C1化学又称一碳化学,研究以含有一个碳原子的物质为原料合成工业产品的有机化学及工艺，因其在...

C1化学又称一碳化学,研究以含有一个碳原子的物质为原料合成工业产品的有机化学及工艺，因其在材料科学和开发清沽燃料方面的重要作用已发展成为一门学科。燃煤废气中的CO、CO2均能转化为基础化工原料、清洁能源甲醇：

①3H2(g)+CO2(g)  CH3OH (g) + H2O(l)　　 △H1

②CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)　　　　　　　 △H2

Ⅰ．已知：18g水蒸气变成液态水放出44KJ的热量。

则△H1_____________________

Ⅱ．一定条件下，在恒容的密闭容器中投入1molCO 和2mol H2，反应②在催化剂作用下充分反应，CH3OH在平衡混合气中的体积分数在不同压强下随温度的变化如图l所示：

（1）图中压强的相对大小是P1______P2（填“>”“<”或“=”），判断的理由是________

（2）A、B、C三点的化学平衡常数的相对大小K(A)______K(B)_____ K(C)（填“>”“<”或“=”) ，计算C点的压强平衡常数Kp=__________（用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×体积分数）

（3）300℃，P2条件下，处于E点时V正________V逆（填“>”“<”或“=”）

（4）某温度下，不能说明该反应己经达到平衡状态的是______________。

a．容器内的密度不再变化

b. 速率之比v(CO):v(H2): v(CH3OH）=l: 2:l

c．容器内气体体积分数不再变化

d. 容器内混合气体的平均相对分子质量不再变化

e．容器内各组分的质量分数不再变化

（5）反应开始至在C点达平衡，各物质的浓度随时间变化曲线如图2所示，保持温度不变，t1时改变条件为_________，此时平衡_______。（填“正向移动”“逆向移动”“不移动” )

Ⅲ.工业上可通过甲醛羰基化法制取甲酸甲酯，25℃时，其反应的热化学方程式为：CH3OH(g)+CO(g) HCOOCH3(g)，部分研究如下图所示：

①根据反应体系的压强对甲醇转化率的影响并综合考虑生产成本因素的是_____（填下列序号字母）

a. 3.5×106Pa　　　　　　　　 b. 4.0×106Pa　　　　　　　 c. 5.0×106Pa

②用上述方法制取甲酸甲酯的实际工业生产中，采用的温度是80℃，其理由是_______

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“一碳化学”是指以研究分子中只含有一个碳原子的化合物(如CO、CO2、CH3OH等)为原料合成一系列化工产品的化学。

(一)工业上，在Cu2O/ZnO作催化剂的条件下发生反应：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)　 ΔH

(1)已知：CH3OH(l)=CH3OH (g)　 ΔH=+35.2 kJ·mol-1，根据下表：

反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的ΔH=_____ kJ·mol-1。

(2)向2L恒容密闭容器中通入1molCO(g)和2molH2(g)，发生反应合成甲醇，反应过程中n(CH3OH)与时间(t)及温度的关系如图所示。在500℃恒压条件下，请在图中画出反应体系中n(CH3OH)与时间(t)变化总趋势图________。

(二)CO2和H2在催化剂Cu/ZnO作用下可发生两个平行反应：

反应I：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)　 ΔH1= -48.5kJ·mol-1

反应II：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)　　　　 ΔH2= +41.2kJ·mol-1

(3)控制CO2和H2初始投料比为1:3时，温度对CO2平衡转化率及甲醇和CO的产率的影响如图所示：

①由图可知温度升高CO产率上升，其主要原因是_____。

②由图可知获取甲醇最适宜的温度是_____。

(4)控制CO2和H2初始投料比为1:1.6，在300℃时，反应I已达到平衡状态，CO2的转化率为50%，甲醇的选择性为60%，此时容器体积为1.0L，若CO2初始加入量为2.0mol，则反应I的平衡常数是_____。

(三)以甲醇为主要原料电化学合成碳酸二甲酯[(CH3O)2CO]的反应原理如下：4CH3OH+2CO+O22(CH3O)2CO+2H2O

(5)由图可知B极为电源_____(填“正”或“负”)极，阳极电极反应式是_____。

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随着能源与环境问题越来越被人们关注，碳一化学（Ｃ1化学）成为研究的热点。“碳一化学”即以单质碳及ＣＯ、、、等含一个碳原子的物质为原料合成工业产品的化学与工艺。

