能源问题是人类社会面临的重大课题,甲醇是未来重要的绿色能源之一。以CH4和H2O为原料,通过下列反应来制备甲醇。

Ⅰ.CH4(g)+H2O(g)===CO(g)+3H2(g)

ΔH=+206.0 kJ/mol

Ⅱ.CO(g)+2H2(g)===CH3OH(g)

ΔH=-129.0 kJ/mol

(1)CH4(g)与H2O(g)反应生成CH3OH(g)和H2(g)的热化学方程式为_____。

(2)将1.0 mol CH4和2.0 mol H2O(g)通入容积为100 L的反应室,在一定条件下发生反应Ⅰ,测得在一定的压强下CH4的转化率与温度的关系如图。

①假设100 ℃时达到平衡所需的时间为5 min,则用H2表示该反应的平均反应速率为________;

②100 ℃时反应Ⅰ的平衡常数为________。

(3)在压强为0.1 MPa、温度为300 ℃条件下,将1.0 mol CO与2.0 mol H2的混合气体在催化剂作用下发生反应Ⅱ生成甲醇,平衡后将容器的容积压缩到原来的,其他条件不变,对平衡体系产生的影响是________(填字母序号)。

A.c(H2)减小

B.正反应速率加快,逆反应速率减慢

C.CH3OH的物质的量增加

D.重新平衡时减小

E.平衡常数K增大

(4)工业上利用甲醇制备氢气的常用方法有甲醇蒸气重整法。该法中的一个主要反应为CH3OH(g)CO(g)+2H2(g),此反应能自发进行的原因是:___。

(5)甲醇对水质会造成一定的污染,有一种电化学法可消除这种污染,其原理是:通电后,将Co2+氧化成Co3+,然后以Co3+做氧化剂把水中的甲醇氧化成CO2而净化。实验室用下图装置模拟上述过程:

①写出阳极电极反应式_______________;

②写出除去甲醇的离子方程式___________________。


单质铜及其化合物一般都具有特殊的颜色,如

Cu

Cu2O

CuO

Cu(OH)2

CuSO4·5H2O

红色(或紫红色)

红色(或砖红色)

黑色

蓝色

蓝色

某学校学习小组甲为检测实验室用H2还原CuO所得红色固体中是否含有Cu2O,进行了认真的研究。

Ⅰ.查阅资料得出下列信息:

①Cu2O属于碱性氧化物;

②高温灼烧CuO生成Cu2O;

③Cu2O在酸性条件下能发生反应:Cu2O+2H+===Cu+Cu2++H2O。

Ⅱ.设计实验方案:

方案1:取该红色固体溶于足量的稀硝酸中,观察溶液颜色变化。

方案2:取该红色固体溶于足量的稀硫酸中,观察溶液是否呈蓝色。

方案3:称得干燥坩埚的质量为a g,取红色固体置于坩埚中称得总质量为b g,在空气中高温灼烧至质量恒定,称得最后总质量为c g。

(1)写出Cu2O与稀硝酸反应的化学方程式:_______________________。

(2)请你评价方案1和方案2的合理性,并简述理由:

方案1:_______________________。

方案2:_______________________。

(3)方案3中,若确认红色固体中含有Cu2O,则a、b、c的关系为________,在该实验方案中最少应进行________次称量。

Ⅲ.学习小组乙设计了新的探究方案,拟根据干燥管中无水硫酸铜是否变蓝判断红色固体中是否含有Cu2O,装置如图所示。

(4)该探究方案中检验气体发生装置气密性的方法为________(说明操作方法、现象和结论)。

(5)为确保探究的科学、合理和安全,你认为实验中还应采取的措施有____(填序号)。

A.在氢气发生装置与硬质玻璃管之间增加一个干燥装置

B.加热前先排尽装置中的空气

C.在盛有无水硫酸铜的干燥管后再连接一个装有碱石灰的干燥管

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