工业上常用天然气作为制备甲醇CH3OH的原料。已知：①CH4（g）+O2（g）⇌CO（g）...

工业上常用天然气作为制备甲醇CH3OH的原料。已知：

①CH4（g）+O2（g）⇌CO（g）+H2（g）+H2O（g）△H=-321.5kJ/mol

②CH4（g）+H2O（g）⇌CO（g）+3H2（g）△H=+250.3kJ/mol

③CO（g）+2H2（g）⇌CH3OH（g）△H=-90kJ/mol

（1）CH4（g）与O2（g）反应生成CH3OH（g）的热化学方程式为______。

（2）向VL恒容密闭容器中充入a mol CO与2a molH2，在不同压强下合成甲醇。CO的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示：

①压强P1______P2（填“＜”、“＞”或“=”）

②在100℃、P1压强时，平衡常数为______（用含a，V的代数式表示）。

（3）甲醇燃料电池往往采用KOH（或NaOH）浓溶液作电解质溶液，电极采用多孔石墨棒，两个电极上分别通入甲醇和氧气。通入氧气的电极为：通入甲醇的电极上发生的电极反应为：______。用此燃料电池电解某浓度氯化钠溶液，电解一段时间后，收集到标准状况下氢气3.36L，此时燃料电池所消耗的CH3OH的质量为：______。

（4）常温下，0.1mol/L NaHCO3溶液的pH大于8，则溶液中C（H2CO3）______ C（CO32-）（填“＜”、“＞”或“=”）。

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(6分)工业上常用天然气作为制备CH3OH的原料。已知：

①CH4(g)+O2(g)CO(g)+H2(g)+H2O(g)　　 △H=－321.5 kJ/mol

②CH4(g)+ H2O(g) CO(g)+3H2(g)　　　 △H=＋250.3 kJ/mol

③CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)　　　　　　　 △H=－90.0 kJ/mol

（1）CH4(g)与O2(g)反应生成CH3OH(g)的热化学方程式为_____________。

（2）向V L恒容密闭容器中充入a mol CO与2a mol H2，在不同压强下合成甲醇。CO 的平衡转化率与温度、压强的关系如下图所示：

①压强P1____P2（填“＜”、“＞”或“＝”）

②在100℃、P1压强时，平衡常数为________(用含a、V的代数式表示)。

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甲醇被称为2l世纪的新型燃料，工业上通过下列反应①和②，用CH4和H2O为原料来制备甲醇。

① CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)　　 △H1

② CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)　　　　 △H2

将0.20mol CH4和0.30 mol H2O(g)通入容积为10L的密闭容器中，在一定条件下发生反应①，达到平衡时，CH4的转化率与温度、压强的关系如右图。

（1）已知在P1、100℃时达到平衡所需的时间为5min，则用CH4表示的平均反应速率为______。

（2）反应①的△H1____0，图中的P1______P2（填“<”、“=”或“>”）。

（3）在压强为0.1MPa条件下，将一定量CO与H2的混合气体在催化剂作用下能自发反应生成甲醇，则反应②的△H2____0，△S____0（填“<”、“=”或“>”）。

（4）根据题中给出的数据，计算反应①在100℃时的平衡常数值____________（写出计算过程及结果）

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实验编号	T（℃）	n （CO）/n（H2）	P（MPa）
I	150		0.1
II			5
III	350		5

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甲醇被称为2l世纪的新型燃料，工业上通过下列反应①和②，用CH4和H2O为原料来制备甲醇。

① CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)　　 ΔH1

② CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)　　　　 ΔH2

将0.20mol CH4(g)和0.30 mol H2O(g)通入容积为10L的密闭容器中，在一定条件下发生反应①，达到平衡时，CH4的转化率与温度、压强的关系如图。

（1）温度不变，缩小体积，增大压强，①的反应速率　　 ______（填“增大”、“减小”或“不变”），平衡向　　 　 　 ___方向移动。

（2）温度升高，反应①的ΔH1　　 　　　 0（填“<”、“=”或“>”），其平衡常数表达式为K=　　　　　　 ，100℃时的平衡常数值是　　　　 ______。

（3）在压强为0.1 MPa条件下, 将a mol CO与 3 a mol H2的混合气体在催化剂作用下进行反应②生成甲醇。为了寻找合成甲醇的温度和压强的适宜条件，某同学设计了三组实验，部分实验条件已经填在下面实验设计表中。请在下表空格中填入剩余的实验条件数据。

