用CO2和H2合成甲醇的化学方程式为CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g...

用CO2和H2合成甲醇的化学方程式为CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)　 ∆H，按相同的物质的量投料，测得CO2在不同温度下(T1< T2)的平衡转化率与压强的关系如下图所示。下列说法正确的是

A.该反应的ΔH>0 B.正反应速率：υ(a)>υ(c)

C.CH3OH的体积分数：φ(b)<φ(a) D.平衡常数：K(b)>K(c)

高三化学单选题中等难度题查看答案及解析

[化学——选修3：物质结构与性质]（15分）

研究发现，在CO2低压合成甲醇反应（CO2+3H2=CH3OH+H2O）中，Co氧化物负载的Mn氧化物纳米粒子催化剂具有高活性，显示出良好的应用前景。回答下列问题：

（1）Co基态原子核外电子排布式为_____________。元素Mn与O中，第一电离能较大的是_________，基态原子核外未成对电子数较多的是_________________。

（2）CO2和CH3OH分子中C原子的杂化形式分别为__________和__________。

（3）在CO2低压合成甲醇反应所涉及的4种物质中，沸点从高到低的顺序为_________，原因是______________________________。

（4）硝酸锰是制备上述反应催化剂的原料，Mn(NO3)2中的化学键除了σ键外，还存在________。

（5）MgO具有NaCl型结构（如图），其中阴离子采用面心立方最密堆积方式，X射线衍射实验测得MgO的晶胞参数为a=0.420nm，则r(O2-)为________nm。MnO也属于NaCl型结构，晶胞参数为a' =0.448 nm，则r(Mn2+)为________nm。

高三化学填空题中等难度题查看答案及解析

C、N、S的氧化物常会造成一些环境问题，科研工作者正在研究用各种化学方法来消除这些物质对环境的不利影响。在500℃下合成甲醇的反应原理为：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)，在1 L 的密闭容器中，充入1 mol CO2和3 mol H2，压强为p0 ，测得CO2(g)和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。(可逆反应的平衡常数可以用平衡浓度计算，也可以用平衡分压Kp代替平衡浓度，计算分压=总压×物质的量分数)

①反应进行到4 min 时，υ(正)__ (填“>”“<”或“=”)υ(逆)。0~4 min，H2的平均反应速率υ(H2)=__ mol·L－1·min－1。

②CO2平衡时的体积分数为_____，该温度下Kp为_____(用含有p0的式子表示)。

高三化学计算题中等难度题查看答案及解析

研究CO2、CO的利用对促进低碳社会的构建具有重要意义，CO2、CO都可用于合成甲醇。

（1）CO2用于合成甲醇的热化学方程式为：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)　 △H

①该反应的平衡常数表达式为K=　　　　　　　　 　　 。

②取一定体积CO2和H2的混合气体（物质的量之比为1∶3），加入恒容密闭容器中发生上述反应，反应过程中测得甲醇的体积分数φ(CH3OH)与反应温度T的关系如图所示，则该反应的ΔH　　　　 0（填“>”、“<”或“＝”）。

③科学家现正研发的以实现CO2转化为甲醇在常温常压下进行的装置如图所示，写出甲槽的电极反应式______________。

（2）CO用于合成甲醇的热化学方程式为：CO(g）+2H2(g）CH3OH(g） △H，在压强为0.1 MPa、温度为300 ℃条件下，将a mol CO与2a mol H2的混合气体在催化剂作用下发生下面反应2生成甲醇，下列图像正确且说明可逆反应达到平衡状态的是　　　　　　 。（填序号）

（3）以CH4和H2O为原料，也可通过下列反应1和反应2来制备甲醇。

反应1：CH4（g）＋ H2O（g） CO（g）＋ 3H2（g） ΔH＝ + 206.0 kJ·mol－1

反应2：CO（g）＋ 2H2（g） CH3OH（g） ΔH＝－129.0 kJ·mol－1

①CH4（g）与H2O（g）反应生成CH3OH（g）和H2（g）的热化学方程式为__________________。

②已知：在700 ℃，1 MPa时，1 mol CH4与1 mol H2O在1 L密闭容器中发生反应1，6min达到平衡(如图)，此时CH4的转化率为________________。根据右图分析，由第一次平衡到第二次平衡，平衡向__________方向移动(填“正反应”或“逆反应”)，采取的措施可能是_____________________。

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工业上由CO2和H2合成气态甲醇的热化学方程式为CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH＝－50 kJ·mol－1。下面表示合成甲醇的反应的能量变化示意图，其中正确的是(　　)

A. 　　 B. 　　 C. 　　 D.

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发展新能源、改善空气质量等一直是化学研究的热点。回答下列问题：

(1)甲醇是可再生的清洁能源，可利用CO2与H2合成甲醇：CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)。该反应历程如图所示。

上述合成甲醇的反应的有机副产物有__________；由于该反应速率较慢，需要加入催化剂使反应速率加快，主要降低下列变化中________(填字母)的能量变化。

A．*CO+*OH→*CO+*H2O　　　　　　　　 B．*CO→*OCH　　

C．*OCH2→*OCH3 D．*OCH3→*CH3OH

(2)焦炭与水蒸气在恒容密闭容器中反应，可制合成气，主要反应(I)、(II)的lg KP(KP为以分压表示的平衡常数)与T的关系如图所示。

①反应(I)的△H______0(填“＞”、“＝”或“＜”)；

②在容积为10 L密闭容器中充入1 mol CO、1 mol H2O只发生反应(II)，反应5分钟到达图中d点，请计算0～5 min时，CO平均反应速率________；此时CO的转化率为________；已知：反应速率v=v正-v逆=k正·x(CO)·x(H2O)-k逆·x(CO2)·x(H2)，k正、k逆分别为正、逆反应速率常数，x为物质的量分数，计算e处的=______；

