生产甲醇的原料CO、H2可由下列反应制取：CH4（g）+H2O（g） CO（g）+3H2（...

生产甲醇的原料CO、H₂可由下列反应制取：CH₄（g）+H₂O（g） CO（g）+3H₂（g），试回答下列问题。

（1）已知：① CH₄（g）+3/2 O₂（g） CO（g）+2H₂O（g）△H_l；

② H₂（g）+1/2 O₂（g） H₂O（g） △H₂，

则CH₄（g）+ H₂O（g）CO（g）+3H₂（g）的△H＝____________（用含△H₁，△H₂的式子表示）

（2）一定条件下反应CH₄（g）+H₂O（g）CO（g）+3H₂（g）中CH₄的平衡转化率与温度、压强的关系如图，且T₂>T₁， 则上述反应的△H____________0（填“<”、“>”、“=”，下同），A、B处对应平衡常数（K_A、K_B）的大小关系为K_A____________K_B

（3）维持温度T₂，将0.04 mol CH₄和0.04mol H₂O（g）通入容积为1L的定容密闭容器中发生反应，平衡时达到B点，测得CH₄的转化率为50%,该反应在此温度下的平衡常数K_B=____________，下列现象能说明该反应已经达到平衡状态的是____

a．容器内CH₄、H₂O、CO、H₂的物质的量之比为1：1：1：3

b．容器的密度恒定

c．容器的压强恒定

d．3υ_正（CO）＝υ_逆（（H₂）

（4）在上述B点平衡基础上，向容器中再通入amol CH₄和a mol H₂O气体，使之在C点重新达平衡，此时测得CO有0.03mol，则a=____________。

高三化学填空题困难题查看答案及解析

天然气是一种重要的化工原料，可用来生产氢气和甲醇等高附加值化学品。回答下列问题：

（1）以天然气为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法。

已知：

①CH4(g)+H2O(g) =CO(g)+3H2(g)        ΔH1＝a kJ·mol-1

②CH4(g)+CO2(g) =2CO(g)+2H2(g)       ΔH2＝b kJ·mol-1

③CH4(g)+2H2O(g)=CO2(g)+4H2(g)　 ΔH3

请计算上述反应中的反应热ΔH3=_________（用a、b表示）kJ·mol-1。

（2）合成甲醇的反应原理为：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)　　 在1L的密闭容器中，充入1mol CO2和3 mol H2，在500℃下发生反应，测得CO2(g)和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。

①反应进行到4 min 时，v(正)____ （填“>”“<”或“=”）v(逆)。0~4 min，CO2的平均反应速率v(CO2)=____________mol·L-1·min-1。

②CO2的平衡转化率为_______________，该温度下平衡常数为_____________。

③下列能说明该反应已达到平衡状态的是______________。

a.v正(CH3OH)=3v逆(H2)

b.CO2、H2、CH3OH和H2O浓度之比为1: 3 :1: 1

C.恒温恒压下，气体的体积不再变化

d.恒温恒容下，气体的密度不再变化

（3）在相同温度、相同容积的3个密闭容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温、恒容，测得反应达到平衡时的有关数据如下：

则下列各量的大小关系为c1_________（填“>”“<”或“=”，下同）c3，p2________p3。

（4）为提高燃料的能量利用率，常将其设计为燃料电池。某电池以甲烷为燃料，空气为氧化剂，熔融的K2CO3为电解质，以具有催化作用和导电性能的稀土金属为电极。写出该燃料电池的负极反应式：__________________________；为使电解质的组成保持稳定，使该燃料电池长时间稳定运行，在通入的空气中必须加入________________（填化学式）。

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(14分)工业上可以利用废气中的CO2为原料制取甲醇，反应方程式为：CO2＋3H2CH3OH＋H2O。请回答下列问题：

（1）已知常温常压下下列反应的能量变化如下图所示：

写出由二氧化碳和氢气制备甲醇的热化学方程式__　　　　　　　　　　 _。

（2）如果只改变一个条件使上述反应方程式的平衡常数K值变大，则该反应__　　　　 （选填编号）。

A．一定向正反应方向移动　　　　　　

B．在平衡移动时正反应速率先增大后减小

C．一定向逆反应方向移动　　　　　　

D．在平衡移动时逆反应速率先减小后增大

（3）其他条件相同，该甲醇合成反应在不同催化剂（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）作用下反应相同时间后，CO2的转化率随反应温度的变化如图所示。

①在相同条件下，三种催化剂Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的催化效率由高到低的顺序是________。

②a点所代表的状态________（填“是”或“不是”）平衡状态。

③c点CO2的转化率高于b点，原因是________。

（4）若反应的容器容积为2.0L，反应时间4.0 min，容器内气体的密度减少了2.0g/L，在这段时间内CO2的平均反应速率为　　　　　　　　 。反应在t1时达到平衡，过程中c(CO2)随时间t变化趋势曲线下图所示。保持其他条件不变，t1时将容器体积压缩到1L，请在图中画出t1后c(CO2)随时间t变化趋势曲线(假定t2时刻达到新的平衡)。