（1）将转化成有机物可有效实现碳循环。转化成有机物的例子很多，如：

a．　　

b．

c．　

d．

在以上属于人工转化的反应中，原子利用率最高的是　　　　 （填序号）。

（2）CO可用于合成甲醇。在压强0.1MPa条件下，在体积为bL的密闭容器中充入和，在催化剂作用下合成甲醇：。平衡时CO的转化率与温度、压强的关系如图。

①该反应属于　　　　 反应（填“吸热”或“放热”）。若一个可逆反应的平衡常数值很大，对此反应的说法正确的是　　 （填序号）。

a．反应使用催化剂意义不大

b．该反应发生将在很短时间内完成

c．该反应达到平衡时至少有一种反应物百分含量很小

d．该反应一定是放热反应

②时，该反应的平衡常数　　　　　 (用的代数式表示)。

（3）二甲醚（）被称为21世纪的新型燃料，也可替代氟利昂作制冷剂等，对臭氧层无破坏作用。工业上可利用煤的气化产物（水煤气）合成二甲醚。

①工业上利用水煤气合成二甲醚的三步反应如下：

a． 　

b．

c．

总反应：的　　　 　　　　 。

②对于反应b，在温度和容积不变的条件下，能说明该反应已达到平衡状态的是　　　 （填字母）。

a．

b．容器内压强保持不变

c．的浓度保持不变

d．的消耗速率与的消耗速率之比为

（4）以KOH溶液为电解质，用二甲醚-空气组成燃料，其中负极的电极反应式为　　　　 。

（5）C1化合物在治理汽车尾气方面也大有可为，如CO、等在一定条件下均可以与氮氧化物生成无污染的物质。写出CO与氮氧化物（NO）在有催化剂的条件下反应的化学方程式　　　　 　　　 。

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随着能源与环境问题越来越被人们关注，碳-化学(C1化学)成为研究的热点。“碳一化学”即以单质碳及CO、CO2、CH4、CH3OH等含一个碳原子的物质为原料合成工业产品的化学与工艺．

（1）将CO2转化成有机物课有效实现碳循环。CO2转化成有机物的例子很多，如：

a.6CO2+6H2OC6H12O6+6O2

b.CO2+3H2OCH3OH+H2O

c.CO2+CH4CH3COOH

d.2CO2+6H2CH2=CH2+4H2O

在以上属于人工转化的反应中，原子利用率最高的是_______（填序号）。

（2）CO可用于合成甲醇。在压强0.1MPa条件下，在体积为bL的密闭容器中充入和，在催化剂作用下合成甲醇：CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)。平衡时CO的转化率与温度、压强的关系如图。

①该反应属于_______反应（填“吸热”或“放热”）。若一个可逆反应的平衡常数K值很大，对此反应的说法正确的是____（填序号）。

a.反应使用催化剂意义不大

b.该反应发生将在很短时间内完成

c.该反应达到平衡时至少有一种反应物百分含量很小

d.该反应一定是放热反应

②100℃时，该反应的平衡常数K=________(用a,b的代数式表示)。

（3）二甲醚（CH3OCH3）被称为21世纪的新型燃料，也可替代氟利昂作制冷剂等，对臭氧层无破坏作用。工业上可利用煤的气化产物（水煤气）合成二甲醚。

①工业上利用水煤气合成二甲醚的三步反应如下：

a.2H2(g)+CO(g)⇌CH3OH(g)　 △H1=-90.8kJ•mol-1

b.2CH3OH(g)⇌CH3OCH3(g)+H2O(g)△H2=-23.5kJ•mol-

c.CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g0+H2(g)△H3=-41.3kJ•mol

总反应：3H2(g)+3CO(g)⇌CH3OCH3(g)+CO2(g)的△H=___．

②对于反应b，在温度和容积不变的条件下，能说明该反应已达到平衡状态的是_____（填字母）。

a.n(CH3OH)=n(CH3OCH3)=n(H2O)

b.容器内压强保持不变

c.H2O(g)的浓度保持不变

d.CH3OH的消耗速率与CH3OCH3的消耗速率之比为2:1

（4）以KOH溶液为电解质，用二甲醚-空气组成燃料，其中负极的电极反应式为_______。

（5）碳化合物在治理汽车尾气方面也大有可为，如CO、CH4等在一定条件下均可以与氮氧化物生成无污染的物质。写出CO与氮氧化物（NOx）在有催化剂的条件下反应的化学方程式____________。

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（15分）“C1化学”是指以碳单质或分子中含1个碳原子的物质（如CO、CO2、CH4、CH3OH、

HCOOH等）为原料合成工业产品的化学工艺，对开发新能源和控制环境污染有重要意义。

（1）一定温度下，在两个容积均为2 L的密闭容器中，分别发生反应：

CO2（g） + 3H2（g）CH3OH（g） + H2O（g）　 △H =﹣49.0 kJ/mol。相关数据如下：

请回答：①a = 　　　　　　　　　　　　　　　　 。

②若甲中反应10 s时达到平衡，则用CO2来表示甲中反应从开始到平衡过程中的平均反应速率是　　　　　　　　 。

（2）甲烷的一个重要用途是制取H2，其原理为：CO2（g）+CH4（g）2CO（g）+2H2（g）在密闭容器中通入等物质的量浓度的CH4与CO2，在一定条件下发生反应，测得CH4的平衡转化率与温度及压强的关系如下图所示，则压强P1　　　 P2 ，（填“大于”或“小于”）；压强为P2时，在y点：v（正）　　　　 v（逆）（填“大于”、“小于”或“等于”）。

