题目内容

甲醇被称为21世纪的新型燃料，工业上通过下列反应Ⅰ和Ⅱ，用CH4和H2O为原料来制备甲醇．

(1)将1.0 mol　CH4和2.0 mol　H2O(g)通入反应室(容积为100 L)，在一定条件下发生反应：CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)……Ⅰ，CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如下图．

①已知100℃时达到平衡所需的时间为5 min，则用H2表示的平均反应速率为________．

②图中的P1________P2(填“＜”、“＞”或“＝”)，100℃时平衡常数的值为________．

③在其它条件不变的情况下降低温度，逆反应速率将________(填“增大”“减小”或“不变”)．

(2)在压强为0.1 MPa条件下，将a mol　CO与3a mol　H2的混合气体在催化剂作用下能自发反应生成甲醇：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)……Ⅱ．

④该反应的ΔH________0，ΔS________0(填“＜”、“＞”或“＝”)．

⑤若容器容积不变，下列措施可增加甲醇产率的是________．

A．升高温度

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1 mol　CO和3 mol　H2

⑥为了寻找合成甲醇的温度和压强的适宜条件，某同学设计了三组实验，部分实验条件已经填在下面实验设计表中．

A．请在上表空格中填入剩余的实验条件数据．

B．根据反应Ⅱ的特点，在给出的坐标图中，画出其在0.1 MPa和5 MPa条件下CO的转化率随温度变化的趋势曲线示意图，并标明各条曲线的压强．

答案：
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（2012?丹东模拟）能源短缺是人类面临的重大问题．甲醇是一种可再生能源．具有广泛的开发和应用前景．因此甲醇被称为21世纪的新型燃料．
（1）已知在常温常压下：
①2CH3OH（l）+3O2（g）═2CO2（g）+4H2O（g）△H=_1275.6kJ?mol-1
②H2O（l）═H2O（g）△H=+44.0kJ．mol-1
写出表示甲醇燃烧热的热化学方程式：
CH3OH（g）+
3
2
O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=-725.8kJ/mol
CH3OH（g）+
3
2
O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=-725.8kJ/mol
．
（2）工业上一般采用下列两种反应合成甲醇：
反应A：CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）△H1
反应B：CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）△H2
取五份等体积CO2和H2的混合气体（物质的量之比均为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的关系曲线如图所示，则上述CO2转化为甲醇的反应的△H1
＜
＜
0（填“＞”、“＜”或“=”）．
②对于反应A，若容器容积不变，下列措施可增加甲醇产率的是
BD
BD
．
A．升高温度                              B．增加CO2的量
C．充入He，使体系总压强增大             D．按原比例再充入CO2和H2
③某温度下，将4mol CO和12mol H2，充入2L的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得c（CO）=0.5mol?L-1，则该温度下该反应的平衡常数为
0.33
0.33
．
④．某种甲醇-空气燃料电池是采用铂作为电极，稀硫酸作电解质溶液．其工作时负极的电极反应式可表示为
CH3OH-6e-+H2O=6H++CO2↑
CH3OH-6e-+H2O=6H++CO2↑

（3）对燃煤烟气中的SO2、NO2设物质的量之比为1：1，与一定量的氨气、空气反应，生成硫酸铵和硝酸铵的混合物作为副产品化肥，则该反应的化学方程式为
12NH3+3O2+4SO2+4NO2+6H2O=4（NH4）2SO4+4NH4NO3
12NH3+3O2+4SO2+4NO2+6H2O=4（NH4）2SO4+4NH4NO3
．
（4）在一定物质的量浓度的硝酸铵溶液中滴加适量的NaOH溶液，使溶液的pH=7，则溶液中c（Na+）+c（H+）
＜
＜
 c（NO3-）+c（OH-）（填写“＞”“=”或“＜”）
二甲醚和甲醇被称为21世纪的新型燃料，以CH4和H2O为原料制备二甲醚和甲醇的工业流程如图1：

I：（1）在一定条件下，容积为 100L密闭容器中发生反应：CH4（g）+H2O（g）?CO（g）+3H2（g）；△H＞0
将1.0mol CH4和2.0mol H2O（g）通入该密闭容器 l0min时有0.1mol CO生成，则10min内该反应的平均速率v（H2）
0.0003mo1?L-1?min-1
0.0003mo1?L-1?min-1
．
（2）在压强为0.1MPa条件下，容积为V L某密闭容器中a mol CO与 2a mol H2在催化剂作用下反应生成甲醇：CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）平衡时CO的转化率与温度、压强的关系如图2．
①该反应的△H
＜
＜
0 （填“＜”、“＞”或“=”）．
②100℃时该反应的平衡常数K=
V2
a2
V2
a2
（用含a、V的代数式表示）．
③在温度容积不变的情况下，向该密闭容器再增加a mol CO与 2a mol H2，达到新平衡时，CO的转化率
增大
增大
（填“增大”、“减小”或“不变”）．平衡常数
不变
不变
（填“增大”、“减小”或“不变”）
④在某温度下，向一个容积不变的密闭容器中通入2.5mol CO和7.5mol H2反应生成CH3OH（g），达到平衡时CO的转化率为90%，此时容器内的压强为开始时的
0.55
0.55
倍．
II：某温度下，向密闭容器中充入2.0mol CO和1.0mol H2O，发生反应：
CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）．CO的转化率随时间变化关系如图2，回答下列问题：
（1）如果一个可逆反应的平衡常数K值很大，下列说法正确的是
C
C
（填字母）．
A．该反应的反应物混合后很不稳定
B．该反应一旦发生将在很短的时间内完成
C．该反应达平衡时至少有一种反应物的百分含量很小
D．该反应一定是放热反应   E．该反应使用催化剂意义不大
（2）t2时刻向平衡体系中再通入1.0mol H2O（g），请在原坐标图3中将改变这一条件后CO的转化率的变化结果表示出来．
甲醇被称为21世纪的新型燃料，工业上通过下列反应I和Ⅱ，用CH4和H2O为原料来制备甲醇．

