甲醇可以与水蒸气反应生成氢气，反应方程式如下：CH3OH(g)＋H2O(g) CO2(g)...

（8分）（1）氢是未来最好的能源选择，制取氢气的成熟的方法有很多，利用甲醇可以与水蒸气反应生成氢气，反应方程式如下：

CH3OH(g) + H2O(g) CO2(g) + 3H2(g)　　 H(298K)＝+ 49.4 kJ/mol

一定条件下，向容积为2L的恒容密闭容器中充入1 mol CH3OH(g)和3 mol H2O(g)，实验测得：达到平衡状态时，吸收热量19.76 kJ。则

①达平衡时混合气体的压强是反应前的　　　　 倍。

②该条件下的该反应的平衡常数是　　　　　　　　 （结果保留两位有效数字）。

③该条件下反应达平衡状态的依据是（填序号）　　　　　　 。

A．v正(CH3OH)＝v正(CO2)          B．混合气体的密度不变

C．c(CH3OH)＝c(H2O)    　　　     D．混合气体的总物质的量不变

（2） 甲、乙两容器体积相等，甲容器通入1 mol SO2和1 mol O2，乙容器通入1 mol SO3和0.5 mol O2，发生反应：2SO2(g) + O2 (g) 2SO3(g)　 H＜0，甲、乙起始反应温度相同，均和外界无热量交换，平衡时，甲中SO2的转化率为a，乙中SO3的分解率为b，则a、b的关系为a+b _______ 1（填“﹤”、“﹥”或“＝”) 。

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甲醇可以与水蒸气反应生成氢气，反应方程式如下：

CH3OH(g)＋H2O(g) CO2(g)＋3H2(g)　ΔH>0

(1)一定条件下，向体积为2 L的恒容密闭容器中充入1 mol CH3OH(g)和3 mol H2O(g)，20 s后，测得混合气体的压强是反应前的1.2倍，则用甲醇表示该反应的速率为________。

(2)判断(1)中可逆反应达到平衡状态的依据是(填序号)________。

①v正(CH3OH)＝v正(CO2)

②混合气体的密度不变

③混合气体的平均相对分子质量不变

④CH3OH、H2O、CO2、H2的浓度都不再发生变化

(3)下图中P是可自由平行滑动的活塞，关闭K，在相同温度时，向A容器中充入1 mol CH3OH(g)和2 mol H2O(g)，向B容器中充入1.2 mol CH3OH(g)和2.4 mol H2O(g)，两容器分别发生上述反应。已知起始时容器A和B的体积均为a L。试回答：

①反应达到平衡时容器B的体积为1.5aL，容器B中CH3OH转化率为________，A、B两容器中H2O(g)的体积百分含量的大小关系为：B(填“>”“<”或“＝”)________A。

②若打开K，一段时间后重新达到平衡，容器B的体积为________L(连通管中气体体积忽略不计，且不考虑温度的影响)。

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利用甲醇(CH3OH)制备一些高附加值产品，是目前研究的热点。

（1）甲醇和水蒸气经催化重整可制得氢气，反应主要过程如下：

反应Ⅰ. CH3OH(g)＋H2O(g)3H2(g)＋CO2(g)　　 △H1

反应Ⅱ. H2(g)＋CO2(g)H2O(g)＋CO(g)　　　　 △H2= a kJ·mol-1

反应Ⅲ. CH3OH(g)2H2(g)＋CO(g)　　　　　　　 △H3= b kJ·mol-1

反应Ⅳ. 2CH3OH(g)2H2O(g)＋C2H4(g)　　　　　 △H4= c kJ·mol-1

①△H1=______kJ·mol-1 。

②工业上采用CaO吸附增强制氢的方法，可以有效提高反应Ⅰ氢气的产率，如图−1，请分析加入CaO提高氢气产率的原因：______。

③在一定条件下用氧气催化氧化甲醇制氢气，原料气中对反应的选择性影响如题图−2所示(选择性越大表示生成的该物质越多)。制备H2时最好控制=______，当= 0.25时，CH3OH和O2发生的主要反应方程式为______。

（2）以V2O5为原料，采用微波辅热-甲醇还原法可制备VO2，在微波功率1000kW下，取相同质量的反应物放入反应釜中，改变反应温度，保持反应时间为90min，反应温度对各钒氧化物质量分数的影响曲线如图−3所示，温度高于250℃时，VO2的质量分数下降的原因是______。

（3）以甲醇为原料，可以通过电化学方法合成碳酸二甲酯[(CH3O)2CO]，工作原理如图−4所示。

①电源的负极为______(填“A”或“B”)。

②阳极的电极反应式为______。

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甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的一种反应原理如下：

CH₃OH(g) + H₂O(g) → CO₂(g) + 3H₂(g) – 49.0 kJ

下列说法正确的是

A．1 LCH₃OH蒸汽与1 L水蒸汽反应生成1 L CO₂气体与3 L 氢气吸收热量49.0 kJ

B．1个CH₃OH分子与1个水分子反应生成1个CO₂分子与3个H₂分子吸收49.0 kJ热量

C．相同条件下1molCH₃OH(g)与1mol H₂O(g)的能量总和小于1molCO₂(g)与3 mol H₂(g)的能量总和

D．1 molCH₃OH蒸汽与1 mol液态水反应生成1mol CO₂气体与3 mol 氢气吸收的热量小于49.0 kJ

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．甲醇质子交换膜燃料电池中，将甲醇蒸气转化为氢气的两种反应原理是：

