工业上合成甲醇的反应为：CO(g) + 2H2(g) CH3OH(g) ΔH <0。300...

工业上合成甲醇的反应为：CO(g) + 2H2(g) CH3OH(g)　 ΔH <0。300℃，5MPa条件下，将0.20mol CO与0.58mol H2的混合气体充入2L恒容密闭容器发生反应，反应过程中甲醇的物质的量浓度随时间的变化如图所示．

（1）计算300℃时该反应的平衡常数K=_______________．

（2）CO 的平衡转化率为_______________．

（3）下列措施可增大甲醇产率的是____________．

A．压缩容器体积　　　　　　　　　　 B．将CO（g）从体系中分离

C．充入He，使体系总压强增大　　 D．再充入0.20mol CO和0.58mol H2

（4）可判断可逆反应达到平衡状态的依据是______．

A．v正(CO)= 2v逆(H2)

B．混合气体的密度不变

C．混合气体的平均相对分子质量不变

D．容器中CO、H2、CH3OH的物质的量之比为1:2:1

E．混合气体压强不再随时间变化而变化

（5）若其它条件不变，使反应在500℃下进行，在上图中作出甲醇的物质的量浓度随时间的变化的示意图．

（6）甲醇与水蒸气反应生成氢气的反应方程式：CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g)　　 ΔH＞0；反应在图2中进行。其中P是可自由平行滑动的活塞，关闭K，在相同温度时，向A容器中充入1mol CH3OH(g)和2mol H2O(g)，向B容器中充入1.2mol CH3OH(g)和2.4mol H2O(g)，两容器分别发生上述反应．已知起始时容器A和B的体积均为a L．试回答：反应达到平衡时容器B的体积为1.5a L，容器B中CH3OH的转化率为______，A、B两容器中H2O（g）的体积百分含量的大小关系为B______A（填“＞”“＜”或“=”）．

高二化学填空题困难题查看答案及解析

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。工业上合成甲醇的反应为：CO(g)＋2H₂(g)CH₃OH(g)；ΔH

（1）已知，该反应在300℃，5MPa条件下能自发进行，则ΔH________0，△S________0（填“＜，＞或＝”）。

（2）在300℃，5MPa条件下，将0.20mol的 CO与0.58mol H₂的混合气体充入2L密闭容器发生反应，反应过程中甲醇的物质的量浓度随时间的变化如图所示。

①在0～2min内，以H₂表示的平均反应速率为mol·L^-1·s^-1 ，CO的转化率为________。

②列式计算300℃时该反应的平衡常数K＝。

③300℃时，将0.50mol CO、1.00mol H₂和1.00 mol CH₃OH充入容积为2L的密闭容器中，此时反应将________。

A．向正方向移动   B．向逆方向移动   C．处于平衡状态   D．无法判断

④下列措施可增加甲醇产率的是________。

A．压缩容器体积                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0.20mol CO和0.58mol H₂

（3）若其它条件不变，使反应在500℃下进行，在图中作出甲醇的物质的量浓度随时间的变化的示意图。

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（12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。工业上合成甲醇的反应为：CO(g)＋2H₂(g)CH₃OH(g)；ΔH

（1）已知，该反应在300℃，5MPa条件下能自发进行，则ΔH________________0，△S________0 （填“＜，＞或＝”）。

（2）在300℃，5MPa条件下，将0.20mol的 CO与0.58mol H₂的混合气体充入2L密闭容器发生反应，反应过程中甲醇的物质的量浓度随时间的变化如图所示。

①在0～2min内，以H₂表示的平均反应速率为________mol·L^-1·s^-1 。

②列式计算300℃时该反应的平衡常数K =________。

③300℃时，将0.50mol CO、1.00mol H₂和1.00 mol CH₃OH充入容积为2L的密闭容器中，此时反应将________。

A．向正方向移动   B．向逆方向移动   C．处于平衡状态   D．无法判断

④下列措施可增加甲醇产率的是________

A．压缩容器体积                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0.20mol CO和0.58mol H₂

（3）若其它条件不变，使反应在500℃下进行，在图中作出甲醇的物质的量浓度随时间的变化的示意图。

【解析】（1）根据反应的特点可知△S小于0，因为反应在300℃，5MPa条件下能自发进行，所以根据△G＝△H－T·△S可知反应是放热反应。

（2）①反应速率通常用单位时间内浓度的变化量来表示，根据图像可知反应进行到2min时甲醇

的浓度不再发生变化，平衡时甲醇的物质的量是0.04mol，则消耗氢气是0.08mol，所以在0～2min

内，以H₂表示的平均反应速率为。

②平衡时氢气的浓度是，CO的平衡浓度是

,所以该温度下的平衡常数为。

③300℃时，将0.50mol CO、1.00mol H₂和1.00 mol CH₃OH充入容积为2L的密闭容器中，此时它们的浓度分别为0.25mol/L、0.50mol/L、、0.50mol/L，因为＞4，所以反应向逆反应方向移动。