③c点时，若反应容器中CO浓度为0.1 mol/L，则CO2浓度为________(填数值)。

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(14分) 二氧化碳与氢气催化合成甲醇，发生的反应为：CO2(g)+3H2(g)CH3OH（g）+H2O(g)

（1）已知：

计算上述反应的△H=　　　　　　　　　　　　 kJ.mol-1。

（2）一定条件下，将n(CO2):n(H2)=1:1的混合气充入恒温恒容密闭容器中，下列事实可以说明该反应已达平衡的是　　　　　　　　　　　　 　　 （填选项字母）。

A．容器内气体密度保持不变

B．CO2的体积分数保持不变

C．H2O(g)与CO2(g)的生成速率之比为1∶1

D．该反应的平衡常数保持不变

E．混合气体的平均相对分子质量不变

F．容器中压强保持不变

（3）一定条件下，往2L恒容密闭容器中充入1.2molCO2和3.6molH2，在不同催化剂作用下的反应I、反应II与反应III，相同时间内CO2转化率随温度变化的数据如表所示，据表中数据绘制“图1”：

（T5时，图1中C点转化率为66.67%，即转化了2/3）

①催化剂效果最佳的反应是　　　　　　　　　　 （填“反应I”，“反应II”，“反应III”）。

②T3的b点v（正）　　　　　　　　　 v（逆）（填 “>”， “<”， “=” ）。

③T4的a点转化率比T5 的c点高的原因是　　　　　　　　　　　　　　 　　 。

④在温度为T5时，该反应的平衡常数K=　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

⑤在温度为T5时，CH3OH的浓度随时间变化的趋势如“图2”所示。

当时间到达t1时，将生成的甲醇和水同时除去，并维持该温度，在 t2时达新平衡。

请在“图2”中画出t1时刻后CH3OH的浓度变化总趋势曲线。

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甲醇是种非常重要的化工原料，工业上CO2 用于生产燃料甲醇，既能缓解温室效应，也为甲醇的合成寻找了新渠道。

(1)甲醇的合成：合成甲醇的反应为：CO2(g)+3H2(g) ⇌ CH3OH(g)+H2O(g)　　 △H　 ；在催化剂作用下，测得甲醇的产率与反应温度、压强关系如下图所示， 由图中数据可知，△H______0(选 填“＞”“＜”“＝”)，甲醇产率随着压强变化呈现图示规律的原因是_______。

(2)甲醇的应用：丙炔酸甲酯是一种重要的有机化工原料，不溶于水，常温呈液态，沸点为 103~105 ℃。实验室可用甲醇和另一有机原料 M 在一定条件下制备，实验步骤如下：

步骤 1：在反应瓶中，加入 13 g 原料 M、50 mL 甲醇和 2 mL 浓硫酸，搅拌，加热回流一段时间。

步骤 2：蒸出过量的甲醇(装置见下图)。

步骤 3：反应液冷却后，依次用饱和 NaCl 溶液、　 5%Na2CO3　 溶液、水洗涤；分离出有机相。

步骤 4：有机相经无水 Na2SO4 干燥、过滤、蒸馏， 得丙炔酸甲酯。

①步骤 1 中反应的化学方程式是_____________。

②步骤 1 中，加入过量甲醇的目的是_____________。

③步骤 3 中 Na2CO3 溶液洗涤主要去除的物质是______。该步骤中不用等量等浓度的NaOH 溶液代替Na2CO3 溶液洗涤主要原因是___________。

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高三化学解答题中等难度题查看答案及解析

甲醇燃料分为甲醇汽油和甲醇柴油。工业上合成甲醇的方法很多。

（1）一定条件下发生反应：

CO2(g) +3H2(g) ＝CH3OH(g)+H2O(g)　 △H1

2CO (g) +O2(g) ＝2CO2(g)　　 △H2

2H2(g)+O2(g) ＝2H2O(g)　　 △H3

则　CO(g) + 2H2(g) CH3OH(g)　的△H＝　　　　　　　　　　 。

（2）在容积为2L的密闭容器中进行反应：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ，其他条件不变，在300℃和500℃时，物质的量n(CH3OH) 与反应时间t的变化曲线如图所示。该反应的△H　　　 0 （填>、<或=）。

（3）若要提高甲醇的产率，可采取的措施有____________（填字母）。

A．缩小容器体积

B．降低温度

C．升高温度

D．使用合适的催化剂

E．将甲醇从混合体系中分离出来

（4）CH4和H2O在催化剂表面发生反应CH4+H2OCO+3H2，T℃时，向1 L密闭容器中投入1 mol CH4和1 mol H2O(g)，5小时后测得反应体系达到平衡状态，此时CH4的转化率为50% ，计算该温度下的平衡常数　　　　 （结果保留小数点后两位数字）。

（5）以甲醇为燃料的新型电池，其成本大大低于以氢为燃料的 传统燃料电池，目前得到广泛的研究，如图是目前研究较多的一类固体氧化物燃料电池工作原理示意图。回答下列问题：

①B极的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　 。

②若用该燃料电池做电源，用石墨做电极电解硫酸铜溶液，当电路中转移1mole- 时，实际上消耗的甲醇的质量比理论上大，可能原因是　　　　　　　　　　　　　　 。

（6）25℃时，草酸钙的Ksp=4.0×10-8,碳酸钙的Ksp=2.5×10-9。向20ml碳酸钙的饱和溶液中逐滴加入8.0×10-4 mol·L-1的草酸钾溶液20ml，能否产生沉淀　　　　 （填“能”或“否”）。

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