甲醇(CH3OH )是一种用途广泛的基础有机原料和优质燃料。（1）甲醇可以在铜作催化剂的条...

甲醇(CH3OH )是一种用途广泛的基础有机原料和优质燃料。

（1）甲醇可以在铜作催化剂的条件下直接氧化成甲醛(HCHO)

①基态Cu原子的价层电子的轨道表达式为_____,其核外电子共占据_____个能级。

②甲醇和甲醛中碳原子的杂化方式分别为_____,其组成元素的电负性由小到大的顺序为________.

（2）在一定条件下,甲醇(沸点64.7℃)可转化为乙酸甲酯(CH3COOCH3,佛点57.1℃)

①乙酸甲酯分子中心键和节键的个数之比为_________；

②甲醇与乙酸甲酯的混合物因沸点接近而不易分离，工业上用蒸馏的方法分离二者时常先加适量水,理由为______________。

（3）科研团队通过皮秒激光照射悬浮在甲醇溶液中的多臂碳纳米管合成T一碳,T-碳的晶体结构可以看成金刚石晶体中每个碳原子被- 一个由四个碳原子组成的正四面体结构单元取代,如图所示。

①T-碳与金刚石互称为_________;一个T-碳晶胞中含有______个碳原子。

②T-碳的密度非常小,约为金刚石的一半。试计算T-碳晶胞的边长和金刚石品胞的边长之比为________。

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甲醇是一种基础的有机化工原料和优质燃料。利用合成气（主要成分为CO、CO2和H2）在催化剂作用下可以合成甲醇，主要反应如下：

①CO（g）＋2H2（g）CH3OH（g）　　 △H1

②CO2（g）＋3H2（g）CH3OH（g）＋H2O（g）　 △H2

③CO2（g）＋H2（g）CO（g）＋H2O（g）　　 △H3

回答下列问题：

（1）已知反应①中相关的化学键键能数据如下：

由此计算△H1＝_______kJ·mol－1；已知△H2＝－58 kJ·mol－1，则△H3＝_______kJ·mol－1。

（2）反应①、②、③对应的平衡常数K1、K2、K3之间的关系是___________；随着温度的升高，K1_________（填“减小”、“增大”或“不变”）。

（3）合成气组成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下图所示。图中压强由大到小的顺序为______________。

（4）下图是某研究机构开发的给笔记本电脑供电的甲醇燃料电池，甲醇在催化剂作用下提供质子（H＋）和电子，电池总反应为：2CH3OH＋3O2＝2CO2＋4H2O。

一个甲醇分子经过电化学氧化，可以产生_________个电子的电量，其负极的电极反应式为____________。

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甲醇是重要的化工原料，也是一种优质的燃料。

Ⅰ.甲醇脱氢制取甲醛的原理为CH3OH(g)HCHO(g) +H2(g)。某科研小组在2 L密闭容器中充入1 mol CH3OH，对该反应进行了一系列的研究，得到甲醇的平衡转化率随温度的变化曲线如图所示。

（1）下列选项中，能说明该反应达到平衡状态的是__________；

a．v(CH3OH) =v(HCHO)　　　　　　　　　　 b．H2的体积分数不再变化

c．甲醛的质量分数不再改变　　　　　 　　 d．混合气体密度不变

（2）在t1时，该反应的平衡常数为K=________________，此温度下，从反应开始到平衡所经过的时间为5 s，则v(HCHO)为_______mol/(L·min)。向此容器中再通入1.1 mol CH3OH和1.1 mol H2，则平衡向_________（填“正反应”或“逆反应”）方向移动；

（3）600 K时，Y点甲醇的v(正)_______v(逆) (填“>”、“<”或“=”)，理由是_____________________；

Ⅱ.已知：CH3OH(g) +CuO(s)=HCHO(g) +Cu(s)+H2O(g)　　 ΔH1=－a kJ/mol；

2Cu(s)+O2(g)=2CuO(s)　　 ΔH2=－b kJ/mol；

（4）则在铜作催化剂时：2CH3OH(g)+O2(g)=2HCHO(g)+2H2O(g) ΔH3=______kJ/mol（用含a，b的代数式表示）；

Ⅲ.如图所示是以NaOH溶液为电解质溶液的甲醇燃料电池：

（5）a极电极反应式为__________________________，若隔膜为阴离子交换膜，则电池工作一段后，电池负极区溶液中n(OH－)_____（填“增大”、“减小”或“不变”）。

