研究反应过程的热量变化对于生产生活有重要意义。Ⅰ.甲醇是重要的化工原料。利用合成气(主要成...

研究反应过程的热量变化对于生产生活有重要意义。

Ⅰ.甲醇是重要的化工原料。利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在一定条件下合成甲醇。请按要求回答下列问题：

(1)反应CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)在使用和未使用催化剂时，反应过程和能量的对应关系如图所示。下列说法正确的是___(填字母代号)。

A．该可逆反应的正反应为吸热反应

B．断裂反应物中的化学键所吸收的总能量小于形成生成物中的化学键所释放的总能量

C．曲线b是使用了催化剂对应的曲线，且加入催化剂后，反应热变小

(2)CO、CO2和H2在合成过程中发生的主要反应如下：

①CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)　ΔH1＝－99 kJ·mol－1

②CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH2＝－58 kJ·mol－1

③CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)　ΔH3

则ΔH3＝____。

(3)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：

则通入a气体的电极是电池的____(填“正”或“负”)极，其电极反应式为___。

Ⅱ.已知单质硫在通常条件下以S8(斜方硫)的形式存在，而在蒸气状态下，有S2、S4、S6及S8等多种同素异形体，其中S4、S6和S8具有相似的结构特点，其结构如图所示：

(1)在一定温度下，测得硫蒸气的平均摩尔质量为80 g·mol－1，则该蒸气中S2的体积分数不小于_____。

(2)若已知硫氧键的键能为d kJ·mol－1，氧氧键的键能为e kJ·mol－1，S(s)＋O2(g)===SO2(g)ΔH＝－a kJ·mol－1，则S8中硫硫键的键能为_____。

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研究CO、SO2、NO等大气污染气体的综合处理与利用具有重要意义。

（1）以CO或CO2与H2为原料，在一定条件下均可合成甲醇，你认为用哪种合成设计线路更符合“绿色化学”理念：（用化学反应方程式表示）　　　　　　　　　　　　　　 。

（2）如图所示是用于合成甲醇产品中甲醇含量的检测仪。写出该仪器工作时的电极反应式：

负极　　　　　　　　　　　　　　　 ，正极　　　　　　　　　　　　 。

（3）一定条件下，NO2和SO2反应生成SO3（g）和NO两种气体，现将体积比为1:2的NO2和SO2的混合气体置于密闭容器中发生上述反应，下列能说明反应达到平衡状态的是　　　　　　 。（填序号）

A．体系压强保持不变        　　　　　　　 B．混合气体颜色保持不变

C．SO3、NO的体积比保持不变    　　　　 D．每消耗 1 mol SO2，同时生成1 mol NO

当测得上述平衡体系中NO2与SO2体积比为1:6时，则该反应平衡常数K值为　　　　　　　　 ；

（4）工业常用Na2CO3饱和溶液回收NO、NO2气体：

NO+NO2+Na2CO3=2NaNO2+CO2 2NO2+Na2CO3=NaNO3+NaNO2+CO2

若用足量的Na2CO3溶液完全吸收NO、NO2混合气体，每产生标准状况下CO2 2．24L（CO2气体全部逸出）时，吸收液质量就增加4．4g，则混合气体中NO和NO2体积比为　　　　　　 。

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甲醇是重要的化工原料。利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2) 在催化剂的作用下合成甲醇，可能发生的反应如下:

I.CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)　 △H1=-41.0kJ/mol

II. CO(g) +2H2(g)CH3OH(g) 　　 △H2=-90. 0kJ/mol

III.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)　 △H3

回答下列问题:

（1）则△H3=______，在以上制备甲醇的两个反应中，反应II优于反应III，其原因为______。

（2）一定化例的合成气在装有催化剂的反应器中反应12小时，体系中甲醇的产率和催化剂的催化活性与温度的关系如图1所示。

当温度为470K时，图中P点_____(填“是”或“不是”)处于平衡状态。490K之后，甲醇产率下降的原因是____________。

（3）图2 为一定比例的CO2、H2，CO、H2，CO、CO2、.H2条件下甲醇生成速率与温度的关系。

①490K时，根据曲线a、c 判断合成甲醇的反应机理是______(填“A"或“B").

