甲醇来源丰富，有广泛的用途和广阔的应用前景，工业上可以利用CO和CO2生产甲醇，同时可以利...

甲醇来源丰富，有广泛的用途和广阔的应用前景，工业上可以利用CO和CO2生产甲醇，同时可以利用甲醇生产丙烯。制备甲醇，丙烯过程可能涉及的反应如下：

反应Ⅰ：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)　 △H1=－49.0kJ/mol

反应Ⅱ：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)　 △H2

反应Ⅲ：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)　 △H3=－90.0kJ/mol

反应Ⅳ：3CH3OH(g)C3H6(g)+3H2O(g)　 △H4=－31.0kJ/mol

回答下列问题：

(1)反应Ⅱ的ΔH2=________。

(2)反应Ⅲ能够自发进行的条件是________(填“较低温度”“较高温度”或“任何温度”)，据研究该反应过程中起催化作用的为Cu2O，反应体系中含少量CO2有利于保持催化剂Cu2O的量不变，原因是________(用化学方程式表示)。

(3)恒温，恒容密闭容器中，对于反应Ⅰ，下列说法中能说明该反应达到化学平衡状态的是________。

A.混合气体的密度不再变化

B.混合气体的平均相对分子质量不再变化

C.CO2的生成速率与CH3OH的生成速率相等

D.容器的压强不再变化

(4)甲醇生产丙烯的同时，还生成乙烯。在某催化剂作用下，2L密闭容器中加入0.5mol甲醇，经过相同时间后测得甲醇转化率及丙烯的选择性(生成丙烯的甲醇与甲醇转化量的比值)与反应温度之间的关系如图所示。计算600℃时反应甲醇生产丙烯的反应Ⅳ平衡常数________。若将容器体积压缩为1L，其他条件不变，在如图中作出甲醇平衡转化率随温度的变化曲线。________。

(5)研究表明，甲醇可由CO2在强酸性水溶液中通过电解合成，则生成甲醇的反应电极反应式：_______。

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甲醇、乙醇来源丰富、价格低廉、运输贮存方便，都是重要的化工原料，有着重要的用途和应用前景，可以用多种方法合成。

I．用CO2生产甲醇、乙醇

(1)已知：H2的燃烧热为-285.8 kJ/mol，CH3OH(l)的燃烧热为-725.8kJ/mol，CH3OH(g)=CH3OH(l)　 △H= -37.3 kJ/mol，则CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+ H2O(1)　　 △H=____kJ/mol。

(2)将CO2和H2按物质的量之比1:3充入体积为2.0L的恒容密闭容器中反应[生成 H2O(g)]，如图1表示压强为0.1 MPa和5.0 MPa下CO2转化率随温度的变化关系。

①a、b两点化学反应速率分别用Va、Vb，表示，则Va ___Vb（填“大于”、“小于”或“等于”）。

②列出a点对应的平衡常数表达式K= ____________________。

(3)在1.0 L恒容密闭容器中投入1 mol CO2和2.75 mol H2发生反应：CO2(g)+3H2(g) CH3OH (g)+H2O(g)，实验测得不同温度及压强下，平衡时甲醇的物质的量变化如图2所示，下列说法正确的是_____。

A.该反应的正反应为放热反应

B．压强大小关系为p1＜p2＜p3

C．M点对应的平衡常数K的值约为1.04×10－2

D．在p2及512 K时，图中N点υ(正)＜υ(逆)

(4)CO2催化加氢合成乙醇的反应为：2CO2(g)+6H2(g) C2H5OH(g) +3H2O(g) △H；m代表起始时的投料比，即m＝

①图3中投料比相同，温度T3＞T2＞T1，则该反应的焓变△H____0（填“＞”、“＜”）。

②m=3时，该反应达到平衡状态后p(总)=20a MPa，恒压条件下各物质的物质的量分数与温度的关系如图4所示，则曲线b代表的物质为_________（填化学式），T4温度时，反应达到平衡时物质d的分压p(d)=___________。

Ⅱ．甲醇的应用

(5)以甲醇为主要原料，电化学合成碳酸二甲酯的工作原理如图5所示。

离子交换膜a为_____（填“阳膜”、“阴膜”），阳极的电极反应式为______________。

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甲醇来源丰富、价格低廉、运输贮存方便，是一种重要的化工原料，有着重要的用途和应用前景，可以用多种方法合成。

