甲醇是一种重要的化工原料和新型燃料。(1)工业上一般以CO和H2为原料在密闭容器中合成甲醇...

甲醇是一种重要的化工原料和新型燃料。

(1)工业上一般以CO和H2为原料在密闭容器中合成甲醇：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH＝－90.8 kJ·mol－1。在容积为1 L的恒容容器中，分别研究在230 ℃、250 ℃和270 ℃三种温度下合成甲醇的规律。下图是上述三种温度下H2和CO的起始组成比(起始时CO的物质的量均为1 mol)与CO平衡转化率的关系，则曲线Z对应的温度是________；该温度下上述反应的化学平衡常数为________；

(2)下图是甲醇燃料电池工作的示意图，其中A、B、D均为石墨电极，C为铜电极。工作一段时间后，断开K，此时A、B两极上产生的气体体积相同。

I.甲中负极的电极反应式为_________　　　　　　 _______

II．乙中反应的化学方程式为______　　　　　　　　　 __　　　　　　 ________；A极析出的气体在标准状况下的体积为________________。

III．丙装置溶液中金属阳离子的物质的量与转移电子的物质的量变化关系如下图，则图中②线表示的是________的变化；反应结束后，要使丙装置中金属阳离子恰好完全沉淀，需要________ mL 5.0 mol·L－1 NaOH溶液。

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CH3OH是一种重要的化工原料。工业上常以CO和H2的混合气体为原料制备甲醇，其反应方程式为CO+2H2⇌CH3OH。

(1)一定条件下向2 L的密闭容器中通入一定量的CO和H2使其发生上述反应，n(CO)随时间的变化如下表所示:

①平均反应速率最大的时间段:___________min(填 “0~1”、“1~2” 、“2~3”“3~4”或“4~5”)。

②从反应开始到3 min末，氢气的平均反应速率v(H2)=______________mol·L-1·min-1

③能够判断该反应达到平衡的是________(填字母) 。

a.v逆(CO)=2v正(H2)

b.CO、H2和CH3OH三种物质的浓度相等

c.CH3OH分解的速率和CH3OH生成的速率相等

d.相同时间内消耗1molCO，同时消耗1molCH3OH

④工业上用CO和H2为原料制备甲醇的过程中，会有副产物二甲醚(CH3OCH3)生成，写出该反应的化学方程式:__________.

(2)甲醇燃料电池是目前开发最成功的燃料电池之一，这种燃料电池由甲醇、氧气、KOH溶液构成，电池总反应为2CH3OH+3O2+4OH-=2+ 6H2O，其装置图下图所示。

①电极a为电池的_______(填 “正极”或“负极”)

②电极b的电极反应式:________。

③电极C的电极反应式:________。

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（6分）甲烷、一氧化碳和氢气、甲醇等既是重要的燃料也是重要的化工原料。

已知：

①2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　 ΔH1＝－571.6 kJ·mol－1

②CH4(g)＋O2(g)===CO(g)＋2H2(g)　 ΔH2＝－36 kJ·mol－1

③CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)　 ΔH3＝＋216 kJ·mol－1

（1）氢气的燃烧热为________，写出甲烷不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式： ________________。

（2）现有1 mol由H2O(g)与O2组成的混合气体，且O2的体积分数为x，将此混合气体与足量CH4充分反应。当x＝________时，反应②与③放出(或吸收)的总能量为0。若②反应过程中能量转化过程如图所示，下列有关说法中正确的是________。

A．E1＝36 kJ　 　　　　　　　　　 B．E2＝36 kJ

C．E1－E2＝36 kJ 　　　　 　　 D．E3－E1＝36 kJ

（3）工业上可通过CO和H2化合制得CH3OH：CO(g)＋2H2(g)＝CH3OH(g) ΔH1(CO结构式为C≡O)。又知某些化学键的键能(断开1 mol化学键时所需要的最低能量)数值如下表：

则ΔH1＝_______，在相应的反应条件下，将1 mol CO(g)与足量H2混合充分反应后，放出或吸收的热量　　　　 △H1。（用＞，＜或＝填空）

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甲烷、一氧化碳和氢气、甲醇等既是重要的燃料也是重要的化工原料。已知：

①2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH1＝－571.6 kJ·mol－1

②CH4(g)＋O2(g)===CO(g)＋2H2(g) ΔH2＝－36 kJ·mol－1

③CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g) ΔH3＝＋216 kJ·mol－1

（1）氢气的燃烧热为________________，写出甲烷不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式：____________________________。

（2）现有1 mol由H2O(g)与O2组成的混合气体，且O2的体积分数为x，将此混合气体与足量CH4充分反应。当x＝____________时，反应②与③放出(或吸收)的总能量为0。若②反应过程中能量转化过程如图所示，下列有关说法中正确的是________。