高三化学填空题极难题查看答案及解析

工业上可以利用废气中的CO2为原料制取甲醇，其反应方程式为：CO2+3H2CH3OH+H2O。请回答下列问题：

（1）已知常温常压下下列反应的能量变化如下图所示：

写出由二氧化碳和氢气制备甲醇的热化学方程式__　　　　　　　　　　 _。

该反应的△S­­­­­­­­­­­­­­____0(填“>”或“<”或“=”)，在 ______情况下有利于该反应自发进行。

（2）如果上述反应方程式的平衡常数K值变大，则该反应__　　　　 （选填编号）。

A．一定向正反应方向移动　 　 B．在平衡移动时正反应速率先增大后减小

C．一定向逆反应方向移动　　 D．在平衡移动时逆反应速率先减小后增大

（3）如果上述反应在体积不变的密闭容器中发生，能说明反应已达到平衡状态的是　　　　　 __　　　　 （选填编号）。

A．3v正(H2)=v逆(CO2)　　　　 　　 B．C(H2) = C(CO2)

C．容器内气体的密度不变　　 D．容器内压强不变

（4）若反应的容器容积为2.0L，反应时间4.0 min，容器内气体的密度增大了2.0g/L，在这段时间内CO2的平均反应速率为　　　　　　　　 。反应在t1时达到平衡，过程中c(CO2)随时间t变化趋势曲线右图所示。保持其他条件不变，t1时将容器体积压缩到1L，请画出t1后c(CO2)随时间t变化趋势曲线(t2达到新的平衡)。

高三化学简答题中等难度题查看答案及解析

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。以CH4和H2O为原料，通过下列反应来制备甲醇。

Ⅰ.CH4（g）＋H2O（g）=CO（g）＋3H2（g）ΔH＝＋206.0 kJ/mol

Ⅱ.CO（g）＋2H2（g）=CH3OH（g）ΔH＝－129.0 kJ/mol

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

（2）将1.0 mol CH4和2.0 mol H2O（g）通入容积为100 L的反应室，在一定条件下发生反应Ⅰ，测得在一定的压强下CH4的转化率与温度的关系如图。

①假设100 ℃时达到平衡所需的时间为5 min，则用H2表示该反应的平均反应速率为________；

②100 ℃时反应Ⅰ的平衡常数为________。

（3）在压强为0.1 MPa、温度为300 ℃条件下，将1.0 mol CO与2.0 mol H2的混合气体在催化剂作用下发生反应Ⅱ生成甲醇，平衡后将容器的容积压缩到原来的，其他条件不变，对平衡体系产生的影响是________（填字母序号）。

A．c（H2）减小

B．正反应速率加快，逆反应速率减慢

C．CH3OH的物质的量增加

D．重新平衡时减小

E．平衡常数K增大

（4）工业上利用甲醇制备氢气的常用方法有甲醇蒸气重整法。该法中的一个主要反应为CH3OH（g）CO（g）＋2H2（g），此反应能自发进行的原因是：___。

（5）甲醇对水质会造成一定的污染，有一种电化学法可消除这种污染，其原理是：通电后，将Co2＋氧化成Co3＋，然后以Co3＋做氧化剂把水中的甲醇氧化成CO2而净化。实验室用下图装置模拟上述过程：

①写出阳极电极反应式_______________；

②写出除去甲醇的离子方程式___________________。

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以甲烷为初始原料制取氢气，是一项比较成熟的技术，下面是制取氢气的流程图，根据信息回答下列问题：

（1）阶段I发生的反应为CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)。

①已知在“水碳比”［］等于3时测得温度（T )和压强（p）对上述反应的影响如图所示。则升高温度，该反应的平衡常数K_______（填“增大”、“减小”或“不变”），据图可知p1_________（填“>”、“<”或“=”）p2。

②将等物质的量的甲烷和水蒸气充入1L恒容密闭容器中，发生上述反应，某温度下反应达到平衡，平衡常数K=27，此时测得一氧化碳的物质的量为0．10 mol，则甲烷的平衡转化率为____________。

（2）阶段Ⅱ发生的反应为CO(g)+ H2O(g)CO2(g)+ H2 (g)，T1温度时，向2L的恒容密闭容器中通入一定量的CO和H2O(g)，反应过程中测得部分数据如下表所示（表中t1<t2）：

①保持T1温度不变，若向原容器中通入0.60 rnol CO和1.20 mol H2O(g)，则达到平衡后n(CO2)=____。

②若达到平衡后，保持其他条件不变，只是向原平衡体系中再通入0.20 mol H2O(g)，则下列说法正确的是________。

a．CO的转化率将增大　　　　　

b．H2O(g)的体积分数将增大

c．气体的密度将不变　　　　　

d．化学平衡常数将增大

e．因混合气体总体积不变，故混合气体的总物质的量不变

（3）储氢问题是安全利用氢能的关键，某合金是一种能够吸收氢气的神奇材料，已知一定条件下1 cm3的该合金最多可吸收6.02×1022个氢原子，液态氢气的密度为0.07 g·cm-3，则相同体积的该合金和液态氢的含氢量之比为_________。