Ⅰ.用CO2生产甲醇

（1）已知：H2的燃烧热为-285.8kJ/mol，CH3OH(l)的燃烧热为-725.8kJ/mol，

CH3OH(g)=CH3OH(l)　　 ΔH=-37.3kJ/mol

则CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(l)ΔH=__kJ/mol。

（2）将CO2和H2按物质的量之比1：3充入体积为2.0L的恒容密闭容器中反应，如图1两条曲线分别表示压强为0.1MPa和5.0MPa下CO2转化率随温度的变化关系。

其中a点的平衡常数表达式为：__。

②a，b两点化学反应速率分别用Va、Vb表示，则Va__Vb(填“大于”、“小于”或“等于”)。

（3）在1.0L恒容密闭容器中投入1molCO2和2.75molH2发生反应：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)，实验测得不同温度及压强下，平衡时甲醇的物质的量变化如图2所示，下列说法正确的是__。

A.该反应的正反应为放热反应

B.压强大小关系为p1<p2<p3

C.M点对应的平衡常数K的值约为1.04×10-2

D.在p2及512K时，图中N点v(正)<v(逆)

Ⅱ.用CO生产甲醇

（4）已知：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)，如图3是该反应在不同温度下CO的转化率随时间变化的曲线。

①该反应的焓变ΔH__0(填“ ”、“ ”或“ ”)。

②T1和T2温度下的平衡常数大小关系是K1___K2(填“>”、“<”或“=”)。

Ⅲ.甲醇的应用

（5）甲醇制氢气。甲醇水蒸气重整制氢反应：CH3OH(g)+H2O(g)=CO2(g)+3H2(g)　　 ΔH=+49kJ/mol。某温度下，将[n(H2O)：n(CH3OH)]=1：1的原料气充入恒容密闭容器中，初始压强为p1，反应达到平衡时总压强为p2，则平衡时甲醇的转化率为___。

（6）以甲醇为主要原料，电化学合成碳酸二甲酯的工作原理如图4所示。阳极的电极反应式为__。

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甲醇来源丰富、价格低廉、运输贮存方便，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。

已知：2H₂(g)+O₂(g)=2H₂O(l)      △H = —571.6kJ/mol；

H₂(g)+O₂(g)=H₂O(g)             △H = —241.8kJ/mol；

2CO(g)+O₂(g)=2CO₂(g)   △H = —566.0kJ/mol

CH₃OH(g) = CH₃OH(l)      △H = —37.3kJ/mol

①计算液体CH₃OH的燃烧热为________________________。

②若在恒温恒容的容器内进行反应CO(g)+2H₂(g)  CH₃OH(g)，下列表示该反应达到平衡状态的标志有________________________（填字母序号）。

A．有1个H—H键生成的同时有 3个C—H键生成

B．CO百分含量保持不变

C．容器中混合气体的压强不变化

D．容器中混合气体的密度不变化

（2）制甲醇所需要的H₂，可用下列反应制取：H₂O(g)+CO(g) H₂(g)+ CO₂(g)  △H＜0，某温度下该反应的平衡常数K=1。若起始时c(CO)=1mol•L^-1，c(H₂O)=2mol•L^－1，试回答下列问题：

①该温度下，反应进行一阶段时间后，测得H₂的浓度为0.5mol•L^-1，则此时该反应v(正)________v(逆)（填“＞”、“＜”或“＝”）；

②若反应温度不变，达到平衡后，H₂O的转化率为________。

（3）某实验小组设计了如右图7所示的甲醇燃料电池装置。

①该电池工作时，OH^— 向________________极移动（填“a”或“b”）；

②工作一段时间后，测得溶液的pH减小，该电池负极反应的离子方程式为________。

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Ⅰ.甲醇来源丰富、价格低廉、运输贮存方便，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) ΔH＝－90.8 kJ·mol－1。已知：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6 kJ·mol－1,H2(g)＋1/2O2(g)===H2O(g) ΔH＝－241.8 kJ·mol－1。

①H2的燃烧热ΔH＝___________kJ·mol－1。

②CH3OH(g)＋O2(g)=CO(g)＋2H2O(g)的反应热ΔH＝________________。

（2）工业上利用甲醇制备氢气常用方法之一是甲醇蒸气重整法。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______________。

