利用含碳化合物合成燃料是解决能源危机的重要方法，已知CO(g)＋2H2(g) = CH3O...

利用含碳化合物合成燃料是解决能源危机的重要方法，已知CO(g)＋2H2(g) = CH3OH(g)反应过程中的能量变化情况如图所示，曲线Ⅰ和曲线Ⅱ分别表示不使用催化剂和使用催化剂的两种情况。下列判断正确的是

A．该反应的ΔH＝＋91 kJ·mol－1

B．加入催化剂，该反应的ΔH变小

C．反应物的总能量大于生成物的总能量

D．如果该反应生成液态CH3OH，则ΔH增大

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利用含碳化合物合成燃料是解决能源危机的重要方法，已知CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)反应过程中的能量变化情况如图所示，曲线Ⅰ和曲线Ⅱ分别表示不使用催化剂和使用催化剂的两种情况。下列判断正确的是（　　 ）

A．该反应的ΔH＝＋91 kJ·mol－1

B．加入催化剂，该反应的ΔH变小

C．反应物的总能量大于生成物的总能量

D．如果该反应生成液态CH3OH，则ΔH增大

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利用含碳化合物合成燃料是解决能源危机的重要方法，已知CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)反应过程中的能量变化情况如图所示，曲线Ⅰ和曲线Ⅱ分别表示不使用催化剂和使用催化剂的两种情况。下列判断正确的是（ ）

A.该反应的ΔH＝＋91 kJ·mol－1

B.加入催化剂，该反应的ΔH变小

C.反应物的总能量大于生成物的总能量

D.如果该反应生成液态CH3OH，则ΔH增大

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二甲醚是一种重要的清洁燃料。合成二甲醚是解决能源危机的研究方向之一。

（1）用CO2和H2可以合成二甲醚(CH3OCH3)

已知：CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)　　 △H1=-90.1kJ/mol

CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)　 △H2=-41.1kJ/mol

2 CH3OH(g) = CH3OCH3(g)+H2O(g)　　 △H3=-24.5kJ/mol

则反应2CO2(g)+6H2(g)= CH3OCH3(g)+3H2O(g)　 △H=________。

（2）二甲醚(CH3OCH3)燃料电池可以提升能量利用率。利用二甲醚酸性介质燃料电池电解200mL饱和食盐水(惰性电极)，电解一段时间后，阴极收集到标况下的氢气2.24L(设电解后溶液体积不变)

①二甲醚燃料电池的正极反应式为_____________，负极反应式为___________。

②请写出电解食盐水的化学方程式_______________________。

③电解后溶液的pH=_________，理论上消耗二甲醚的质量为___________(保留一位小数)。

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（14分）碳和氮的许多化合物在工农业生产和生活中有重要的作用。

（1）用CO₂ 和H₂ 合成CH₃OH具有重要意义，既可以解决环境问题，还可解决能源危机。已知： + =  + 2 △H = －725.5 kJ·mol^－1

2H₂ (g)+O₂(g) = 2H₂O(l)  △H = －565.6 kJ·mol^－1 ，

请写出工业上用CO₂ 和H₂ 合成CH₃OH(l)的热化学方程式：________；

（2）一种新型燃料电池，一极通入空气，一极通入CH₃OH(g)，电解质是掺杂氧化钇（Y₂O₃）的氧化锆（ZrO₂）晶体，在熔融状态下能传导O^2－。则在该熔融电解质中，O^2－向________（ 填“正”或“负”)极移动，电池负极电极反应为：________　　 ；

（3）如图是一个电化学装置示意图。用CH₃OH－空气燃料电池做此装置的电源。如果A是铂电极，B是石墨电极，C是 CuSO₄ 溶液，通电一段时间后，向所得溶液中加入8 g CuO固体后恰好可使溶液恢复到电解前的浓度和pH．则电解过程中收集到标准状况下的气体体积为________；

（4）常温下0.01 mol·L^－1 的氨水中 = 1×10^{－ 6} ，则该溶液的pH为____，溶液中的溶质电离出的阳离子浓度约为________；将 pH = 4的盐酸溶液V₁ L与 0.01 mol·L^－1 氨水V₂ L混合，若混合溶液pH = 7，则V₁ 和V₂ 的关系为：V₁ ________ V₂ （填“>”、“<”或“=”）。

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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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(17分)二甲醚是一种重要的清洁燃料。合成二甲醚是解决能源危机的研究方向之一。

（1）用CO2和H2可以合成二甲醚(CH3OCH3)

（2）已知在一定温度下，以下三个反应的平衡常数为k1、k2、k3：

（3）二甲醚(CH3OCH3)燃料电池可以提升能量利用率。利用二甲醚酸性介质燃料电池电解100mL 1mo1的食盐水(惰性电极)，电解一段时间后，收集到标况下的氢气2.24L(设电解后溶液体积不变)