④压缩体积，压强增大，平衡向正反应方向移动。选项B是降低生成物浓度，平衡也向正反应方

向移动。充入He，使体系总压强增大，但物质但浓度没有变化，所以平衡不移动。再充入0.20mol

CO和0.58mol H₂，相当于增大体系的压强，平衡向正反应方向移动，所以答案是ABD。

（3）因为反应是放热反应，所以升高温度平衡向逆反应方向移动，但反应速率会加快，所以图

像为

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（14分）

甲醇是一种可再生能源，具有开发和应用的广阔前景，工业上一般可采用如下反应来合成甲醇：2H2(g)+CO(g) CH3OH(g) 下表为不同温度下的平衡常数(K)

（1）该反应的平衡常数表达式K=　　　　　 ，ΔH　　　　　 0(填“>”、“<”或“=”)。

（2）将1 mol的H2 和 1 mol 的 CO充入 1 L 恒容密闭反应器中，达到平衡后，容器内的压强为开始时的60%，求CO的平衡转化率（写出计算过程）。

（3）300℃时，将容器的容积压缩到原来的1/2，在其他条件不变的情况下，对平衡体系产生的影响是

　　　　　　 （填字母）。

A．c（H2）减少

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c(H2)/ c(CH3OH)减小

（4）其他条件相同时，在上述三个温度下分别发生该反应。300℃时，H2的转化率随时间的变化如图所示，请补充完成350℃时H2的转化率随时间的变化示意图。

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工业上采用CO和H2合成再生能源甲醇，反应为：2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)　　 ΔH<0

（1）一定温度下，将1molCO与1molH2通入VL恒容密闭容器中发生反应。

①该反应能自发进行的条件是______（填“高温”、“低温”或“任意温度”）

②下列说法正确的是______。

A.v正(H2)=2v逆(CO)时，反应达到化学平衡状态

B.达到平衡时CO与H2的转化率相等

C.恒温恒压，往原料气中通入少量稀有气体，CO的转化率会降低

D.该反应的正反应活化能大于逆反应活化能

③图1为温度对H2合成甲醇反应的影响，请从反应速率和平衡的角度分析725℃以后H2百分含量随时间增长呈现该变化趋势的原因______。

（2）在恒温T、恒压P的条件下，将3.0molCO与4.5molH2通入容积可变的密闭容器中。达平衡时容器的体积为2L，CO的转化率为50%。

①此反应的正、逆反应速率与浓度的关系为v正=k正c(CO)·c2(H2)，v逆=k逆c(CH3OH)，其中k正、k逆为速率常数。在温度T下k正、k逆的关系式为k正=_____k逆。

②若平衡时，在t0时刻再向容器中通入9.0molCO，在图2中画出充入CO后的v正、v逆随时间变化的图像_____。

（3）研究证实，CO2也可在酸性水溶液中通过电解生成甲醇，请写出生成甲醇的电极反应式______。

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Ⅰ：工业上用CO₂和H₂在一定条件发生如下反应合成甲醇并放出大量的热：CO₂(g)+3H₂(g)CH₃OH(g)+H₂O(g) ΔH₁    回答下列问题。

（1）已知：2H₂(g)+O₂(g)=2H₂O(g)   ΔH₂

则反应2CH₃OH(g)+3O₂(g)=2CO₂(g)+4H₂O(g)  ΔH=________（用含ΔH₁、ΔH₂表示）

（2）若反应温度升高，CO₂的转化率________ (填“增大”“减小”或“不变”）。

（3）写出在酸性环境中，甲醇燃料电池中的正极反应方程式________

Ⅱ：生产甲醇的原料H₂可用如下方法制得：CH₄(g) + H₂O(g)  CO(g) + 3H₂(g)，一定温度下，将2 mol CH₄和4 mol H₂O通入容积为10L的密闭反应室中，反应中CO的物质的量浓度的变化情况如图所示，请回答下列问题：

（4）反应进行到4分钟到达平衡。请计算从反应开始到刚刚平衡，平均反应速率v(H₂)为________；并求此反应在此温度下的平衡常数（在答题卡对应的方框内写出计算过程）。