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高三化学解答题中等难度题查看答案及解析

（8分）（1）甲醇可作为燃料电池的原料。以CH₄和H₂O为原料，通过下列反应来制备甲醇。

I：CH₄ ( g ) + H₂O ( g ) ＝CO ( g ) + 3H₂ ( g )    △H ＝+206.0 kJ·mol^－1

II：CO ( g ) + 2H₂ ( g ) ＝ CH₃OH ( g )        △H ＝—129.0 kJ·mol^－1

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

（2）甲醇对水质会造成一定的污染，有一种电化学法可消除这种污染，其原理是：通电后，将Co²⁺氧化成Co³⁺，然后以Co³⁺做氧化剂把水中的甲醇氧化成CO₂而净化。实验室用右图装置模拟上述过程：

①写出阳极电极反应式。

②写出除去甲醇的离子方程式________。

（3）写出以NaHCO₃溶液为介质的Al—空气原电池的电极反应式

负极________。

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（12分）甲醇可作为燃料电池的原料。以CH₄和H₂O为原料，通过下列反应来制备甲醇。

I：CH₄ ( g ) + H₂O ( g ) ＝CO ( g ) + 3H₂ ( g )△H ＝+206.0 kJ·mol^－1

II：CO ( g ) + 2H₂ ( g ) ＝ CH₃OH ( g )        △H ＝—129.0 kJ·mol^－1

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

（2）将1.0 mol CH₄和2.0 mol H₂O ( g )通入容积为100 L的反应室，在一定条件下发生反应I，测得在一定的压强下CH₄的转化率与温度的关系如右图。

①假设100 ℃时达到平衡所需的时间为5 min，则用H₂表示该反应的平均反应速率为________。

②100℃时反应I的平衡常数为________。

（3）在压强为0.1 MPa、温度为300℃条件下，将a mol CO与3a mol H₂的混合气体在催化剂作用下发生反应II生成甲醇，平衡后将容器的容积压缩到原来的l/2，其他条件不变，对平衡体系产生的影响是________ (填字母序号)。

A．c ( H₂ )减少                                              B．正反应速率加快，逆反应速率减慢

C．CH₃OH 的物质的量增加                   D．重新平衡c ( H₂ )/ c (CH₃OH )减小

E．平衡常数K增大

（4）甲醇对水质会造成一定的污染，有一种电化学法可消除这种污染，其原理是：通电后，将Co²⁺氧化成Co³⁺，然后以Co³⁺做氧化剂把水中的甲醇氧化成CO₂而净化。实验室用右图装置模拟上述过程：

① 写出阳极电极反应式________。

② 写出除去甲醇的离子方程式________。

③若右图装置中的电源为甲醇—空气—KOH溶液的燃料电池，则电池负极的电极反应式：________，净化含1 mol甲醇的水燃料电池需消耗KOH

mol。

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甲醇可作为燃料电池的原料。以CH4和H2O为原料，通过下列反应来制备甲醇。

I：CH4 ( g ) + H2O ( g ) ＝CO ( g ) + 3H2 ( g )　　 △H ＝+206.0 kJ·mol－1

II：CO ( g ) + 2H2 ( g ) ＝ CH3OH ( g )　 △H ＝—129.0 kJ·mol－1

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

（2）将1.0 mol CH4和2.0 mol H2O ( g )通入容积为100 L的反应室，在一定条件下发生反应I，测得在一定的压强下CH4的转化率与温度的关系如右图。

①假设100 ℃时达到平衡所需的时间为5 min，则用H2表示该反应的平均反应速率为　　　　 　　　　　 。

②100℃时反应I的平衡常数为　　　　　　　 。

（3）在压强为0.1 MPa、温度为300℃条件下，将a mol CO与3a mol H2的混合气体在催化剂作用下发生反应II生成甲醇，平衡后将容器的容积压缩到原来的l/2，其他条件不变，对平衡体系产生的影响是　　　　　　 (填字母序号)。

A．c ( H2 )减少

B．正反应速率加快，逆反应速率减慢　

C．CH3OH 的物质的量增加

D．重新平衡c ( H2 )/ c (CH3OH )减小

E．平衡常数K增大

（4）甲醇对水质会造成一定的污染，有一种电化学法可消除这种污染，其原理是：通电后，将Co2+氧化成Co3+，然后以Co3+做氧化剂把水中的甲醇氧化成CO2而净化。实验室用右图装置模拟上述过程：

① 写出阳极电极反应式　　　　　　　　　　　　　　 。

② 写出除去甲醇的离子方程式　　　　　　　　　　 。

③若右图装置中的电源为甲醇—空气—KOH溶液的燃料电池，则电池负极的电极反应式　　　　　　　　　　　 ，净化含1 mol甲醇的水燃料电池需消耗KOH　　　　　　　　 mol。

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