）}{c（CO）•c（{H}_{2}）}$，所对应的化学反应方程式为：CO（g）+H2（g）?C（s）+H2O（g）．
（2）已知在一定温度下，
①C（s）+CO2（g）?2CO（g）△H1=a kJ/mol 平衡常数K1；
②CO（g）+H2O（g）?H2（g）+CO2（g）△H2=b kJ/mol 平衡常数K2；
③C（s）+H2O（g）?CO（g）+H2（g）△H3 平衡常数K3．
则K1、K2、K3之间的关系是：K3=K1×K2，△H3=（a+b）kJ/mol（用含a、b的代数式表示）．
（3）煤化工通常通过研究不同温度下平衡常数以解决各种实际问题．已知等体积的一氧化碳和水蒸气进入反应器时，发生如下反应：CO（g）+H2O（g）?H2（g）+CO2（g），该反应平衡常数随温度的变化如表所示：
| 温度/℃ | 400 | 500 | 800 |
| 平衡常数K | 9.94 | 9 | 1 |
（4）在催化剂存在条件下反应：H2O（g）+CO（g）?CO2（g）+H2（g），CO转化率随蒸气添加量的压强比及温度变化关系如图1所示：
对于气相反应，用某组分（B）的平衡分压强（PB）代替物质的量浓度（cB）也可以表示平衡常数（记作Kp），则该反应的Kp=$\frac{P（CO{\;}_{2}）P（H{\;}_{2}）}{P（CO）P（H{\;}_{2}O）}$，提高p[H2O（g）]/p（CO）比，则Kp不变（填“变大”、“变小”或“不变”）．实际上，在使用铁镁催化剂的工业流程中，一般采用400℃左右、p[H2O（g）]/p（CO）=3～5．其原因可能是投料比太低，CO的转化率不太高，而投料比3～5时转化率已经很高达到96%～98%，再增加投料比，需要大大的增加蒸汽添加量，这样在在经济上不合算，催化剂的活性温度在400℃左右．
（5）工业上可利用原电池原理除去工业尾气中的CO并利用其电能，反应装置如图2所示，请写出负极的电极反应式：CO-2e-+CO32-=2CO2．
已知硫酸、氨水的密度与所加水量的关系如图所示，现有硫酸与氨水各一份，请根据表中信息，回答下列问题：| 溶质的物质的量浓度/mol•L-1 | 溶质的质量分数 | 溶液的密度/g•cm-3 | |
| 硫酸 | c1 | w1 | ρ1 |
| 氨水 | c2 | w2 | ρ2 |
（2）物质的量浓度为c1 mol•L-1，质量分数为w1的硫酸与水等质量混合，所得溶液的质量分数为$\frac{{w}_{1}}{2}$，物质的量浓度大于 c1/2mol•L-1（填“大于”、“小于”或“等于”，下同）．
（3）质量分数为w2的氨水与3w2的氨水等质量混合，所得溶液的密度小于ρ2 g•cm-3．