I.甲醛在木材加工、医药等方面有重要用途。甲醇直接脱氢是工业上合成甲醛的新方法，制备过程涉...

I.甲醛在木材加工、医药等方面有重要用途。甲醇直接脱氢是工业上合成甲醛的新方法，制备过程涉及的主要反应如下：

反应I：CH3OH(g)HCHO(g)+H2(g)　 △H1=+85.2kJ/mol

反应II：CH3OH(g)+O2(g)HCHO(g)+H2O(g)　 △H2

反应III：2H2(g)+O2(g)2H2O(g)　　 △H3=-483.6kJ/mol

(1)计算反应Ⅱ的反应热△H2=_____________________________。

(2)750K下，在恒容密闭容器中，发生反应CH3OH(g)HCHO(g)+H2(g），若起始压强为P0，达到平衡转化率为α，则平衡时的总压强P平=___________(用含P0和α的式子表示)；当P0=101kPa，测得α=50.0%，计算反应平衡常数Kp=___________kPa(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数，忽略其它反应)。

II.CO2既是温室气体，也是重要的化工原料，以CO2为原料可合成多种有机物。

(3)CO2用于生产乙烯，已知：2CO2(g)+6H2(g)CH2=CH2(g)+4H2O(g) △H＝QkJ/mol。一定条件下，按不同的投料比X[X＝]向某容积可变的恒压密闭容器中充入CO2、H2，测得不同投料比时CO2的转化率与温度的关系如图所示。

①X1_____X2（填“＞”或“＜”，后同），Q_____0。

②图中A、B、C三点对应的平衡常数KA、KB、KC的大小关系为_____。

(4)常温下，用NaOH溶液作CO2捕捉剂不仅可以降低碳排放，而且可得到重要的化工产品Na2CO3。

①若某次捕捉后得到pH＝10的溶液，则溶液中c(CO32-)：c(HCO3-)=_____[常温下K1(H2CO3)=4.4×10﹣7、K2(H2CO3)=5×10﹣11]。

②欲用5L Na2CO3溶液将23.3g BaSO4固体全都转化为BaCO3，则所用的Na2CO3溶液的物质的量浓度至少为__________。[已知：常温下Ksp(BaSO4)=1×10﹣7、Ksp(BaCO3)=2.5×10﹣6]。(忽略溶液体积积的变化)

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甲醛在木材加工、医药等方面有重要用途。甲醇直接脱氢是工业上合成甲醛的新方法，制备过程涉及的主要反应如下：

反应I：CH3OH(g) HCHO(g)+H2(g)　　　 △H1=+85.2kJ·mol－1

反应II：CH3OH(g)+1/2O2(1)HCHO(g)+H2O(g)　　 △H2

反应III：H2(g)+1/2O2(g)H2O(g)　　　　　 △H3=－241.8kJ·mol－1

副反应：

反应IV：CH3OH(g)+O2(g)CO(g)+2H2O(g)　　 △H4=－393.0kJ·mol－1

（1）计算反应Ⅱ的反应热△H2=____________________________________________。

（2）750K下，在恒容密闭容器中，发生反应CH3OH(g)HCHO(g)+H2(g），若起始压强为P0，达到平衡转化率为α，则平衡时的总压强P平=___________(用含P0和α的式子表示)；当P0=101kPa，测得α=50.0%，计算反应平衡常数Kp=___________kPa(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数，忽略其它反应)。

（3）Na2CO3是甲醇脱氢制甲醛的催化剂，有研究指出，催化反应的部分机理如下：

历程i：CH3OH→H+·CH2OH

历程ⅱ：·CH2OH→·H+HCHO

历程ⅲ：·CH2OH→3·H+CO

历程iv：·H+·H→H2

下图表示一定条件下温度对碳酸钠催化脱氢性能的影响，回答下列问题：

①从平衡角度解析550℃-650℃甲醇生成甲醛的转化率随温度升高的原因___________；

②反应历程i的活化能___________(填“>、“<”或“=”)CH3OH(g)HCHO(g)+H2(g)活化能。

③650℃~750℃，反应历程ii的速率___________(填“>”、“<”或“=”)反应历程ⅲ的速率。

（4）吹脱是处理甲醛废水的一种工艺，吹脱速率可用方程v=0.0423c(mg·L－1·h－1)表示(其中c为甲醛浓度)，下表为常温下甲醛的浓度随吹脱时间变化数据。