Ⅱ.铅蓄电池是典型的可充型电池，它的正负极格板是惰性材料，电池总反应式为：Pb+PbO2+4H++2SO42-2PbSO4+2H2O。请回答下列问题（不考虑氢、氧的氧化还原）：

（1）放电时：正极的电极反应式是________________；当外电路通过1 mol电子时，理论上正极板的质量增加___g。

（2）在完全放电耗尽PbO2和Pb时，若按图连接，电解一段时间后，则在A电极上生成___、B电极上生成____。

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（15分）甲醇来源丰富、价格低廉、运输贮存方便，是一种重要的化工原料，有着重要的用途和应用前景。

⑴工业生产甲醇的常用方法是：CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g)  △H＝－90.8 kJ/mol。

已知：2H₂(g)+ O₂(g)= 2H₂O (l)         △H＝－571.6 kJ/mol

H₂(g) +O₂(g) = H₂O(g)        △H＝－241.8 kJ/mol

①H₂的燃烧热为________▲________kJ/mol。

②CH₃OH(g)＋O₂(g)CO(g)＋2H₂O(g)的反应热△H＝________▲________。

③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________▲________。（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

⑵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。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________▲________。

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n(O₂)/n(CH₃OH)＝0.25时，CH₃OH与O₂发生的主要反应方程式为________▲________；在制备H₂时最好控制n(O₂)/n(CH₃OH)＝________▲________。

⑶在稀硫酸介质中，甲醇燃料电池负极发生的电极反应式为________▲________。

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Ⅰ.甲醇来源丰富、价格低廉、运输贮存方便，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) ΔH＝－90.8 kJ·mol－1。

已知：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6 kJ·mol－1

H2(g)＋1/2O2(g)===H2O(g) ΔH＝－241.8 kJ·mol－1

①H2的燃烧热ΔH＝___________kJ·mol－1。

②CH3OH(g)＋O2(g)===CO(g)＋2H2O(g)的反应热ΔH＝________________。

（2）工业上利用甲醇制备氢气常用方法之一是甲醇蒸气重整法。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____________________________。

Ⅱ.铅蓄电池是典型的可充型电池，它的正负极格板是惰性材料，电池总反应式为：

Pb+PbO2+4H++2SO42-2PbSO4+2H2O

请回答下列问题（不考虑氢、氧的氧化还原）：

（1）放电时：正极的电极反应式是________________；当外电路通过1 mol电子时，理论上负极板的质量增加________g。

（2）在完全放电耗尽PbO2和Pb时，若按图连接，电解一段时间后，则在A电极上生成________、B电极上生成________。

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Ⅰ.甲醇作为基本的有机化工产品和环保动力燃料具有广阔的应用前景，CO2 加氢合成甲醇是合理利用CO2的有效途径。由CO2制备甲醇的过程可能涉及反应如下：

反应Ⅰ：CO2(g)＋H2(g) CO (g)＋H2O(g)　ΔH1＝41.19 kJ·mol－1

反应Ⅱ：CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)　ΔH2

反应Ⅲ：CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH3＝－49.58 kJ·mol－1

回答下列问题：

(1)反应Ⅲ的ΔS________(填“＜”“＝”或“＞”)0；反应Ⅱ的ΔH2＝__________________。

(2)在恒压密闭容器中，充入一定量的H2和CO2(假定仅发生反应Ⅲ)，实验测得反应物在不同温度下，反应体系中CO2的平衡转化率与压强的关系曲线如图1所示。

反应过程中，不能判断反应Ⅲ已达到平衡状态的标志是________(填字母)。

A．断裂3 mol H—H键，同时生成2 mol H—O键

B．CH3OH的浓度不再改变

C．容器中气体的平均摩尔质量不变

D．容器中气体的压强不变

Ⅱ.电化学原理在化学工业中有广泛的应用。请根据下图回答问题：

(3)根据图2，若装置B中a为Ag棒，b为铜棒，W为AgNO3溶液，工作一段时间后发现铜棒增重2.16 g，则流经电路的电子的物质的量为____________。

(4)在微电子工业中NF3常用作氮化硅的蚀刻剂，工业上通过电解含NH4F等的无水熔融物生产NF3，其电解原理如图3所示。写出a电极的电极反应式：_____________________。

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甲醇作为基本的有机化工产品和环保动力燃料具有广阔的应用前景，CO2 加氢合成甲醇是合理利用CO2的有效途径。由CO2制备甲醇过程可能涉及反应如下：