（3）一定条件下，治理汽车尾气的反应是2NO（g）+2CO（g）2CO2（g）+N2（g） △H<0。在恒温恒容的密闭容器中通入n（NO）:n（CO）=2:1的混合气体，发生上述反应。下列图像正确且能说明反应在进行到t1时刻一定达到平衡状态的是　　　　 （选填字母）。

（4）甲酸（HCOOH）是一种弱酸，现用0.1 mol·L-1 NaOH溶液分别滴定体积均为20.00 mL、浓度均为0.1 mol·L-1的盐酸和甲酸溶液，滴定曲线如下：滴定开始前，三种溶液中由水电离出的c（H+）最大的是　　　 ；V1和V2的关系V1　　 V2（填 “>”、“=”或“<”）；M点对应的溶液中，各离子的物质的量浓度由大到小的顺序是　　　　 。

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(16分)“C 1化学”是指以碳单质或分子中含1个碳原子的物质(如CO、CO2、CH4、CH3OH、HCOOH等)为原料合成工业产品的化学工艺，对开发新能源和控制环境污染有重要意义。

（1）一定温度下，在两个容积均为2L的密闭容器中，分别发生反应：

CO2 (g)+3H2(g)CH­3OH g)+H2O(g)　 △H=-49．0kJ／mol。相关数据如下：

请回答：

①a=_______。

②若甲中反应10s时达到平衡，则用CO2来表示甲中反应从开始到平衡过程中的平均反应速率是_________mol·L-1·S-1

（2）甲烷的一个重要用途是制取H2，其原理为：CO2 (g)+ CH4 (g) 2CO(g)+2H2(g)在密闭容器中通入等物质的量浓度的CH4与CO2在一定条件下发生反应，测得CH4的平衡转化率与温度及压强的关系如下图所示，则压强P1______P2(填“大于”或“小于”)；压强为P2时，在y点：

(正)_________(逆)(填“大于”、“小于”或“等于”)。

（3）一定条件下，治理汽车尾气的反应是 。在恒温恒容的密闭容器中通入的混合气体，发生上述反应。下列图像正确且能说明反应在进行到时刻一定达到平衡状态的是__________(选填字母)。

（4）甲酸(HCOOH)是一种弱酸，现用0.1mol·L-1 NaOH溶液分别滴定体积均为20.00mL、浓度均为0.1mol·L-1叫的盐酸和甲酸溶液，滴定曲线如下：

滴定开始前，三种溶液中由水电离出的c(H+)最大的是_________；V1和V2的关系V1_________V2(填“>”、“=”或“<”)；M点对应的溶液中，各离子的物质的量浓度由大到小的顺序是_________。

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“C1化学”是指以碳单质或分子中含1个碳原子的物质（如CO、CO2、CH4、CH3OH等）为原料合成工业产品的化学工艺，对开发新能源和控制环境污染有重要意义。

（1）一定温度下，在两个容积均为2L的密闭容器中，分别发生反应：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)　 △H=-49.0kJ/mol相关数据如下

请回答：①c1_________c2（填“＞”“＜”或“=”），a=_________；

②若甲中反应10s时达到平衡，则用CO2来表示甲中反应从开始到平衡过程中的平均反应速率是______mol/(L·s)-1；

（2）压强为p1时，向体积为1L密闭容器中充入bmolCO和2bmolH2，发生反应CO（g）+2H2（g）CH3OH（g），平衡时CO的转化率与温度、压强的关系如图1所示，请回答：

①该反应属于_____（填“吸”或“放”）热反应，p1_____p2（填“＞”“＜”或“=”）

②100℃时，该反应的平衡常数K=_____（用含b的代数式表示）。

（3）治理汽车尾气的反应是2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g) △H＜0 ；在恒温容的密闭容器中通入n(NO)：n(CO)=1：2的混合气体，发生上述反应，下列图象说明反应在进行到t1时刻一定达到平衡状态的是_____。

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“C1化学”是指以碳单质或分子中含1个碳原子的物质（如CO、CO2、CH4、CH3OH等）为原料合成工业产品的化学工艺，对开发新能源和控制环境污染有重要意义。

（1）一定温度下，在两个容积均为2 L的密闭容器中，分别发生反应：CO2(g) + 3H2(g) ⇌ CH3OH(g) + H2O(g)　 △H =﹣49.0 kJ/mol。相关数据如下：