则当甲醛浓度为2000mg/L时，其吹脱速率v=___________ mg·L－1·h－1，分析上表数据，起始浓度为10000mg/L，当甲醛浓度降为5000mg/L，吹脱时间为___________h。

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甲醛在木材加工、医药等方面有重要用途。甲醇直接脱氢是工业上合成甲醛的新方法，制备过程涉及的主要反应如下：

反应I：CH3OH(g) HCHO(g)+H2(g)　　　 △H1=+85.2kJ·mol－1

反应II：CH3OH(g)+1/2O2(1)HCHO(g)+H2O(g)　　 △H2

反应III：H2(g)+1/2O2(g)H2O(g)　　　　　 △H3=－241.8kJ·mol－1

副反应：

反应IV：CH3OH(g)+O2(g)CO(g)+2H2O(g)　　 △H4=－393.0kJ·mol－1

（1）计算反应Ⅱ的反应热△H2=____________________________________________。

（2）750K下，在恒容密闭容器中，发生反应CH3OH(g)HCHO(g)+H2(g），若起始压强为P0，达到平衡转化率为α，则平衡时的总压强P平=___________(用含P0和α的式子表示)；当P0=101kPa，测得α=50.0%，计算反应平衡常数Kp=___________kPa(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数，忽略其它反应)。

（3）Na2CO3是甲醇脱氢制甲醛的催化剂，有研究指出，催化反应的部分机理如下：

历程i：CH3OH→H+·CH2OH

历程ⅱ：·CH2OH→·H+HCHO

历程ⅲ：·CH2OH→3·H+CO

历程iv：·H+·H→H2

下图表示一定条件下温度对碳酸钠催化脱氢性能的影响，回答下列问题：

①从平衡角度解析550℃-650℃甲醇生成甲醛的转化率随温度升高的原因___________；

②反应历程i的活化能___________(填“>、“<”或“=”)CH3OH(g)HCHO(g)+H2(g)活化能。

③650℃~750℃，反应历程ii的速率___________(填“>”、“<”或“=”)反应历程ⅲ的速率。

（4）吹脱是处理甲醛废水的一种工艺，吹脱速率可用方程v=0.0423c(mg·L－1·h－1)表示(其中c为甲醛浓度)，下表为常温下甲醛的浓度随吹脱时间变化数据。

则当甲醛浓度为2000mg/L时，其吹脱速率v=___________ mg·L－1·h－1，分析上表数据，起始浓度为10000mg/L，当甲醛浓度降为5000mg/L，吹脱时间为___________h。

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甲醛在木材加工、医药等方面有重要用途。甲醇直接脱氢是工业上合成甲醛的新方法，制备过程涉及的主要反应如下：

反应Ⅰ：CH3OH（g）HCHO（g）+H2（g）　　 △H1=+85.2kJ/mol

反应Ⅱ：CH3OH（g）+12O2（g）HCHO（g）+H2O（g）　　 △H2

反应Ⅲ：2H2（g）+O2（g）2H2O（g）　　 △H3=483.6kJ/mol

（1）计算反应Ⅱ的反应热△H2=___。

（2）750K下，在恒容密闭容器中，发生反应CH3OH（g）=sHCHO（g）+H2（g），若起始压强为P0，达到平衡转化率为a，则平衡时的总压强P平=___（用含P0和a的式子表示）：当P0=101kPa，测得a=50.0%，计算反应平衡常数Kp=___kPa（用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数，忽略其它反应）。

