甲醇(结构式)是一种基础有机化工原料，应用广泛。工业上可利用废气中的CO2合成CH3OH，...

利用化学原理对废气、废水进行脱硝、脱碳处理，可实现绿色环保、废物利用，对构建生态文明有重要意义。

（1）燃煤废气中的CO2能转化为基础化工原料、清洁能源甲醇（CH3OH，甲醇的结构式如图）：

3H2(g)+CO2(g) CH3OH (g) + H2O(g)　　 △H

①已知：

则△H = _________________

②废气中的CO2转化为甲醇可用于制作甲醇燃料电池（结构如图），质子交换膜左右两侧的溶液均为1L2mol·L-1H2SO4溶液。该燃料电池中通入甲醇的一极为____（填a或b），当电池中有1mol e-发生转移时左右两侧溶液的质量之差为______g （假设反应物耗尽，忽略气体的溶解）。

（2）H2还原法可消除氮氧化物

已知：　 N2(g)+2O2(g)＝2NO2(g)　　 △H＝+133kJ·mol－1

H2O(g)＝ H2O(l)　　　　　 △H＝－44kJ·mol－1　　

H2的燃烧热为285.8kJ·mol－1

①在催化剂存在下，H2还原NO2生成水蒸气和氮气的热化学方程式为_____________。

② 以H2(g)为燃料可以设计氢气燃料电池，该电池以稀NaOH作电解质溶液，其负极电极反应式为___________________________________________________________，已知该电池的能量转换效率为86.4%，则该电池的比能量为________kW·h·kg－1(结果保留1位小数，比能量＝，1 kW·h＝3.6×106 J) 。

（3）微生物燃料电池(MFC)是一种现代化的氨氮去除技术。下图为MFC碳氮联合同时去除的示意图。

①已知A、B两极生成CO2和N2的物质的量之比为5 : 2，写出A极的电极反应式____________________________________________。

②解释该装置去除NH4+的原理_______________________________________________。

（4）利用“ Na—CO2”电池可将CO2变废为宝。

我国科研人员研制出的可充电“ Na—CO2”电池，以钠箔和多壁碳纳米管（MWCNT）为电极材料（反应前两电极质量相等），总反应为4Na+3CO22Na2CO3+C。放电时该电池“吸入”CO2，其工作原理如图所示：

①放电时，正极的电极反应式为______________________。

②若生成的Na2CO3和C全部沉积在电极表面，当转移0.2 mol e-时，两极的质量差为_________g。

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利用化学原理对废气、废水进行脱硝、脱碳处理，可实现绿色环保、废物利用，对构建生态文明有重要意义。

(1)燃煤废气中的CO2能转化为基础化工原料、清洁能源甲醇(CH3OH，甲醇的结构式如图)：

3H2(g)+CO2(g) CH3OH (g) + H2O(g)　　 △H

①已知：

则△H = _________________

(2)在2 L密闭容器中，800 ℃时反应2NO(g)＋O2(g) 2NO2(g)体系中，n(NO)随时间的变化如表：

①到达平衡时NO的转化率为_________。

②用O2表示从0～2 s内该反应的平均速率v＝____________________。

③如下图所示，表示NO2变化曲线的是________。

④能说明该反应已达到平衡状态的是________(填序号)。

A．v(NO2)＝2v(O2)　　　　　 B．容器内压强保持不变

C．v逆(NO)＝2v正(O2)　　　 D．容器内的密度保持不变

(3)某反应恒容密闭容器中进行， 在0~3分钟内各物质的量的变化情况如下图所示

该反应的的化学方程式为________________。

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甲醇是重要的化工原料。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，发生的主要反应如下：

①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)　 △H1

②CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)　 △H2=-58 kJ/mol

③CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)　 △H3=+41 kJ/mol

回答下列问题：

（1）CO2的电子式是　　　　　　　　　　　　 。

（2）△H1=　　　　 kJ/mol，①反应正向的熵变△S　　 0(填＞、＜或＝)。

（3）在容积为2L的密闭容器中，充入一定量CO2和H2合成甲醇(上述②反应)，在其他条件不变时，温度T1、T2对反应的影响图像如图，下列说法正确的是__________(填序号)