①二甲醚燃料电池的负极反应式为_____________。

②电解后溶液的PH=_________________________

（4）工业合成氨的反应为：mol-1

已知合成氨反应在某温度下2L的密闭绝热容器中进行，测得数据如下表：

根据表中数据计算：

①0 min～1 min内N2的平均反应速率为_________

②该条件下反应的平衡常数k=________(保留两位小数)

③反应达到平衡后，若往平衡体系中再加入N2、H2、NH3各1mol，化学平衡向_______(填“正向”、“逆向”或“不移动”)，该反应的平衡常数k___________(填“变大”“减小”或“不变”)

（5）常温下，将0.2molHCOOH和0.1molNaOH溶液等体积混合，所得溶液的PH<7，说明HCOOH的电离程度____________HCOONa的水解程度(填“大于”或“小于”)。该溶液中[HCOOH]-[OH-]+[H+]=______mol

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请运用化学反应原理的相关知识研究碳及其化合物的性质。

(1)工业上可利用CO或CO2来制备清洁液体燃料甲醇。已知: 800℃时

反应①:2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)　 △H=-90.8 kJ/mol

反应②:H2(g)+CO2(g)H2O(g)+CO(g)　 △H=+41.2kJ/mol

(1)写出用CO2与H2反应制备甲醇的热化学方程式___________________________________。

(2)对于反应①，在体积一定的密闭容器中按物质的量之比1:2充入CO和H2，测得平衡混合物中CH3OH的体积分数在不同压强下随温度的变化如图1所示。据此判断

①压强P1_____P2(填“>”“<”或“=”，下同)

②平衡常数K(状态C)_____K(状态D)

③反应速率:V逆(状态A)_____V逆(状态B)

(3)对于反应②，在体积一定的密闭容器中加入一定量的H2和CO。进行反应。下列说法正确的是______。

A.若该反应在恒容，绝热的容器中进行，当容器中压强保持不变时表明反应达到平衡状态

B.该反应达到平衡时，向平衡体系中充入一定量的氦气，平衡可能发生移动

C.恒温恒容条件下，若改变反应物的投入量，△H的值不发生变化

D.恒温恒容条件下，若投入气体的总量保持不变，设起始投料比[n(H2)/n(CO2)]=X，当X=2或1/2时，H2O的体积分数不变。

(4)利用光能和光催化剂，可将CO2和H2O(g)转化为CH4和O2。紫外线照射时，在不同催化剂(I、II、III)作用下，CH4产量随光照时间的变化如下图2所示，在0-15h内，对反应催化效果最好的催化剂是____________(填序号)。

(5)一种新利CO燃料电池工作原理如上图3所示，该电池负极电极反应式为______________，电极A处产生的CO2有部分参与循环利用，其利用率为______________________。

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甲醇是重要的化工原料，又可作燃料。

I.工业上利用CO生产燃料甲醇。已知2H2(g)+CO(g) ⇌CH3OH(g)，则：

（1）在恒温恒容的刚性容器中进行该反应，能说明达到平衡状态的是____。(选填字母序号)

a.混合气体密度不再改变

b.混合气体平均摩尔质量不再改变

c.H2、CO、CH3OH的浓度之比为2：1：1

d.单位时间内消耗1molCO的同时生成2molH2

（2）在密闭容器中按物质的量之比为2:1充入H2和CO，测得平衡混合物中CH3OH的体积分数在不同压强下随温度的变化情况如图1所示。

①逆反应速率：v逆(A)__v正(B)(填“>”、“<”或"=”)•

②C点时，H2的平衡转化率为________________，该反应的平衡常数Kp=____kPa－2(用含p2的代数式表达，KP为用气体平衡分压代替气体平衡浓度表示的平衡常数，气体分压=气体总压×气体的物质的量分数)。

II.甲醇水蒸气重整制氢(SRM)系统简单，产物中H2含量高、CO含量低(CO会损坏燃料电池的交换膜)，是电动汽车氢氧燃料电池的理想氢源。反应如下：

反应i(主)：CH3OH(g)+H2O(g) ⇌CO2(g)+3H2(g)　　　　　 △H1=+49kJ·mol－1

反应ii(副)：H2(g)+CO2(g) ⇌CO(g)+H2O(g)　　　　　 △H2=+41kJ·mol－1

温度高于300°C则会同时发生反应iii：CH3OH(g) ⇌ CO(g)+2H2(g)　 △H3

（3）计算△H3=____________.

（4）升温将有利于提高CH3OH转化率，但也存在一个明显的缺点是____________。

（5）催化剂可以改变化学反应速率，但也存在着一种特性叫“催化剂的选择性”。图2为某催化剂条件下，CH3OH转化率、CO生成率与温度的变化关系。随着温度的升高，CO的实际反应生成率与平衡状态生成率相差越来越大的原因是催化剂对____________(填“反应i”或"反应ii”)的选择性低。

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