（5）在第5分钟时将容器的体积瞬间缩小一半后，若在第8分钟时达到新的平衡（此时CO的浓度约为0.25 mol·L^—1 ），请在图中画出第5分钟后H₂浓度的变化曲线。

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甲醇是一种新型燃料，甲醇燃料电池即将从实验室走向工业化生产。工业上一般以CO和H2为原料合成甲醇，该反应的热化学方程式为： CO(g)+ 2H2(g) CH3OH(g)　　 △H1＝－116 kJ·mol－1

（1）已知：　　 △H2＝－283 kJ·mol－1

　　　　　 △H3＝－242 kJ·mol－1

则表示1mol气态甲醇完全燃烧生成CO 2和水蒸气时的热化学方程式为：

_______________________________________________；

（2）在容积为1L的恒容容器中，分别研究在230℃、250℃、 270℃三种温度下合成甲醇的规律。右图是上述三种温度下不同的H2和CO的起始组成比（起始时CO的物质的量均为1mol）与CO平衡转化率的关系。请回答：

①在上述三种温度中，曲线Z对应的温度是__________

②利用图中a点对应的数据，计算出曲线Z在对应温度下CO(g)+ 2H2(g) CH3OH(g)的平衡常数K=_____________________。

（3）在某温度下，将一定量的CO和H2投入10L的密闭容器中，5min时达到平衡，各物质的物质的浓度(mol•L-1)变化如下表所示：

若5min～10min只改变了某一条件，所改变的条件是_________________________；且该条件所改变的量是_______________。

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甲醇是一种新型燃料，甲醇燃料电池即将从实验室走向工业化生产。工业上一般以CO和H2为原料合成甲醇，该反应的热化学方程式为：CO(g)+ 2H2(g) CH3OH(g) △H1=－116 kJ·mol－1

（1）下列措施中既有利于增大反应速率又有利于提高CO转化率的是_____________。

A．随时将CH3OH与反应混合物分离

B．降低反应温度

C．增大体系压强

D．使用高效催化剂

（2）在容积为1L的恒容容器中，分别研究在230℃、250℃、270℃三种温度下合成甲醇的规律。右图是上述三种温度下不同的H2和CO的起始组成比（起始时CO的物质的量均为1mol）与CO平衡转化率的关系。请回答：

①在上述三种温度中，曲线Z对应的温度是　　　　　　　　　　　　

②利用图中a点对应的数据，计算出曲线Z在对应温度下CO(g)+ 2H2(g) CH3OH(g)的平衡常数 K=　　　　　　　　　　　　　　 。

（3）在某温度下，将一定量的CO和H2投入10L的密闭容器中，5min时达到平衡，各物质的物质的浓度(mol•L－1)变化如下表所示：

若5min～10min只改变了某一条件，所改变的条件是　　　　　　 ；且该条件所改变的量是　　　　　　　　　　

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在恒容密闭容器中，由CO合成甲醇：CO(g) + 2H2(g)CH3OH(g)，在其他条件不变的情况下，研究温度对反应的影响，实验结果如下图所示，下列说法正确的是

A．CO合成甲醇的反应为吸热反应

B．处于A点的反应体系从T1变到T2，达到平衡时增大

C．平衡常数K =

D．该反应在T1时的平衡常数比T2时的小

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甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景。

（1）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)              ΔH₁

反应Ⅱ： CO₂(g) ＋ 3H₂(g)   CH₃OH(g)  +  H₂O(g)    ΔH₂

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）。

由表中数据判断ΔH₁________0 （填“＞”、“＝”或“＜”）。

③ 某温度下，将2 mol CO和6 mol H₂充入2L的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得c(CO)＝ 0.2 mol／L，则CO的转化率为________，此时的温度为________（从上表中选择）。

（2）已知在常温常压下：

① 2CH₃OH(l) ＋ 3O₂(g) ＝ 2CO₂(g) ＋ 4H₂O(g)  ΔH₁ ＝ －1275.6 kJ／mol

② 2CO (g)+ O₂(g) ＝ 2CO₂(g)  ΔH₂ ＝ －566.0 kJ／mol

③ H₂O(g) ＝ H₂O(l)   ΔH₃ ＝ －44.0 kJ／mol

写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式：________

（3）某实验小组依据甲醇燃烧的反应原理，

①设计如图所示的电池装置。该电池正极的电极反应为________。

② 工作一段时间后，测得溶液的pH减小，该电池总反应的化学方程式为

。

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