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甲醛(HCHO)在化工、医药、农药等方面有广泛的应用。

（1）甲醇脱氢法可制备甲醛（反应体系中各物质均为气态），结合下图回答问题。

①此反应的热化学方程式是______

②反应活化能：过程I___过程II（填“>”“=”或“<”）

③过程II温度—转化率图如下，下列说法合理的是_____

a．甲醇脱氢法制备甲醛过程无副反应发生

b．温度高于 650℃催化剂烧结，活性减弱

c．及时分离产品有利于提高甲醇生成甲醛的转化率

（2）甲醛超标会危害人体健康，需对甲醛进行含量检测及污染处理。

①某甲醛气体传感器的工作原理如图所示，b极的电极反应式为____，当电路中转移4×10-4 mol电子时，传感器内参加反应的甲醛（HCHO）为_____mg。

②氧化剂可处理甲醛污染，结合以下图像分析春季（水温约15℃）应急处理甲醛污染的水源应选择的试剂为______

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甲醛(HCHO)在化工、医药、农药等方面有广泛的应用。

（1）甲醇脱氢法可制备甲醛（反应体系中各物质均为气态），结合下图回答问题。

①此反应的热化学方程式是______

②反应活化能：过程I___过程II（填“>”“=”或“<”）

③过程II温度—转化率图如下，下列说法合理的是_____

a．甲醇脱氢法制备甲醛过程无副反应发生

b．温度高于 650℃催化剂烧结，活性减弱

c．及时分离产品有利于提高甲醇生成甲醛的转化率

（2）甲醛超标会危害人体健康，需对甲醛进行含量检测及污染处理。

①某甲醛气体传感器的工作原理如图所示，b极的电极反应式为____，当电路中转移4×10-4 mol电子时，传感器内参加反应的甲醛（HCHO）为_____mg。

②氧化剂可处理甲醛污染，结合以下图像分析春季（水温约15℃）应急处理甲醛污染的水源应选择的试剂为______

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甲醛(HCHO)在化工、医药、农药等的方面有广泛应用。

(1)甲醇脱氢法可制备甲醛(反应体系中各物质均为气态)，结合如图图像回答问题。

①此反应的热化学方程式是______。

②反应活化能：过程I______过程II (填“>”“=”或“<”)

③过程II温度—转化率图如图，下列说法合理的是_____。

A.甲醇脱氢法制备甲醛过程无副反应发生

B.温度高于650°C催化剂烧结，活性减弱

C.及时分离产品有利于提高甲醇生成甲醛的转化率

(2)甲醛超标会危害人体健康，需对甲醛往行含量检测及污染处理。

①某甲醛气体传感器的工作原理如图所示，b极的电极反应式为_________

②氧化剂可处理甲醛污染，结合以如图图像分析春季(水温约15℃)应急处理甲醛污染的水源应选择的试剂为________。

(3)750K下，在恒容密闭容器中，充入的甲醇，发生反应：CH3OH(g)⇌HCHO(g) + H2(g)，若起始压强为101kPa， 达到平衡转化率为50.0%， 则反应平衡的常数Kp= ______。(用平衡分压代替平衡农度计算，分压＝总压×物质的量分数，忽略其它反应)。

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2019年10月27日，国际清洁能源会议(ICCE2019)在北京开幕，一碳化学成为这次会议的重要议程。甲醇、甲醛(HCHO)等一碳化合物在化工、医药、能源等方面都有广泛的应用。

(1)甲醇脱氢法可制备甲醛(反应体系中各物质均为气态)，反应生成1mol HCHO过程中能量变化如图：

已知：CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)　　 ∆H=-49.5kJ/mol

则反应CO2(g)+2H2(g)=HCHO(g)+H2O(g)　　 ∆H=______kJ/mol

(2)氧化剂可处理甲醛污染，结合图象分析春季(水温约为15℃)应急处理被甲醛污染的水源应选择的试剂为____(填化学式)。

(3)纳米二氧化钛催化剂可用于工业上合成甲醇：CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)　 ∆H=akJ/mol

①按=2投料比将H2与CO充入VL恒容密闭容器中，在一定条件下发生反应，测定CO的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。则a ___(填“＞”或“＜”)0；压强p1、p2、p3由小到大的关系是______。

②在温度为T1℃，向某恒容密闭容器中充入H2和CO发生上述反应，起始时c(H2)=c(CO)=2.0mol/L。达到平衡时，CO的转化率为图中的M点对应的转化率，则在该温度下，对应的N点的平衡常数为______(保留3位有效数字)。

(4)工业上利用CH4(混有CO和H2)与水蒸气在一定条件下制取H2，该反应的逆反应速率表达式为v逆=k•c(CO)•c3(H2)，k为速率常数，在某温度下测得实验数据如表所示：

