(8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。
⑴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     (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“<”);
③某温度下,将2molCO和6molH2充入2L的密闭容器中,充分反应,达到平衡后,测得c(CO)=0.2mol·L1,则CO的转化率为         ,此时的温度
              (从上表中选择)
⑵将CH4转化成CO,工业上常采用催化转化技术,其反应原理为:
CH4(g)+3/2O2(g)CO(g)+2H2O(g)H=-519kJ·mol1。工业上,为选择合适的催化剂,分别对X、Y、Z三种催化剂进行了如下实验(其他条件相同) 
①X在T1℃时催化效率最高,能使正反应速率加快约3×105倍;
②Y在T2℃时催化效率最高,能使正反应速率加快约3×105倍;
③Z在T3℃时催化效率最高,能使逆反应速率加快约1×106倍;
已知:T1> T2> T3,根据上述信息,你认为在生产中应该选择的适宜催化剂是 (填“X”、“Y”或“Z”)选择的理由是                                              

(8分)德国人哈伯在1913年实现了合成氨的工业化生产,反应原理:
N2(g)+3H2(g)2NH3(g);已知298 K时,
ΔH=-92.4 kJ·mol-1,ΔS=-198.2 J·mol-1·K-1,试回答下列问题:
(1)计算说明298 K下合成氨反应能否自发进行?________(填“能”或“不能”);在298 K时,将10 mol N2和30 mol H2放入合成塔中,为什么放出的热量小于924 kJ?________。

(2)如图在一定条件下,将1 mol N2和3 mol H2混合于一个10 L的密闭容器中,反应达到A平衡时,混合气体中氨占25%,试回答下列问题:
①N2的转化率为________;
②在达到状态A时,平衡常数KA=________(代入数值的表达式,不要求得具体数值),当温度由T1变化到T2时,KA________KB(填“=”、“<”或“>”)。
③在达到状态B时,下列说法正确的是(  )
a.通入氩气使压强增大,化学平衡向正反应方向移动
b.N2的正反应速率是H2的逆反应速率的1/3倍
c.降低温度,混合气体的平均相对分子质量变小
d.增加N2的物质的量,H2的转化率降低
(3)若在恒温、恒压条件下合成氨反应达到平衡后,再向平衡体系中通入氩气,平衡________移动(填“向左”“向右”或“不”)。
(4)在1998年希腊亚里斯多德大学的Marnellos和Stoukides采用高质子导电性的SCY陶瓷(能传递H),实现了高温高压下高转化率的电化学合成氨,其实验装置如图:

则阴极的电极反应式为____________________________________________________。

(14分)在海底和青藏高原都发现了名为“可燃冰”的环保型新能源,主要成分是CH4,CH4在光照下可与Cl2反应,也可以用CH4和H2O为原料制备二甲醚和甲醇等新型燃料。
(1)CH4可与Cl2反应,其反应机理如下:

(2)Cl2→2Cl2 △H=" +243" kJ·mol-1
则CH4与Cl2反应生成CH3Cl(g)的热化学方程式为:________
(2)在一定条件下,发生反应:CH4(g)+H2O(g)ClO(g)+3H2(g)△H>0。
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”)。若在2L密闭容器中发生反应,T℃时,通入2 mol CH4(g)和2 mol H2O(g),反应达平衡后,生成l mol CO,此时向容器中同时加入1mol CO和3 molH2的混合气体(保持温度不变),则平衡将 _______(填“向正反应方向”、“向逆反应方向”或“不”)移动,达到新平衡后平衡常数_______
(3)CH4(g)和H2O(g)生成的CO和H2在一定条件下可发生反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H=—90.1kJ·mol-1,恒容条件下达平衡,下列措施中能使n(CH3OH)/n(CO)增大的有________(选填序号)。
a.再充入1 mol H2  b.使用健化剂  c.再充入2 mol CO  d.升高温度
(4)CH4可用于设计燃料电池,甲烷燃料电池的工作原理如下图所示:则正极的电极反应式为________;反应一段时间后溶液的pH________(填“升高”、“降低”
或“不变”)。

(14分)(1)已知:
Fe(s)+1/2O2(g)=FeO(s)  
2Al(s)+3/2O2(g)= Al2O3(s) 
Al和FeO发生铝热反应的热化学方程式是________________________________________。
(2)反应物与生成物均为气态的某可逆反应在不同条件下的反应历程分别为A、B,如图所示。

①据图判断该反应是_____(填“吸”或“放”) 热反应,当反应达到平衡后,其他条件不变,升高温度,反应物的转化率__   _ (填“增大”、“减小”或“不变”)
②其中B历程表明此反应采用的条件为______ (选填下列序号字母)
A、升高温度            B、增大反应物的浓度
C、降低温度            D、使用了催化剂
(3) 1000℃时,硫酸钠与氢气发生下列反应:Na2SO4(s) + 4H2(g)  Na2S(s) + 4H2O(g) 。
①该反应的平衡常数表达式为____________________。已知K1000<K1200,则该反应是________反应(填“吸热”或“放热”)。
②用有关离子方程式说明上述反应所得固体产物的水溶液的酸碱性_______ _____
                                                                   
(4)常温下,如果取0.1mol·L1HA溶液与0.1mol·L1NaOH溶液等体积混合(混合后溶液体积的变化忽略不计),测得混合液的pH=8,请回答下列问题:
①混合溶液中水电离出的c(H)与0.1mol·L1NaOH溶液中水电离出的c(H)比较
                 (填<、>、=)。
②已知NH4A溶液为中性,又知将HA溶液加到Na2CO3溶液中有气体放出,试推断(NH4)2CO3溶液的pH            7(填<、>、=);相同温度下,等物质的量浓度的下列四种盐溶液按pH由大到小的排列顺序为                         。(填序号)
a.NH4HCO3          b.NH4A          c.(NH4)2CO3         d.NH4Cl

(15分)二甲醚(CH3OCH3)被称为21世界的新型燃料,在未来可能替代汽油、液化气、煤气等并具有优良的环保性能。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)若要增大反应①中H2的转化率,在其它条件不变的情况下可以采取的措施为          

A.加入某物质作催化剂B.加入一定量CO
C.反应温度降低D.增大容器体积
(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)催化反应室中总反应3CO(g)+3H2(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)的△H        ;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“=”)。
(4)二甲醚的燃烧热为1455 kJ·mol1,则二甲醚燃烧的热化学方程式为
                                                     

(5)“二甲醚燃料电池”是一种绿色电源,其工作原理如图所示。b电极是        极,写出a电极上发生的电极反应式                                         

 0  55038  55046  55052  55056  55062  55064  55068  55074  55076  55082  55088  55092  55094  55098  55104  55106  55112  55116  55118  55122  55124  55128  55130  55132  55133  55134  55136  55137  55138  55140  55142  55146  55148  55152  55154  55158  55164  55166  55172  55176  55178  55182  55188  55194  55196  55202  55206  55208  55214  55218  55224  55232  203614 

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