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（2013秋•兰山区期中）二甲醚（CH3OCH3）和甲醇（CH3OH）被称为21世纪的新型燃料．以CH4和H2O为原料制备二甲醚和甲醇的工业流程如下：

请填空：

（1）一定条件下，反应室1中发生反应CH4（g）+H2O（g）═CO（g）+3H2（g）△H＞0．其它条件不变，只降低温度，逆反应速率将 　　　　　　　　　　　　 　　 （填“增大”、“减小”或“不变”）．

（2）图1中反应室3（容积可变的密闭容器）中0.2mol CO与0.4mol H2在催化剂作用下发生可逆反应生成甲醇：CO（g）+2H2（g）CH3OH（g），CO的平衡转化率与温度、压强的关系如图2所示，则：

①P1　　 　　　　　　　 　　 P2 （填“＜”、“＞”或“=”）．

②在压强P1下，100℃时反应达到化学平衡，反应室3的容积变为2L，此时CO平衡常为　　　　　　　　　　　 ， 若温度不变，再加入1.0mol CO后重新达到平衡，CO的平衡转化率　　 　　 　 （填“增大”、“不变”或“减小”）．

③保持容积为2L不变，温度100℃不变，向反应室3中再通入0.2mol CO与0.4mol H2，CO的平衡转化率　　　　 （填“增大”、“不变”或“减小”）．

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（6分）甲醇(CH3OH)和二甲醚（CH3OCH3）被称为21世纪的新型燃料。以CH4和H2O为原料制备甲醇和二甲醚的工业流程如下：

根据要求回答下列问题：

（1）“反应室1”在一定条件下反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　 。

（2）水煤气合成二甲醚的三步反应如下：

①2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)　　　　　　　 ΔH= -90.8kJ·mol-1

②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)　　 　 ΔH= -23.5kJ·mol-1

③CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)　　　　　 ΔH= -41.3kJ·mol-1

完成热化学反应方程式：3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)；ΔH=　　　　 。

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（6分）甲醇(CH3OH)和二甲醚（CH3OCH3）被称为21世纪的新型燃料。以CH4和H2O为原料制备甲醇和二甲醚的工业流程如下：

根据要求回答下列问题：

（1）“反应室1”在一定条件下反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　 。

（2）水煤气合成二甲醚的三步反应如下：

①2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)　　　　　　 ΔH = -90.8kJ·mol-1

②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)　　 ΔH = -23.5kJ·mol-1

③CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)　　　　 ΔH = -41.3kJ·mol-1

完成热化学反应方程式：3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)；ΔH =　　　　　　 。

（3）某科研机构研制的一种新型的质子交换膜二甲醚燃料电池(DDFC)，该电池有较高的安全性。该电池总反应为CH3OCH3+3O2=2CO2+3H2O，其工作原理如图所示。

电极a的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　 。

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甲醇是一种重要的化工原料，在生产中有着重要的应用。工业上用天然气为原料，分为两阶段制备甲醇：

（ⅰ）制备合成气：CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)　

（ⅱ）合成甲醇：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)　

请回答下列问题：

（1）制备合成气：将1.0mol CH4和2.0mol H2O(g)通入反应室（容积为100L），在一定条件下发生反应（i）；CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。

①已知100℃时达到平衡的时间为5min，则从反应开始到平衡，用氢气表示的平均反应速率为：v(H2)= 　　 。

100℃时该反应的平衡常数K= 　　　 ；若升高温度，平衡常数K将 　　　　　　　 （填“增大”、“减小”或“不变”）。

②图中p1 　　　 p2（填“<”、”“>”或“=”）。

③为解决合成气中H2过量而CO不足的问题，原料气中需添加CO2，发生反应如下：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)，为了使合成气配比最佳，理论上原料气中甲烷与二氧化碳体积比为　　　　 。

（2）合成甲醇：在Cu2O/ZnO作催化剂的条件下，向2L的密闭容器中通入1mol

CO(g)和2mol H2(g)，发生反应(ⅱ)。

①反应（ⅱ）需在　 　　　　　　　　　　　　　　　　 （填“高温”或“低温”）才能自发进行。

②据研究，反应过程中起催化作用的为Cu2O，反应体系中含少量的CO2 有利于维持Cu2O的量不变，原因是_________________（用化学方程式表示）。

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