甲醇是一种低碳能源，在全球能源危机和环境污染的背景下具有良好的发展前景。在催化剂作用下可用...

甲醇是一种低碳能源，在全球能源危机和环境污染的背景下具有良好的发展前景。在催化剂作用下可用H2和CO合成甲醇，反应的化学方程式为 2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)，三种物质的物质的量浓度随时间变化的关系如图所示。

回答下列问题：

(1)代表H2浓度变化的曲线为_______(填“a”、“b”或“c”)。

(2)提出一条可以加快反应速率的措施：______________________________。

(3)0〜4 min内，CH3OH的平均反应速率为_________________。

(4)我国某高校化学研究所在甲醇燃料电池技术方面获得新突破，组装出了自呼吸电池及主动式电堆。甲醇燃料电池的工作原理如图所示。

①该电池工作时，c口通入的物质为_____________，该电极为____(填“正极”或“负极”)。

②该电池工作一段时间后,，当6.4 g甲醇完全反应生成CO2时，消耗的氧气的体积为_____L(标准状况下)。

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能源、环境与生产生活和社会发展密切相关。

（1）工业上利用CO和H2在催化剂作用下合成甲醇：CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ，已知反应中有关物质的化学键键能数据如下表所示：

则 CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)　　 △H=__________kJ•mol-1

（2）以甲醇为燃料的新型电池,其成本大大低于以氢气为燃料的传统燃料电池。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。

B极为电池______极，B极的电极反应式为_________________________________。

（3）参考合成反应CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)的平衡常数，回答下列问题：

①该反应正反应是 ___________（填“放热”或“吸热”）反应；

②在T℃时，1L密闭容器中，投入0.1molCO和0.2molH2，达到平衡时，CO转化率为50%，则T=__________℃。

（4）CH3OH也可由CO2和H2合成。在体积为1L的密闭容器中，充入lmolCO2和3molH2，一定条件下反应：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH= — 49.0kJ/mol，测得CO2和CH3OH(g)浓度随时间变化如图所示。

①该反应的平衡常数表达式为K=_______；从反应开始到10min，v(H2)=_____mol/(L·min)；

②下列情况能说明该反应一定达到平衡状态的是___________(填字母)

A．v(CO2)消耗 = v(CH3OH)生成　　　　　　　　　　

B．气体的密度不再随时间改变

C．CO2和CH3OH的浓度之比不再随时间改变

D．气体的平均相对分子质量不再随时间改变

③为了加快化学反应速率且使体系中气体的物质的量增大，只改变下列某一条件，可采取的措施有__ (填字母)

A．升高温度　　　　　　　　　 B．缩小容器体积　　

C．再充入CO2气体　　　　　 D．使用合适的催化剂

④相同温度下，在另一个容积为1 L的密闭容器中充入2mol CH3OH(g)和2molH2O(g)，达到平衡时CO2的浓度_______(填“>”、“ <”或“=”)0.25mol/L。

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I．甲醇是一种重要化工原料，又是一种可再生能源，具有开发和应用的广阔前景。

（1）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，发生的主反应如下：①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)　 △H1

②CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)　 △H2 =41 kJ·mol-1 回答下列问题：　

①已知反应①中的相关的化学键键能（“CO”表示CO的化学键）数据见表：由此计算△H1=________ kJ·mol-1

②请写出CO2(g)和H2(g)反应生成CH3OH(g)和H2O(g)的热化学方程式：____________________该反应的平衡常数K3=_______________ 。 （反应①和反应②对应的平衡常数为K1和K2）

（2）由甲醇、氧气和NaOH溶液构成的新型手机电池，可使手机连续使用一个月才充一次电。该电池负极的电极反应式为________________。

Ⅱ．在2L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：

（3）如图所示表示NO2变化曲线的是____，用O2表示从0～2 s内该反应的平均速率v=_____。

（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．体系颜色不再改变　　 d．容器内密度保持不变

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[2017新课标Ⅲ]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=0.420 nm，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。

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由碳元素构成的各种单质和化合物始终都是科学家研究的重要对象。

Ⅰ.甲醇是一种可再生能源，具有开发和应用的广阔前景，工业上可用转化中得到的合成气制备甲醇。反应为CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)，某温度下，在容积为2L的密闭容器中进行该反应，其相关数据见图：

①根据图计算，从反应开始到tmin时，用H2浓度变化表示的平均反应速率υ(H2)=__。

②tmin至2tmin时速率变化的原因可能是__（要求答出所有可能原因）。

Ⅱ.一定温度下，向一容积为5L的恒容密闭容器中充入0.4molSO2和0.2molO2，发生反应：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)　 ΔH=-196kJ·mol-1。当反应达到平衡时，容器内压强变为起始时的。请回答下列问题：