反应Ⅰ：CO2(g)+ H2(g)CO (g)+H2O(g)　 △H1=+41.19kJ•mol-1

反应Ⅱ：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)　 △H 2

反应Ⅲ：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g) +H2O(g)　　 △H3=－49.58kJ•mol-1

回答下列问题：

（1）反应Ⅲ的△S　　　 　 　 （填“＜”、“＝”或“＞”）0；反应Ⅱ的△H2=　　　 　　　　　 。

（2）在恒压密闭容器中，充入一定量的H2和CO2（假定仅发生反应Ⅲ），实验测得反应物在不同温度下，反应体系中CO2的平衡转化率与压强的关系曲线如图1所示。

①反应过程中，不能判断反应Ⅲ已达到平衡状态的标志是

A．断裂3molH-H键，同时断裂2molH-O键　　 　 B．CH3OH的浓度不再改变

C．容器中气体的平均摩尔质量不变　　　　　　　　 D．容器中气体的压强不变

②比较T1与T2的大小关系：T1　　　　　　 T2（填“＜”、“＝”或“＞”），理由是：　　　　　　　　 。

③在T1和P6的条件下，往密闭容器中充入3mol H2和1mol CO2，该反应在第5min时达到平衡，此时容器的体积为1.8L；则该反应在此温度下的平衡常数为　　　　　　　　 。

a．若此条件下反应至3min时刻，改变条件并于A点处达到平衡，CH3OH的浓度随反应时间的变化趋势如图2所示（3～4min的浓度变化未表示出来）；则改变的条件为　　　　　　　　　 　　　　 。

b．若温度不变，压强恒定在P8的条件下重新达到平衡时，容器的体积变为　 　　　 　　 L；

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甲醇作为基本的有机化工产品和环保动力燃料具有广阔的应用前景，CO2　 加氢合成甲醇是合理利用 CO2 的有效途径．由 CO2 制备甲醇过程可能涉及反应如下：

反应Ⅰ：CO2（g）+3H2（g）⇌CH3OH（g）+H2O（g）△H1=﹣49.58kJ•mol﹣1

反应Ⅱ：CO2（g）+H2（g）⇌CO （g）+H2O（g）△H2

反应Ⅲ：CO（g）+2H2（g）⇌CH3OH（g）△H3=﹣90.77kJ•mol﹣1，回答下列问题：

（1）反应Ⅱ的△H2=　　　　　　 　　 ，反应 I 自发进行条件是　　　 　　 （填“较低温”、“较高温”或“任何温度”）．

（2）在一定条件下 3L 恒容密闭容器中，充入一定量的 H2和 CO2 仅发生反应Ⅰ，实验测得反应物在不同起始投入量下，反应体系中 CO2的平衡转化率与温度的关系曲线，如图 1 所示．

①H2和 CO2的起始的投入量以 A 和 B 两种方式投入

A：n（H2）=3mol，n（CO2）=1.5mol

B：n（H2）=3mol，n（CO2）=2mol，曲线 I 代表哪种投入方式　　 　　 　　 （用 A、B 表示）

②在温度为 500K 的条件下，按照 A 方式充入 3mol H2 和 1.5mol CO2，该反应 10min 时达到平衡：

a．此温度下的平衡常数为　　　　　　 ；500K 时，若在此容器中开始充入 0.3molH2和 0.9mol CO2、0.6molCH3OH、xmolH2O，若使反应在开始时正向进行，则 x 应满足的条件是　　　　　　　　　　 　　 ．

b．在此条件下，系统中 CH3OH 的浓度随反应时间的变化趋势如图 2 所示，当反应时间达到 3min时，迅速将体系温度升至 600K，请在图2中画出 3～10min 内容器中 CH3OH 浓度的变化趋势曲线．

（3）固体氧化物燃料电池是一种新型的燃料电池，它是以固体氧化锆氧化钇为电解质，这种固体 电解质在高温下允许氧离子（O2﹣）在其间通过，该电池的工作原理如图 3 所示，其中多孔电极均 不参与电极反应，图3是甲醇燃料电池的模型．

①写出该燃料电池的负极反应式　　 　　　　 　　 　　 ．

②如果用该电池作为电解装置，当有 16g 甲醇发生反应时，则理论上提供的电量最多为　　 　　　 　　 mol．

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