由上述数据可得该温度下，c2=_____，该反应的逆反应速率常数k=____L3∙mol-3∙min-l。

(5)用甲醇可以制备甲胺(CH3NH2)，甲胺在水中的电离方程式与氨相似。25℃时，甲胺的电离常数Ka=9.25×10-7。该温度下，反应CH3NH2+H+CH3NH3+的平衡常数K= ___(填数值)。

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（18分）甲醇是一种重要的化工原料，在生产中有着重要应用。工业上用甲烷氧化法合成甲醇，反应流程中涉及如下反应（下列焓变数据均在25℃测得）：

（1）25℃时，用CH4和O2直接制备甲醇蒸气的热化学方程式为________________；

（2）某温度下，向容积为4 L的恒容密闭容器中通入6 molCO2和6 mol CH4，发生反应①，5 min后反应在该温度下达到平衡，这时测得反应体系中各组分的体积分数相等，则该反应在0～5 min内的平均反应速率v（CO）=________mol·L-1·min-1；在相同温度下，将上述反应改在某恒压容器内进行，该反应的平衡常数________（填“增大”“不变”或“减小”）；

（3）工业上可通过甲醇羰基化法制取甲酸甲酯，25℃时，其反应的热化学方程式为：

科研人员对该反应进行了研究，部分研究结果如下图所示：

①根据反应体系的压强对甲醇转化率的影响并综合考虑生产成本因素，在下列各压强数据中，工业上制取甲酸甲酯应选择的是_______（填下列序号字母）

a．3.5×106Pa　 　　　 　 b．4.0×l06Pa　　 　　　　 c．5.0×106Pa

②用上述方法制取甲酸甲酯的实际工业生产中，采用的温度是80℃，其理由是______________

（4）直接甲醇燃料电池（简称DMFC）由于其结构简单、能量转化率高、对环境无污染、可作为常规能源的替代品而越来越受到关注。DMFC的工作原理如图所示：

①通入气体a的电极是电池的_____（填“正”或“负”）极，其电极反应式为__________；

②25℃时，用此电池以石墨作电极电解0.5 L饱和食盐水（足量），若两极生成的气体共1．12 L（已折算为标准状况下的体积），则电解后溶液的pH为_____（忽略溶液体积的变化）。

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甲醛(HCHO)是一种重要的化工产品，工业上可用甲醇脱氢法制备，相关反应方程式为：CH3OH(g) HCHO(g)+H2(g)　　 △H=+akJ/mol回答下列问题：

(1)反应过程中需要向体系中通入空气，通过以下反应提供上述反应所需要的热量：H2(g)+O2(g)=H2O(g)　　 △H=-bkJ/mol

要使反应温度维持在650℃，则进料时，甲醇和空气的体积比应为___(已知空气中氧气的体积分数为20%，b>a)。

(2)Na2CO3是甲醇脱氢制甲醛的催化剂，有研究指出，催化反应的部分机理如下：

历程i：CH30H→・H+・CH2OH(・H叫做氢自由基，实际上就是H原子，有很高的反应活性，

“・”代表有一个单电子可以参与配对成键)

历程ii：・CH2OH→・H+HCHO

历程iii：・CH2OH→3•H+CO

历程iv：自由基发生碰撞形成新化学键而湮灭

如图1所示为在体积为2L的恒容容器中，投入1molCH3OH(g)，在碳酸钠催化剂作用下开始反应，20min后，测得甲醇的转化率(X)与甲醛的选择性(S)与温度的关系(副反应仅考虑CH3OHCO+2H2)：

①请在图2所给坐标中，画出历程iv的反应过程一能量变化示意图___。

②下列说法合理的是__。

a.升高温度，甲醇转化率提高，平衡常数变大

b.当体系气体密度保持不变时，达到平衡状态

c.及时分离产品有利于提高甲醇生成甲醛的转化率

③600℃时，前20min甲醇的平均反应速率为__，此时生成甲醛的反应的Qp=___（Qp的表达式与平衡常数Kp相同，p为物质的分压，分压=总压×物质的量分数，体系初始压强为P0）

④650℃以后，甲醛的选择性降低，而甲醇的转化率升高的可能原因是___。

(3)氧化剂可处理甲醛污染，结合以下图像分析夏季(水温约20℃)应急处理甲醛污染的水源最好应选择的试剂为____。

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