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二氧化碳是用途非常广泛的化工基础原料，回答下列问题:

（1）工业上可以用CO2来生产燃料甲醇。

已知; CO2(g)+3H2(g)CH3OH(l)+H2O(l) △H=-131.0kJ/mol;

H2(g)+ O2(g)= H2O(l)　　　　　　　　　 △H=-285.8 kJ/mol。

CH3OH的燃烧热△H=_______。

（2）在催化剂作用下，CO2和CH4可以直接转化为乙酸:

CO2(g)+CH4(g)CH3COOH(g) △H=+36.0 kJ/mol

在不同温度下乙酸的生成速率变化如右图所示。

①当温度在250℃～300℃范围时，乙酸的生成速率减慢的主要原因是______，当温度在300℃～400℃范围时，影响乙酸生成速率的主要因素是________。

②欲使乙酸的平衡产率提高，应采取的措施是________(填标号)。

A.升高温度　　 B.降低温度　　 C.增大压强　　 D.降低压强

（3）高温下，CO2与足量的碳在密闭容器中实现反应: C(s)+CO2(g)2CO(g)。

①向容积为1L的恒容容器中加入0.2molCO2，在不同温度下达到平衡时CO2的物质的量浓度c(CO2)随温度的变化如右图所示。则该反应为_____(填“放热”或“吸热”)反应，某温度下，若向该平衡体系中再通入0.2molCO2,平衡____(填“正向”“逆向”“不”)移动，达到新平衡后，体系中CO的百分含量________ (填“变大”“变小”“不变”)。

②向压强为p体积可变的恒压容器中充入一定量CO2,650℃时反应达平衡，CO的体积分数为40.0%,则CO2的转化率为_________。气体分压(p分)=气体总压(p总)×体积分数，用某物质的平衡分压代替物质的量浓度也可以表示化学平衡常数(记作Kp)，此温度下，该反应的化学平衡常数Kp=_________(用含p的代数式表示)，若向平衡体系中再充入V(CO2): V(CO)=5:4的混合气体,平衡______(填“正向”“逆向”“不”)移动。

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甲醛(HCHO)俗称蚁醛,是一种重要的有机原料。

I.利用甲醇(CH3OH)制备甲醛

脱氢法:CH3OH(g)=HCHO(g)+H2(g) △H1 = +92.09kJ/mol

氧化法:CH3OH(g) +1/2O2(g)=HCHO(g)+H2O(g) △H2

(1)已知:2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)　　 △H3=-483.64 kJ/mol，则△H2=_______。

(2)与脱氢法相比,氧化法在热力学上趋势较大，其原因为_______________。

(3)图1为甲醇制备甲醛反应的lg K(K为平衡常数)随温度(T)的变化曲线。曲线____(填“a”或“b”)对应脱氢法,判断依据为_________________。

II.甲醛的用途

(4)将甲醛水溶液与氨水混合蒸发可制得乌洛托品(结构简式如图2)，该物质在医药等工业中有广泛用途。若原料完全反应生成乌洛托品,则甲醛与氨的物质的量之比为_______。

(5)将甲醛水溶液与硫酸镍(NiSO4)混合，可用于化学镀镍。若反应过程中有CO2产生，则该反应的离子方程式为____________________。

Ⅲ.甲醛的检测

(6)室内甲醛超标会危害人体健康，通过传感器可以监测空气中甲醛的含量。一种燃料电池型甲醛气体传感器的原理如图3所示，则b极的电极反应式为_________，当电路中转移4×10-4 mol电子时，传感器内参加反应的HCHO为_______mg。

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甲醛(HCHO)俗称蚁醛,是一种重要的有机原料。

I.利用甲醇(CH3OH)制备甲醛

脱氢法:CH3OH(g)=HCHO(g)+H2(g) △H1 = +92.09kJ/mol

氧化法:CH3OH(g) +1/2O2(g)=HCHO(g)+H2O(g)　　 △H2

(1)已知:2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)　　 △H3=-483.64 kJ/mol，则△H2=_______。

(2)与脱氢法相比,氧化法在热力学上趋势较大，其原因为_______________。

(3)图1为甲醇制备甲醛反应的lg K(K为平衡常数)随温度(T)的变化曲线。曲线____(填“a”或“b”)对应脱氢法,判断依据为_________________。