①SO2的转化率为__；

②达到平衡时反应放出的热量为__。

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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）金属Zn晶体中的原子堆积方式如图所示，这种堆积方式称为___________________。六棱柱底边边长为a cm，高为b cm，阿伏加德罗常数的值为NA，Zn的密度为_____________________________________g·cm－3（列出计算式）。

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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，电负性较大的是___，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____。

(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____。

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面对目前世界范围内的能源危机，甲醇作为一种较好的可再生能源，具有广泛的应用前景。

（1）已知在常温常压下反应的热化学方程式：

①CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)　　　　 ΔH1＝－90 kJ·mol－1

②CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)　 ΔH2＝－41 kJ·mol－1

写出由二氧化碳、氢气制备甲醇的热化学方程式：_______________________。

（2）在容积为V L的容器中充入a mol CO与2a mol H2，在催化剂作用下反应生成甲醇，平衡时的转化率与温度、压强的关系如图所示。

①p1________p2(填“大于”、“小于”或“等于”)；

②在温度和容积不变的情况下，再增加a mol CO与2a mol H2，达到新平衡时，CO的转化率________(填“增大”、“减小”或“不变”，下同)，平衡常数________。

（3）关于CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)　　　　 ΔH1＝－90 kJ·mol－1 正确的是_____________________

A.温度和压强一定时，混合气体的密度不再变化，证明已经达到平衡状态

B. 2V（CO）正= V（H2）逆

C.温度和体积一定时，容器内压强不变，证明已经达到平衡状态

D.百分比组成2W(CO)=W(H2)，证明已经达到平衡状态

E.混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态，证明已经达到平衡状态

F.温度越高越有利于该反应自发进行

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能源短缺是人类社会面临的重大问题。甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景。

（1）工业上合成甲醇的反应原理为：；

下表所列数据是该反应在不同温度下的化学平衡常数（K）。

①对于气相反应，用某组分(B）的平衡压强( PB）代替物质的量浓度( cB）也可表示平衡常数（记作KP），写出该反应的平衡常数表达式KP= 　　　　　　　　　 。

②下列措施可以加快反应速率且能提高CO 转化率的是　 　　　　　　　　　 。

a.再充入CO b.将甲醇液化并及时分离出　　 c.增大压强

d.加入催化剂　　　 e.降低温度

③在300℃时，将2 mol CO、3 mol H2 和2 mol CH3OH 充入容积为1L 的密闭容器中，此时反应将 　　　 （填“向正反应方向进行”、“向逆反应方向进行”或“处于平衡状态”）。

（2）以甲醇、氧气为原料， KOH 溶液作为电解质构成燃料电池总反应为：

，则负极的电极反应式为：　 　　　　　　 ，随着反应的不断进行溶液的pH　 　　 (填“增大”“减小”或“不变”）。

（3）如果以该燃料电池为电源，石墨作两极电解饱和食盐水，则该电解过程中阳极的电极反应式为： 　　　　 ；如果电解一段时间后NaCl 溶液的体积为1L，溶液的pH 为12（25℃下测定），则理论上消耗氧气的体积为　 　　　　　　 mL（标况下）。

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（10分）能源短缺是人类社会面临的重大问题。甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景。（注：“原子经济性”是指，在化学品合成过程中，合成方法和工艺应被设计成能把反应过程中所用的所有原材料尽可能多的转化到最终产物中）

（1）工业上一般采用下列两种反应合成甲醇

反应I：  CO(g) ＋ 2H₂(g)    CH₃OH(g)  ΔH₁

反应II： CO₂(g) ＋ 3H₂(g)   CH₃OH(g)  +  H₂O(g)  ΔH₂

上述反应符合“原子经济”原则的是：________（填“I”或“Ⅱ”）。

（2）已知在常温常压下：

① 2CH₃OH(l) ＋ 3O₂(g) ＝ 2CO₂(g) ＋ 4H₂O(g)   ΔH ＝ －1275.6 kJ·mol^-1

② 2CO (g)+ O₂(g) ＝ 2CO₂(g)   ΔH ＝ －566.0 kJ·mol^-1

③ H₂O(g) ＝ H₂O(l)   ΔH ＝ －44.0 kJ·mol^-1

请写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式

__________________________________________________

（3）甲醇—空气燃料电池，电解质溶液是：20%～30%的KOH溶液。请写出甲醇—空气燃料电池放电时正极的电极反应式。

________　　。

（4）下图是一个电化学过程示意图。

① 锌片上发生的电极反应式为________。

② 假设使用甲醇—空气燃料电池作为本过程中的电源，铜片的质量变化96g，则燃料电池理论上需要________ mol甲醇。

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