①CH₃OH(g)+ H₂O(g)＝CO₂ (g) + 3H₂(g)  △H＝+49.0kJ/mol

②CH₃OH(g)+ 0.5O₂ (g)＝CO₂ (g) + 2H₂(g)  △H＝-192.9kJ/mol

下列说法正确的是

A.CH₃OH的燃烧热是192.9kJ/mol

B.CH₃OH转变成H₂的过程一定要吸收能量

C.反应①中的能量变化如右图所示

D.根据反应①和②可推知：

2H₂(g)+O₂ (g)＝2H₂O (g)  △H＝-483.8kJ/mol

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（20分）对气体的转化与吸收的研究，有着实际意义。

（1）一定条件下，工业上可用CO或CO2与H2反应生成可再生能源甲醇，反应如下：

3H2(g)+CO2(g)CH3OH(g)+H2O(g)　　 △H1=-49.0KJ/mol　　　 K1（Ⅰ）

2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)　　　　　　　　 △H2=-90.8KJ/mol　　 K2（Ⅱ）

则CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的△H3=　　　　 KJ/mol和K3=　　　　 （用K1和K2表示）

（2）在一定温度下，将0．2mol CO2和0．8mol H2充入容积为2L的密闭容器中合成CH3OH（g）。

5min达到平衡时c(H2O)=0.025mol/L，则5min内v(H2)= _______mol/（L·min）。下图图像正确且能表明该反应在第5min时一定处于平衡状态的是______。

若改变某一条件，达到新平衡后CO2的浓度增大，则下列说法正确的是_______。

a．逆反应速率一定增大　　 b．平衡一定向逆反应方向移动

c．平衡常数不变或减小　　 d．CO2的物质的量可能减小

（3）反应II可在高温时以ZnO为催化剂的条件下进行。实践证明反应体系中含少量的CO2有利于维持ZnO的量不变，原因是_________（写出相关的化学方程式并辅以必要的文字说明；已知高温下ZnO可与CO发生氧化还原反应）。

（4）实验室里C12可用NaOH溶液来吸收。室温下，若将一定量的C12缓缓通入0．2mol/L NaOH溶液中，恰好完全反应得溶液A，反应过程中水的电离程度________（填“变大”、“变小”或“不变”，下同），_________。溶液B为0．05mol/L的（NH4）2SO4溶液，则A、B两溶液中c(ClO－)、c(Cl－)、c(NH4＋ )、c(SO42-)由大到小的顺序为_________（已知：室温下HClO的电离常数Ka=3.2×10-8， NH3·H2O的电离常数Kb=1.78×10-5）。

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参考下列图表和有关要求回答问题：

（1）甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的一种原理是CH3OH(g)和H2O(g)反应生成CO2和H2。右图是该过程中能量变化示意图，若在反应体系中加入催化剂，反应速率增大，正反应活化能 a的变化是_____ （填“增大”、“减小”、“不变”），反应热△H的变化是_____（填“增大”、“减小”、“不变”）。请写反应进程出CH3OH(g)和H2O(g)反应的热化学方程式_____。

（2）甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的另一种反应原理是：

CH3OH(g)+1/2O2(g)CO2(g)+2H2(g)　 △H=c kJ/mol

又知H2O(g)H2O(l)　 △H=d kJ/mol。

则甲醇燃烧生成液态水的热化学方程式为_____。

（3）以CH3OH燃料电池为电源电解法制取ClO2。二氧化氯（ClO2）为一种黄绿色气体，是国际上公认的高效、广谱、快速、安全的杀菌消毒剂。

①CH3OH燃料电池放电过程中，通入O2的电极附近溶液的pH=_____，负极反应式为_____。

②图中电解池用石墨作电极，在一定条件下电解饱和食盐水制取 ClO2。阳极产生 ClO2的反应式为_____。

③电解一段时间，从阴极处收集到的气体比阳极处收集到气体多 6.72L时（标准状况，忽略生成的气体溶解），停止电解，通过阳离子交换膜的阳离子为_____mol。

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（本小题满分15分）

参考下列图表和有关要求回答问题：

（1）甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的一种原理是CH3OH(g)和H2O(g)反应生成CO2和H2。右图是该过程中能量变化示意图，若在反应体系中加入催化剂，反应速率增大，正反应活化能 a的变化是_____________（填“增大”、“减小”、“不变”），反应热△H的变化是_____________（填“增大”、“减小”、“不变”）。请写反应进程出CH3OH(g)和H2O(g)反应的热化学方程式_____________。

（2）甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的另一种反应原理是：CH3OH(g)+1/2O2(g) CO2(g)+2H2(g)　 △H=c kJ/mol又知H2O(g) H2O(l)　 △H=d kJ/mol。则甲醇燃烧生成液态水的热化学方程式为_____________。

（3）以CH3OH燃料电池为电源电解法制取ClO2。二氧化氯（ClO2）为一种黄绿色气体，是国际上公认的高效、广谱、快速、安全的杀菌消毒剂。

①CH3OH燃料电池放电过程中，通入 O2的电极附近溶液的pH_____________，负极反应式为_____________。

②图中电解池用石墨作电极，在一定条件下电解饱和食盐水制取 ClO2。阳极产生 ClO2的反应式为_____________。

③电解一段时间，从阴极处收集到的气体比阳极处收集到气体多 6.72L时（标准状况，忽略生成的气体溶解），停止电解，通过阳离子交换膜的阳离子为_____________mol。

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