II.甲醛的用途

(4)将甲醛水溶液与氨水混合蒸发可制得乌洛托品(结构简式如图2)，该物质在医药等工业中有广泛用途。若原料完全反应生成乌洛托品,则甲醛与氨的物质的量之比为_______。

(5)将甲醛水溶液与硫酸镍(NiSO4)混合，可用于化学镀镍。若反应过程中有CO2产生，则该反应的离子方程式为____________________。

Ⅲ.甲醛的检测

(6)室内甲醛超标会危害人体健康，通过传感器可以监测空气中甲醛的含量。一种燃料电池型甲醛气体传感器的原理如图3所示，则b极的电极反应式为_________，当电路中转移4×10-4 mol电子时，传感器内参加反应的HCHO为_______mg。

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甲醛在木材加工、医药等方面有重要用途。甲醇直接脱氢是工业上合成甲醛的新方法，制备过程涉及的主要反应如下：

反应I：CH3OH(g) HCHO(g)+H2(g)　　　 △H1=+85.2kJ·mol－1

反应II：CH3OH(g)+1/2O2(1)HCHO(g)+H2O(g)　　 △H2

反应III：H2(g)+1/2O2(g)H2O(g)　　　　　 △H3=－241.8kJ·mol－1

副反应：

反应IV：CH3OH(g)+O2(g)CO(g)+2H2O(g)　　 △H4=－393.0kJ·mol－1

（1）计算反应Ⅱ的反应热△H2=____________________________________________。

（2）750K下，在恒容密闭容器中，发生反应CH3OH(g)HCHO(g)+H2(g），若起始压强为P0，达到平衡转化率为α，则平衡时的总压强P平=___________(用含P0和α的式子表示)；当P0=101kPa，测得α=50.0%，计算反应平衡常数Kp=___________kPa(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数，忽略其它反应)。

（3）Na2CO3是甲醇脱氢制甲醛的催化剂，有研究指出，催化反应的部分机理如下：

历程i：CH3OH→H+·CH2OH

历程ⅱ：·CH2OH→·H+HCHO

历程ⅲ：·CH2OH→3·H+CO

历程iv：·H+·H→H2

下图表示一定条件下温度对碳酸钠催化脱氢性能的影响，回答下列问题：

①从平衡角度解析550℃-650℃甲醇生成甲醛的转化率随温度升高的原因___________；

②反应历程i的活化能___________(填“>、“<”或“=”)CH3OH(g)HCHO(g)+H2(g)活化能。

③650℃~750℃，反应历程ii的速率___________(填“>”、“<”或“=”)反应历程ⅲ的速率。

（4）吹脱是处理甲醛废水的一种工艺，吹脱速率可用方程v=0.0423c(mg·L－1·h－1)表示(其中c为甲醛浓度)，下表为常温下甲醛的浓度随吹脱时间变化数据。

则当甲醛浓度为2000mg/L时，其吹脱速率v=___________ mg·L－1·h－1，分析上表数据，起始浓度为10000mg/L，当甲醛浓度降为5000mg/L，吹脱时间为___________h。

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甲醛在木材加工、医药等方面有重要用途。甲醇直接脱氢是工业上合成甲醛的新方法，制备过程涉及的主要反应如下：

反应I：CH3OH(g) HCHO(g)+H2(g)　　　 △H1=+85.2kJ·mol－1

反应II：CH3OH(g)+1/2O2(1)HCHO(g)+H2O(g)　　 △H2

反应III：H2(g)+1/2O2(g)H2O(g)　　　　　 △H3=－241.8kJ·mol－1

副反应：

反应IV：CH3OH(g)+O2(g)CO(g)+2H2O(g)　　 △H4=－393.0kJ·mol－1

（1）计算反应Ⅱ的反应热△H2=____________________________________________。

（2）750K下，在恒容密闭容器中，发生反应CH3OH(g)HCHO(g)+H2(g），若起始压强为P0，达到平衡转化率为α，则平衡时的总压强P平=___________(用含P0和α的式子表示)；当P0=101kPa，测得α=50.0%，计算反应平衡常数Kp=___________kPa(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数，忽略其它反应)。