A．E1＝36 kJ 　　　　　　　　 B．E2＝36 kJ

C．E1－E2＝36 kJ 　　　　　　　　 D．E3－E1＝36 kJ

（3）工业上可通过CO和H2化合制得CH3OH：CO(g)＋2H2(g)=CH3OH(g) ΔH1(CO结构式为C≡O)。又知某些化学键的键能(断开1 mol化学键时所需要的最低能量)数值如下表：

则ΔH1＝____________________。

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开发、使用清洁能源发展“低碳经济”正成为科学家研究的主要课题。氢气、甲醇是优质的清洁燃料，可制作燃料电池。

(1)工业上一般可采用如下反应来合成甲醇：2H2(g)+CO(g)CH3OH(g) △H= -90.8kJ•mol-1。

①某温度下，将2mol CO和6mol H2充入2L的密闭容器中，充分反应10min后，达到平衡时测得c(CO)=0.2mol/L，则CO的转化率为____，以CH3OH表示该过程的反应速率v(CH3OH)=______。

②要提高反应2H2(g)+CO(g)⇌CH3OH(g)中CO的转化率，可以采取的措施是_______。

a．升温　　　　　　　　　 b．加入催化剂　　　　 c．增加CO的浓度　　　 d．加入H2　　　 e．加入惰性气体　　　 f．分离出甲醇

(2)①氢氧燃料电池是一种高效无污染的清洁电池它分碱性(用KOH做电解质)和酸性(用硫酸做电解质)燃料电池。如果是酸性燃料电池，则正极反应方程式是____________。

②科研人员设想用如图原电池装置生产硫酸，则负极的电极反应式为__________。

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（19分）工业上一般在恒容密闭容器中用H₂和CO生产燃料甲醇，反应方程式为

CO（g）+2H₂（g）CH₃OH（g）△H

（1）下表所列数据是反应在不同温度下的化学平衡常数（K）。

①由表中数据判断△H________0（填“>”、“=”或“<“）

②某温度下，将2molCO和6molH₂充入2L的密闭容器中，充分反应后，达到平衡时测得c（CO）=0.2mol/L，则CO的转化率为，此时的温度为________。

（2）在100℃ 压强为0.1 MPa条件下,容积为V L某密闭容器中a mol CO与 2a mol H₂在催化剂作用下反应生成甲醇，达平衡时CO的转化率为50%，则100℃该反应的的平衡常数K=________(用含a、V的代数式表示并化简至最简单的形式)。此时保持温度容积不变，再向容器中充入a mol CH₃OH（g），平衡_____________（向正反应方向、向逆反应方向）移动，再次达到新平衡时，CO的体积分数________。（减小、增大、不变）

（3）要提高CO的转化率，可以采取的措施是________。

A．升温            B．加入催化剂  C．增加CO的浓度

D．恒容充入H₂         E．恒压充入惰性气体        F．分离出甲醇

（4）判断反应达到平衡状态的依据是（填字母序号，下同）________。

A．生成CH₃OH的速率与消耗CO的速率相等

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．CH₃OH、CO、H₂的浓度都不再发生变化

（5）300°C，在容积相同的3个密闭容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温、恒容，测得反应达到平衡的有关数据如下：

请选择正确的序号填空（不定项选择）

①  c₁、c₂、c₃的关系表达正确的为______

A  c₃>2c₁      B c₁<c₃<2c₁      C c₁=c₂

②p₁、p₂、p₃的关系不正确的为________

A  p₁=p₂      B  p₂<p₃<2p₂       C  p₃>2p₂

③       a₁、a₂、a₃的关系表达不正确的为________

A  a₁=a₂       B a₃< a₂      C  a₁+a₂=1

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（21分）工业上一般在恒容密闭容器中用H₂和CO生产燃料甲醇，反应方程式为

CO（g）+2H₂（g）CH₃OH（g）△H

（1）下表所列数据是反应在不同温度下的化学平衡常数（K）。

①由表中数据判断△H________0（填“>”、“=”或“<“）

②某温度下，将2molCO和6molH₂充入2L的密闭容器中，充分反应后，达到平衡时测得c（CO）=0.2mol/L，则CO的转化率为________，此时的温度为________。

（2）在100℃ 压强为0.1 MPa条件下,容积为V L某密闭容器中a mol CO与 2a mol H₂在催化剂作用下反应生成甲醇，达平衡时CO的转化率为50%，则100℃该反应的的平衡常数K=________(用含a、V的代数式表示并化简至最简单的形式)。此时保持温度容积不变，再向容器中充入a mol CH₃OH（g），平衡_____（向正反应方向、向逆反应方向）移动，再次达到新平衡时，CO的体积分数________。（减小、增大、不变）