A. 　　 B.

②490K时，曲线a 与曲线b相比，CO的存在使甲醇生成速率增大，结合反应I、III分析原因______________________。

（4）研究证实，CO2 也可在酸性水溶液中通过电解生成甲醇，则生成甲醇的电极反应式为_____。

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（14分）甲醇是重要的化工原料，又可作为燃料。利用合成气（主要成分为CO、CO2和H2）在催化剂的作用下合成甲醇，发生的主反应如下：

① CO(g) + 2H2(g)CH3OH(g)　　　　　　　　　　 △H1

② CO2(g) + 3H2(g)CH3OH（g）+ H2O(g)　　　 △H2

③ CO2(g) + H2(g)CO(g) + H2O(g)　　　　　　 △H3

回答下列问题：

（1）已知

则△H1=　　　　　　 kJ.mol-1

（2）图1中能正确表现反应①的平衡常数K随温度变化关系的曲线为　　　 　　　　　 （填曲线标记字母），判断理由是　　　　　　　　　　　　　　　　 。

（3）合成气的组成n(H2)/n(CO+CO2)=2.60时体系中的CO平衡转化率（α）与温度和压强的关系如图2所示。α(CO)值随温度升高而　　　　　　 （填“增大”或“减小”）原因是　　　　　　　　　　　　　 。

图2中的压强由大到小为　　　　　　　　 ，判断理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

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甲醇是重要的化工原料。利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂的作用下合成甲醇，可能发生的反应如下：

①CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH1

②CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)　ΔH2

③CH3OH(g)CO(g)+2H2(g)　ΔH3

（1）已知反应②中相关化学键键能数据如下：

由此计算ΔH2＝____kJ·mol－1。已知ΔH3＝＋99kJ·mol－1，则ΔH1＝____kJ·mol－1。

（2） 一定比例的合成气在装有催化剂的反应器中反应12小时。体系中甲醇的产率和催化剂的催化活性与温度的关系如图所示。

①温度为470K时，图中P点____(填“是”或“不是”)处于平衡状态，490K之后，甲醇产率随温度升高而减小的原因除了升高温度使反应①平衡逆向移动以外，还有___________________________________________________________、______________________________________________________________________。

②一定能提高甲醇产率的措施是______。

A．增大压强　　　　　　　　　　 B．升高温度　　　　 　　 C．选择合适催化剂　　　　　　　　　　 D．加入大量催化剂

（3）如图为一定比例的CO2+H2，CO+H2、CO/CO2+H2条件下甲醇生成速率与温度的关系。

①490K时，根据曲线a、c判断合成甲醇的反应机理是______(填I或II)

Ⅰ．CO2COCH3OH　　　　　　　　

II．COCO2 CH3OH＋H2O

②490K时，曲线a与曲线b相比，CO的存在使甲醇生成速率增大，从平衡移动的角度，结合反应①、②分析原因___________________________。

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甲醇是重要的化工原料。利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂的作用下合成甲醇，可能发生的反应如下：

i CO2(g)+ 3H2(g) CH3OH(g)+ H2O(g)　　 ∆H1=Q kJ·mol-1

ii. CO2(g)+ H2(g) CO(g)+H2O(g)　　　　 ∆H2=+41 kJ·mol-1

iii. CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)　　　　　　 ∆H3=− 99 kJ·mol-1

回答下列问题：

（1）Q=_________

（2）图中能正确反映平衡常数K3(反应iii的平衡常数)随温度变化关系的曲线为__（填字母）

（3）如图为单位时间内CO2+H2、CO+ H2、CO/CO2+H2三个条件下生成甲醇的物质的量浓度与温度的关系(三个条件下通入的CO、CO2和H2的物质的量浓度相同)。490K时，根据曲线a、c判断合成甲醇时主要发生的反应为________(填“i”或“iii”)；由曲线a可知，甲醇的量先增大后减小，其原因是_________________________________。

（4）如图是以NaOH溶液为电解质溶液的甲醇燃料电池:电极a的反应式为____________，若隔膜为阳离子交换膜，则每转移6mol电子，溶液中有_______mol Na+向____________(填“正极区”或“负极区")移动。

（5）CO2经催化加氢也可以生成低碳烃，主要有两个竞争反应：

反应I:CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g)

反应II :2CO2(g)+6H2(g) C2H4(g)+4H2O(g)

在1L恒容密闭容器中充入2molCO2和4molH2测得平衡时有关物质的物质的量随温度变化如图所示。T1℃时,CO2的转化率为______。T1℃时，反应I的平衡常数K=_________(保留三位有效数字)。

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甲醇是重要的化工原料。利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂的作用下合成甲醇，发生的主要反应如下：

① CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　　　　　　 ΔH1 ＝－99kJ·mol－1

② CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　 ΔH2＝－58 kJ·mol－1

③ CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)　　　　 ΔH3

（1）CO2的电子式是________________。

（2）ΔH3＝______kJ·mol－1，②反应正向的熵变ΔS______0(填“＞”“＜”或“＝”)。

（3）在容积为2 L的密闭容器中，充入一定量CO2和H2合成甲醇(上述②反应)，在其他条件不变时，温度T1、T2对反应的影响图像如图。

①温度为T1时，从反应到平衡，生成甲醇的平均速率为v(CH3OH)＝_____ mol·L－1·min－1。

②图示的温度T1______T2（填写“>”、“<”或“=”）

（4）T1温度时，将2 mol CO2和6 mol H2充入2 L密闭容器中，充分反应(上述②反应)达到平衡后，若CO2转化率为50%，此时容器内的压强与起始压强之比为________；反应②在该温度达到平衡时，其平衡常数的数值为_______。

（5）若反应②在原电池条件下实现，请写出酸性条件下惰性电极上由CO2生成CH3OH的电极反应式：____________________,该电极为原电池的_______极。

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甲醇是重要的化工原料。利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂的作用下合成甲醇，发生的主要反应如下：

① CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　　　　　　 ΔH1 ＝－99kJ·mol－1

② CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　 ΔH2＝－58 kJ·mol－1

③ CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)　　　　 ΔH3

（1）CO2的电子式是________________。

（2）ΔH3＝______kJ·mol－1，②反应正向的熵变ΔS______0(填“＞”“＜”或“＝”)。

（3）在容积为2 L的密闭容器中，充入一定量CO2和H2合成甲醇(上述②反应)，在其他条件不变时，温度T1、T2对反应的影响图像如图。

①温度为T1时，从反应到平衡，生成甲醇的平均速率为v(CH3OH)＝_____ mol·L－1·min－1。

②图示的温度T1______T2（填写“>”、“<”或“=”）

（4）T1温度时，将2 mol CO2和6 mol H2充入2 L密闭容器中，充分反应(上述②反应)达到平衡后，若CO2转化率为50%，此时容器内的压强与起始压强之比为________；反应②在该温度达到平衡时，其平衡常数的数值为_______。

（5）若反应②在原电池条件下实现，请写出酸性条件下惰性电极上由CO2生成CH3OH的电极反应式：____________________,该电极为原电池的_______极。

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(1)甲醇既是重要的化工原料，又可作为燃料，利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂作用下合成甲醇，发生的主要反应如下：

①CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) ΔH1

②CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH2

③CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH3

回答下列问题：

已知反应①中相关的化学键键能数据如下：

由此计算ΔH1＝________kJ·mol－1；已知ΔH2＝－58 kJ·mol－1，则ΔH3＝________kJ·mol－1。

(2)烟气(主要污染物SO2、NOx)经O3预处理后用CaSO3水悬浮液吸收，可减少烟气中SO2、NOx的含量。O3氧化烟气中SO2、NOx的主要反应的热化学方程式为：

NO(g)＋O3(g)===NO2(g)＋O2(g)　 ΔH＝－200.9 kJ·mol－1

NO(g)＋O2(g)===NO2(g)　 ΔH＝－58.2 kJ·mol－1

SO2(g)＋O3(g)===SO3(g)＋O2(g)　 ΔH＝－241.6 kJ·mol－1

则反应3NO(g)＋O3(g)===3NO2(g)的ΔH＝________kJ·mol－1。

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甲醇是重要的化工原料。利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂的作用下合成甲醇,可能发生的反应如下：

i. CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)　　　 △H1

ii. CO2(g)+ H2(g)CO(g)+H2O(g)　　　　　　 △H2

iii. CH3OH(g)CO(g) +2H2(g)　　　　　　　　 △H3

回答下列问题：

(1)已知反应ⅱ中相关化学键键能数据如下：

由此计算△H2=__________kJ·mol－1。已知△H3=99kJ·mol－1,则△H1=_________kJ·mol－1。

(2)一定比例的合成气在装有催化剂的反应器中反应12小时。体系中甲醇的产率和催化剂的催化活性与温度的关系如图1所示。

①温度为470K时,图中P点_______ (填“是”或“不是”)处于平衡状态。在490K之前,甲醇产率随着温度升高而增大的原因是_______;490K之后,甲醇产率下降的原因是_______。

②一定能提高甲醇产率的措施是______________。

A.增大压强　　 B,升高温度　　 C.选择合适催化剂　　 D.加入大量催化剂

(3)图2为一定比例的CO2/H2，CO/H2、CO/CO2/H2条件下甲醇生成速率与温度的关系。

①490K时,根据曲线a、c判断合成甲醇的反应机理是_________ (填“I”或“II")。

②490K时,曲线a与曲线b相比,CO的存在使甲醇生成速率增大,从热力学与动力学角度,并结合反应i、ⅱ分析原因_________。

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