①温度为T1时，从反应到平衡，生成甲醇的平均速率为：v(CH3OH)=nA/tA mol/(L·min)

②当v(CH3OH) = v(H2O)时，说明反应达到平衡

③混合气体的平均相对分子质量A点大于B点

④处于A点的反应体系从T1变到T2，达到平衡时n(H2)与n(CH3OH)比值增大

（4）在T1温度时，将2molCO2和6molH2充入2L密闭容器中，充分反应(上述②反应)达到平衡后，若CO2转化率为50%，，则容器内的压强与起始压强之比为__________；T1温度，反应CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g)的平衡常数数值为__________。

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甲醇是重要的化工原料，利用煤化工中生产的CO、CO2和H2可制取甲醇等有机物，发生的反应有：

①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)　　 △H1=－99kJ•mol-1

②CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)　　 △H2

相关物质的化学键键能数据如下：CH3OH结构式

(1)该反应△H2=____________。

(2)关于反应①下列说法，正确的是____________。

A.该反应在任何温度下都能自发进行

B.升高温度，正反应速率增大，逆反应速率减小

C.使用催化剂，不能提高CO的转化率

D.增大压强，该反应的化学平衡常数不变

(3)在某温度下，将1.0moCO与2.0molH2充入2L的空钢瓶中，发生反应①，在第5min时达到化学平衡状态，此时甲醇的物质的量分数为0.1。在第10min、20min时分别改变反应条件，甲醇的浓度在不同条件下的变化状况如图所示：

①从反应开始到5min时，生成甲醇的平均速率为____________。

②H2的平衡转化率α=____________%，化学平衡常数K=____________。

③1min时，υ正____________υ逆(填“大于”“小于”或“等于”)

④1mim时υ正____________4min时υ逆(填“大于”“小于”或“等于”)

⑤比较甲醇在7～8min、12～13min和25～27min时平均反应速率[平均反应速率分别以υ(7～8)、υ(12～13)、υ(25～27)表示的大小____________。

⑥若将钢瓶换成同容积的绝热容器，重复上述试验，平衡时甲醇的物质的量分数____________0.1(填“>”、“<”或“=”)。

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化工发展是我国能源安全的重要保证。近年来，我国煤化工技术获得重大突破，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(CH3OH)是其中的一个研究项目。该研究发生的主要反应如下：

Ⅰ．CO与H2反应合成甲醇

Ⅱ．CO2与H2反应合成甲醇 CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)

(1)上述反应Ⅰ是原子经济性反应，写出化学反应方程式___________。

(2)在工业上，为了提高上述反应Ⅱ的反应速率，除了采用合适的催化剂之外，还可以采取的措施是_______(填一项即可)。

(3)一定温度下，在容积固定的密闭容器中发生反应Ⅱ，下列可以表明反应达到化学平衡状态的是_____。

a．单位时间消耗nmolCO2的同时，消耗3n mol的H2

b．容器内CH3OH的浓度不再改变

c．容器内气体压强不再改变

d．容器内气体密度不再改变

(4)生成1mol CH3OH放出 a kJ的能量，反应Ⅰ中拆开1mol化学键所需的能量(E)的相关数据如下：

根据相关数据计算拆开1molCO所需的能量E1＝______________kJ。

(5) H2还原CO2电化学法制备甲醇的工作原理如下图所示：　　

通入H2 的一端是电池的________极(填“正”或“负”)，通入CO2的一端发生的电极反应式为_______。

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能源问题是人类社会面临的重大课题，甲醇是未来重要的绿色能源之一。

（1）利用工业废气CO2可制取甲醇，己知常温常压下下列反应的能量关系如图：

则CO2与H2反应生成液态CH3OH 的热化学方程式为_______________________。

（2）CH4 和H2O(g)通过下列转化也可以制得CH3OH:

I.CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)；　 △H1>0

II.CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)；　　　 △H2<0

将1.0molCH4 和3.0molH2O (g)通入反应室（容积为100L）中，在一定条件下发生反应I，CH4的转化率与温度、压强的关系如下图所示。

① 图中的P1___P2（填“<”、“>”或“=”) ，判断的理由是________________。

② 若反应II在恒容密闭容器进行，下列能判断反应II达到平衡状态的是______（填序号）。

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．混合气体的总物质的量不变　　　　　　　　　　　　 D．CH3OH、CO、H2的浓度都不再发生变化

③在某温度下，将一定量的CO和H2投入10L的密闭容器中发生反应II，5min时达到平衡，各物质的物质的浓度（mol· L-1）变化如下表所示：

若5min时只改变了某一条件，则所改变的条件是_______________。

高一化学简答题极难题查看答案及解析

近年来甲醇用途日益广泛，越来越引起商家的关注，工业上甲醇的合成途径多种多样。现在实验室中模拟甲醇合成反应，在2 L密闭容器内，400 ℃时发生反应：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)，体系中甲醇的物质的量n(CH3OH)随时间的变化如表：

（1）下图中表示CH3OH的浓度变化的曲线是_________（填字母）。

（2）用H2表示从0~2s内该反应的平均速率v(H2) ＝__________。随着反应的进行，该反应的速率在逐渐减慢的原因是 _____________。

（3）能说明该反应已达到平衡状态的是________。

a．容器内CO与CH3OH的浓度相等　　 b．v逆(CO) ＝ v正(H2)　

c．容器内气体的密度保持不变　　　　　　 d．容器内气体的压强不变

（4）该反应是一个放热反应，说明该反应中破坏1mol CO和2mol H2的化学键吸收的能量_________形成1mol CH3OH释放的能量（填“﹤”、“=”或“﹥”）。

（5）已知在400 ℃时，反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) 生成1 mol CH3OH(g)，放出的热量为116 kJ。计算上述反应达到平衡时放出的热量Q ＝_________kJ。

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近年来甲醇用途日益广泛，越来越引起商家的关注。工业上甲醇的合成途径多种多样。现在实验室中模拟甲醇合成反应,在2 L密闭容器内，400 ℃时发生反应CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)，体系中n(CO)随时间的变化如表：

（1）图中表示CH3OH 的变化的曲线是_______；

（2）下列措施不能提高反应速率的有_________(请用相应字母填空)；

a.升高温度　　　 b.加入催化剂　　　　 c.增大压强　　　 d.及时分离出CH3OH

（3）下列叙述能说明反应达到平衡状态的是__________(请用相应字母填空)；

a.CO和H2的浓度保持不变 　　　　　　　　　　 b.v(H2)=2 v(CO)

c.CO的物质的量分数保持不变　　　　　　　　 d.容器内气体密度保持不变　

e.每生成1molCH3OH的同时有2molH-H键断裂

（4）CH3OH与O2的反应可将化学能转化为电能，其工作原理如图所示，图中CH3OH从__________（填A或B）通入，b极的电极反应式是__________。

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.在密闭容器中，5 mol H2与2 mol CO2发生反应：3H2(g)＋CO2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)。反应达到平衡时，改变温度(T)和压强(p)，反应混合物中甲醇(CH3OH)的物质的量分数变化情况如下图所示。下列说法错误的是（　 ）

A．P1>P2>P3>P4

B．甲醇的物质的量分数越高，反应的平衡常数越大

C．若T1> T2> T3>T4，则该反应为放热反应

D．缩小容积，可以提高CH3OH在混合物中的质量分数

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在密闭容器中，5 mol H2与2 mol CO2发生反应：3H2(g)＋CO2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)。反应达到平衡时，改变温度(T)和压强(p)，反应混合物中甲醇(CH3OH)的物质的量分数变化情况如下图所示。下列说法错误的是（　 ）

A．P1>P2>P3>P4

B．甲醇的物质的量分数越高，反应的平衡常数越大

C．若T1> T2> T3>T4，则该反应为放热反应

D．缩小容积，可以提高CH3OH在混合物中的质量分数

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