（3）Na2CO3是甲醇脱氢制甲醛的催化剂，有研究指出，催化反应的部分机理如下：

历程i：CH3OH→H+·CH2OH

历程ⅱ：·CH2OH→·H+HCHO

历程ⅲ：·CH2OH→3·H+CO

历程iv：·H+·H→H2

下图表示一定条件下温度对碳酸钠催化脱氢性能的影响，回答下列问题：

①从平衡角度解析550℃-650℃甲醇生成甲醛的转化率随温度升高的原因___________；

②反应历程i的活化能___________(填“>、“<”或“=”)CH3OH(g)HCHO(g)+H2(g)活化能。

③650℃~750℃，反应历程ii的速率___________(填“>”、“<”或“=”)反应历程ⅲ的速率。

（4）吹脱是处理甲醛废水的一种工艺，吹脱速率可用方程v=0.0423c(mg·L－1·h－1)表示(其中c为甲醛浓度)，下表为常温下甲醛的浓度随吹脱时间变化数据。

则当甲醛浓度为2000mg/L时，其吹脱速率v=___________ mg·L－1·h－1，分析上表数据，起始浓度为10000mg/L，当甲醛浓度降为5000mg/L，吹脱时间为___________h。

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I.甲醛在木材加工、医药等方面有重要用途。甲醇直接脱氢是工业上合成甲醛的新方法，制备过程涉及的主要反应如下：

反应I：CH3OH(g)HCHO(g)+H2(g)　 △H1=+85.2kJ/mol

反应II：CH3OH(g)+O2(g)HCHO(g)+H2O(g)　 △H2

反应III：2H2(g)+O2(g)2H2O(g)　　 △H3=-483.6kJ/mol

(1)计算反应Ⅱ的反应热△H2=_____________________________。

(2)750K下，在恒容密闭容器中，发生反应CH3OH(g)HCHO(g)+H2(g），若起始压强为P0，达到平衡转化率为α，则平衡时的总压强P平=___________(用含P0和α的式子表示)；当P0=101kPa，测得α=50.0%，计算反应平衡常数Kp=___________kPa(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数，忽略其它反应)。

II.CO2既是温室气体，也是重要的化工原料，以CO2为原料可合成多种有机物。

(3)CO2用于生产乙烯，已知：2CO2(g)+6H2(g)CH2=CH2(g)+4H2O(g) △H＝QkJ/mol。一定条件下，按不同的投料比X[X＝]向某容积可变的恒压密闭容器中充入CO2、H2，测得不同投料比时CO2的转化率与温度的关系如图所示。

①X1_____X2（填“＞”或“＜”，后同），Q_____0。

②图中A、B、C三点对应的平衡常数KA、KB、KC的大小关系为_____。

(4)常温下，用NaOH溶液作CO2捕捉剂不仅可以降低碳排放，而且可得到重要的化工产品Na2CO3。

①若某次捕捉后得到pH＝10的溶液，则溶液中c(CO32-)：c(HCO3-)=_____[常温下K1(H2CO3)=4.4×10﹣7、K2(H2CO3)=5×10﹣11]。

②欲用5L Na2CO3溶液将23.3g BaSO4固体全都转化为BaCO3，则所用的Na2CO3溶液的物质的量浓度至少为__________。[已知：常温下Ksp(BaSO4)=1×10﹣7、Ksp(BaCO3)=2.5×10﹣6]。(忽略溶液体积积的变化)

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甲醛在木材加工、医药等方面有重要用途。甲醇直接脱氢是工业上合成甲醛的新方法，制备过程涉及的主要反应如下：

反应Ⅰ：CH3OH（g）HCHO（g）+H2（g）　　 △H1=+85.2kJ/mol

反应Ⅱ：CH3OH（g）+12O2（g）HCHO（g）+H2O（g）　　 △H2

反应Ⅲ：2H2（g）+O2（g）2H2O（g）　　 △H3=483.6kJ/mol

（1）计算反应Ⅱ的反应热△H2=___。

（2）750K下，在恒容密闭容器中，发生反应CH3OH（g）=sHCHO（g）+H2（g），若起始压强为P0，达到平衡转化率为a，则平衡时的总压强P平=___（用含P0和a的式子表示）：当P0=101kPa，测得a=50.0%，计算反应平衡常数Kp=___kPa（用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数，忽略其它反应）。

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