（3）要提高CO的转化率，可以采取的措施是________。

A．升温                    B．加入催化剂                        C．增加CO的浓度

D．恒容充入H₂         E．恒压充入惰性气体        F．分离出甲醇

（4）判断反应达到平衡状态的依据是（填字母序号，下同）________。

A．生成CH₃OH的速率与消耗CO的速率相等

B．混合气体的密度不变

C．混合气体的相对平均分子质量不变

D．CH₃OH、CO、H₂的浓度都不再发生变化

（5）300°C，在容积相同的3个密闭容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温、恒容，测得反应达到平衡的有关数据如下：

请选择正确的序号填空（不定项选择）

（1）c₁、c₂、c₃的关系表达正确的为______

A  c₃>2c₁      B c₁<c₃<2c₁      C c₁=c₂

（2）a、b、c的关系表达正确的为________

A   c<2|△H|   B  a+b=|△H|   C  c=2b

（3）p₁、p₂、p₃的关系不正确的为________

A  p₁=p₂      B  p₂<p₃<2p₂       C  p₃>2p₂

（4）a₁、a₂、a₃的关系表达不正确的为________

A  a₁=a₂       B a₃< a₂      C  a₁+a₂=1

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甲醇（CH3OH）是重要的溶剂和替代燃料，工业常以CO和H2的混合气体为原料一定条件下制备甲醇。

（1）甲醇与乙醇互为　　　　　　　　 ；完全燃烧时，甲醇与同物质的量的汽油（设平均组成为C8H18）消耗O2量之比为　　　　 。

（2）工业上常用“水煤气法”获得CO和H2，其反应原理如下：

C(s) + H2O(g) CO(g) + H2(g)　 CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g)

某水煤气样品中含0.2LCO、0.5LCO2，则该样品中含H2　　　　　　 L。

（3）工业上还可以通过下列途径获得H2，其中节能效果最好的是　　　　 。　

A. 高温分解水制取H2：2H2O2H2↑+ O2↑

B. 电解水制取H2：2H2O2H2↑+ O2↑

C. 甲烷与水反应制取H2：CH4 + H2O3H2 + CO

D. 在光催化剂作用下，利用太阳能分解水制取H2：2H2O2H2↑+ O2↑

（4）在2L的密闭容器中充入1molCO和2molH2，一定条件下发生反应：CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) 测得CO和CH3OH(g)浓度变化如图所示。

① 从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率v(H2)=　　 mol·(L·min)—1。

② 能够判断该反应达到平衡的是　　 （填选项）。

A．CO、H2和CH3OH三种物质的浓度相等

B．密闭容器中混合气体的密度不再改变

C．CH3OH分解的速率和CH3OH生成的速率相等

D．相同时间内消耗1 mol CO，同时消耗1 mol CH3OH

（5）为使合成甲醇原料的原子利用率达100%，实际生产中制备水煤气时还使用CH4，则生产投料时，n(C)∶n(H2O)∶n(CH4)＝　　　　　　 。

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甲醇(CH3OH)是重要的溶剂和替代燃料，工业上常以CO和H2的混合气体为原料在一定条件下制备甲醇。

(1)工业上可以通过下列途径获得H2，其中节能效果最好的是___________。

A.高温分解水制取H2: 2H2O2H2↑+ O2↑

B.电解水制取H2: 2 H2O2H2↑+ O2↑

C. 甲烷与水反应制取H2: CH4+ H2O 3H2+ CO

D. 在光催化剂作用下，利用太阳能分解水制取H2: 2H2O 2H2↑+ O2↑

(2)在2L的密闭容器中充入1mo1 CO和2mol H2，一定 条件下发生反应; CO(g) +2H2(g) CH3OH(g)，测得CO和CH3OH(g)的物质的量随时间的变化如下图所示。

①从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率v(H2)=_____，平衡时氢气的体积分数为____。

②能够判断该反应达到平衡的是______。

A.  CO、H2和CH3OH三种物质的浓度相等　　

B. 密闭容器中混合气体的密度不再改变

C. 密闭容器中混合气体的平均相对分子质量不再改变

D. 相同时间内消耗1mo1CO，同时消耗1mol CH3OH

(3)为使合成甲醇原料的原子利用率达到100%， 实际生产中制备水煤气时还需使用CH4，则生产投料时，n(C) : n(H2O) : n(CH4)=__________。

(4)据报道，最近摩托罗拉公司研发了一种由甲醇和氧气以及强碱做电解质溶液的新型手机电池，电量是现用镍氢电池和锂电池的10倍，可连续使用一个月才充电一次。假定放电过程中，甲醇完全氧化产生的二氧化碳被充分吸收生成CO32-。则该电池负极的电极反应式为__________________，电池放电过程中溶液的pH将_____(填“下降”、“上升”或“不变”)。

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