（1）将1.0mol CH4和2.0mol H2O（g）通入反应室（容积为100L），在一定条件下发生反应：CH4（g）+H2O（g）?CO（g）+3H2（g）Ⅰ
CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如图1．①已知100℃时达到平衡所需的时间为5min，则用H2表示的平均速率为
0.0030mol?L-1?min-1
0.0030mol?L-1?min-1
．
②图中的P1
＜
＜
P2（填“＜”、“＞”或“=”），100℃时平衡常数的值为
2.25×10-4
2.25×10-4
．
③在其它条件不变的情况下降低温度，逆反应速率将
减小
减小
（填“增大”“减小”或“不变”）．
（2）在压强为0.1MPa条件下，将a mol CO与3a mol H2的混合气体在催化剂作用下能自发反应生成甲醇：CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）Ⅱ．
④该反应的△H
＜
＜
0，△S
＜
＜
0（填“＜”、“＞”或“=”）．
⑤若容器容积不变，下列措施可增加甲醇产率的是
BD
BD
．
A．升高温度                     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1mol CO和3mol H2
⑥为了寻找合成甲醇的温度和压强的适宜条件，某同学设计了三组实验，部分实验条件已经填在下面实验设计表中．
实验编号 T（℃） n（CO）/n（H2） P（MPa）
i 150
1
3
 0.1
ii
150
150
1
3
1
3
 5
iii 350
1
3
1
3
 5
A．请在上表空格中填入剩余的实验条件数据．
B．根据反应Ⅱ的特点，在给出的坐标图中，画出其在0.1MPa和5MPa条件下CO的转化率随温度变化的趋势曲线示意图（如图2），并标明各曲线的压强．
甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景，因此甲醇被称为21世纪的新型燃料．工业上用CO生产燃料甲醇，一定条件下发生反应：CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）．图l表示反应中能量的变化；图2表示一定温度下，在体积为2L的密闭容器中加入4mol H2和一定量的CO后，CO和CH3OH（g）的浓度随时间变化图．
请回答下列问题：
（1）在“图1”中，曲线
b
b
（填“a”或“b”）表示使用了催化剂；该反应属于
放热
放热
（填“吸热”或“放热”）反应．
（2）根据“图2”判断，下列说法正确的是
bcd
bcd

a．起始充入的CO为1mol
b．增加CO浓度，可使H2的转化率增大
c．容器中压强恒定时，反应已达平衡状态
d．保持温度和密闭容器容积不变，再充入1molCO和2molH2，再次达到平衡时n（CH3OH）/n（CO）会增大
（3）从反应开始到建立平衡，v（H2）=
0.15moL/（L?min）
0.15moL/（L?min）
；该温度下CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）的化学平衡常数为
12
12
．若保持其它条件不变，将反应体系升温，则该反应的化学平衡常数将
减小
减小
（填“增大”、“减小”或“不变”）．
（4）请在“图3”中画出平衡时甲醇蒸气百分含量（纵坐标）随温度（横坐标）变化的曲线，要求画压强不同的2条曲线（在曲线上标出P1、P2，且P1＞P2）．
甲醇被称为21世纪的新型燃料，甲烷可制成合成气（CO、H2），再制成甲醇，
代替日益供应紧张的燃油．
（1）已知：①CH4（g）+H2O （g）=CO （g）+3H2（g）△H1=+206.2kJ?mol-1
②CH4（g）+
12
O2（g）=CO（g）+2H2（g）△H2=-35.4kJ?mol-1
③CH4（g）+2H2O （g）=CO2（g）+4H2（g）△H3=+165.0kJ?mol-1
CH4（g）与CO2（g）反应生成CO（g）和H2（g）的热化学方程式为
 
．
（2）合成气中的H2可用于生产NH3，在进入合成塔前常用Cu（NH3）2Ac溶液来吸收其中的CO，防止合成塔中的催化剂中毒，其反应是：
Cu（NH3）2Ac+CO+NH3[Cu（NH3）3]Ac?CO△H＜0，Cu（NH3）2Ac溶液吸收CO的适宜生产条件应是
 
，该反应的△S
 
0（填“＞”、“=”或“＜”）
（3）工业上一般采用下列两种反应合成甲醇：
反应A：CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）△H1
反应B：CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）△H2＜0
①对于反应A，某温度下，将4mol CO2和12mol H2，充入2L的密闭容器中，充分反应达到平衡后，测得c（CO2）=0.5mol?L-1，则该温度下该反应的平衡常数
 

②对于反应B，若容器容积不变，下列措施可提高CO的转化率是
 

A．降低温度                              B．增加CO的量
C．充入He，使体系总压强增大             D．再充入1mol CO和2mol H2
（4）某种甲醇-空气燃料电池是采用铂作为电极，氢氧化钾作电解质溶液．其工作时负极的电极反应式可表示为
 

（5）用上述碱性甲醇-空气燃料电池电解硫酸钠溶液（均为铂电极），标准状况下阳极得到VL的气体，计算消耗甲醇的质量为
 
g．

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