请回答：

①c1　　　 　　 c2（填“>”、“<”或“=”）；a =　　 　　 　 。

②若甲中反应10 s时达到平衡，则用CO2来表示甲中反应从开始到平衡过程中的平均反应速率是　　　　　 mol/(L·s)。

（2）压强为p1时 ，向体积为1 L的密闭容器中充入b mol CO和2b mol H2，发生反应CO(g)+2H2(g) ⇌ CH3OH(g)。平衡时CO的转化率与温度、压强的关系如图所示。请回答：

①该反应属于　　　　 （填“吸”或“放”）热反应；

p1　　　　 p2（填“＞”、“＜”或“＝”）。

②100℃时，该反应的平衡常数K=　　　　　　　　 （用含b的代数式表示）。

（3）治理汽车尾气的反应是2NO(g)+2CO(g)⇌2CO2(g)+N2(g)　 △H<0。在恒温恒容的密闭容器中通入n(NO):n(CO)=1:2的混合气体，发生上述反应。下列图像正确且能说明反应在进行到t1时刻一定达到平衡状态的是　　　　 （选填字母）。

a　　　　　　　　　　　 b　　　　　　　　　　　　 c　　　　　　　　　　　　 d

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“C1化学”是指以碳单质或分子中含1个碳原子的物质（如CO、CO2、CH4、CH3OH等）为原料合成工业产品的化学工艺，对开发新能源和控制环境污染有重要意义。

（1）一定温度下，在两个容积均为2 L的密闭容器中，分别发生反应：

CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)　　 △H=﹣49.0kJ/mol。相关数据如下：

请回答：

①c1　　 　　 　 c2（填“>”、“<”或“=”）；a = 　　 　　　　 　　 。

②若甲中反应10 s时达到平衡，则用CO2来表示甲中反应从开始到平衡过程中的平均反应速率是　　　　　 mol/(L·s)。

（2）压强为p1时 ，向体积为1 L的密闭容器中充入b mol CO和2b mol H2，发生反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。平衡时CO的转化率与温度、压强的关系如图所示。请回答：

①该反应属于　 　　　　　 　　 （填“吸”或“放”）热反应；p1　　 　　　　 　 p2（填“＞”、“＜”或“＝”）。

②100℃时，该反应的平衡常数K=　　 　　　　 　 （用含b的代数式表示）。

（3）治理汽车尾气的反应是2NO(g)+2CO(g)⇌2CO2(g)+N2(g)　 △H<0。在恒温恒容的密闭容器中通入n(NO):n(CO)=1:2的混合气体，发生上述反应。下列图像正确且能说明反应在进行到t1时刻一定达到平衡状态的是　　 　　　　 　 （选填字母）。

a　　　　　　　　　　　 b　　　　　　　　　　　　 c　　　　　　　　　　　　 d

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“一碳化学”是以分子中只含一个碳原子的化合物(如CO、CH4等)为原料来合成一系列化工原料和燃料的化学。发展“一碳化学”，开发利用我国相对丰富的煤炭资源具有重要的战略意义和经济价值。下面是以焦炭为原料，经“一碳化学”途径制取乙二醇的过程：

（1）在容积为2L的密闭容器中，由CO和H2合成乙醇的反应为

2CO（g）+ 4H2（g）  CH3CH2OH（g）+ H2O(g)，在其他条件不变的情况下，CO的转化率随温度的变化如图所示（注：T1、T2均大于280℃)：

①根据上图可推知该反应ΔH_________0（填“＞”、“＜”或“＝”）。

②该反应的平衡常数表达式为____________，降低温度平衡常数将_____（填“变大”、“变小”或“不变”）。

③下列说法中能判断该反应达到化学平衡状态的是_________（选填编号）。

a．容器中的压强不变　　　　　　　 b．混合气体的密度不再变化

c．v正（CO）=2v逆（H2O）　　　　 d．混合气体的平均相对分子质量不再变化

（2）草酸二甲酯水解产物草酸（H2C2O4）为二元中强酸

①用离子方程式解释KHC2O4溶液显酸性的原因：_______________。

②向0.1mol/L的草酸氢钾溶液里滴加NaOH溶液至中性，此时溶液里各粒子浓度关系正确的是________（填序号）。

a.c（K+）=c（HC2O4-）+c（H2C2O4）+c（C2O42-）　

b.c（K+）+c（Na+）=c（HC2O4-）+c（C2O42-）

c.c（Na+）=c（H2C2O4）+c（C2O42-）　　　　　　　　

d.c（K+）＞c（Na+）

（3）CH3OH（l）气化时吸收的热量为27kJ/mol，CH3OH（g）的燃烧热为677kJ/mol，请写出CH3OH（l）完全燃烧的热化学方程式______________________________。以甲醇为原料，使用酸性电解质构成燃料电池，该燃料电池的负极反应式为_____________。

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