甲醇汽油是由10％一25％的甲醇与其他化工原料、添加剂合成的新型车用燃料，可达到国标汽油的...

甲醇汽油是由10％一25％的甲醇与其他化工原料、添加剂合成的新型车用燃料，可达到国标汽油的性能和指标。甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景。

Ⅰ、工业上合成甲醇一般采用下列反应：CO（g）+2 H₂（g） CH₃ OH（g） △H=a kJ/mol，

下表是该反应在不同温度下的化学平衡常数（K）：

（1）由表中数据判断△H  a________0（填“>”、“=”或“<”）。

（2）某温度下，将2 mol CO和6 mol H₂充入2 L的密闭容器中，充分反应达到平衡后，测得c(CO)=0.5 mol·L^－1，则此时的温度为________⁰C。

（3）在容积固定的密闭容器中发生上述反应，各物质的浓度如下表：

①反应从2 min到4 min之间，H₂的反应速率为________。

②反应达到平衡时CO的转化率为________。

③反应在第2 min时改变了反应条件，改变的条件可能是________（填序号）。

A．使用催化剂    B．降低温度    C．增加H₂的浓度

（4）向容积相同、温度分别为T₁和T₂的两个密闭容器中均充入1 molCO和2 mol H₂，发生反应CO（g）+2 H₂（g）   CH₃ OH（g）△H=a kJ/mol。恒温恒容下反应相同时间后，分别测得体系中CO的百分含量分别为w₁和w₂；已知T₁<T₂，则

w_{1________}w₂（填序号）。

A．大于     B．小于     C．等于     D．以上都有可能

Ⅱ、甲醇在化学电源方面也有着重要应用。写出以甲醇为燃料，氢氧化钠溶液为电解质溶液的原电池中负极的电极反应式：________。

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甲醇不仅是重要的化工原料，而且还是性能优良的能源和车用燃料。

Ⅰ.甲醇水蒸气重整制氢是电动汽车氢氧燃料电池理想的氢源，生产过程中同时也产生CO，CO会损坏燃料电池的交换膜。相关反应如下：

反应①CH3OH(g) + H2O(g)⇌CO2(g) + 3H2(g) △H1

反应②H2(g)+CO2(g)⇌CO(g) + H2O(g)　　 △H2=+41kJ/mol

如图表示恒压容器中0.5mol CH3OH(g)和0.5mol H2O(g)转化率达80％时的能量变化。

(1)计算反应①的△H1= ________。

(2)反应①能够自发进行的原因是________。升温有利于提高CH3OH转化率，但也存在一个明显的缺点是 _________。

(3)恒温恒容下，向密闭容器中通入体积比为1:1的H2和CO2，能判断反应CH3OH(g) + H2O(g)⇌CO2(g) + 3H2(g)处于平衡状态的是____________。

A.体系内压强保持不变

B.体系内气体密度保持不变

C.CO2的体积分数保持不变

D.断裂3mol H-H键的同时断裂3mol H-O键

(4)250℃，一定压强和催化剂条件下，1.00mol CH3OH 和 1.32mol H2O充分反应，平衡测得H2为2.70mol，CO为 0.030mol，则反应①中CH3OH的转化率_________，反应②的平衡常数是 _________(以上结果均保留两位有效数字)。

Ⅱ.如图是甲醇燃料电池工作示意图：

(5)当内电路转移1.5molCO32-时，消耗甲醇的质量是_________g。

(6)正极的电极反应式为 _______。

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乙醇是一种可燃性液体，按一定比例混合的乙醇汽油是一种新型清洁车用燃料，某科研机构研究利用CO2合成乙醇的方法：

（i）2CO2(g)+6H2(g) CH3CH2OH(g)+3H2O(g) ΔH1

原料气氢气

（ii）CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)　　 ΔH2

回答下列问题：

（1）使用乙醇汽油（汽油用戊烷代替）燃料时．气缸工作时进行的反应较多，写出燃烧产生有毒气体CO、NO的所有反应的化学方程式：________________________。

（2）反应(i)中能够提高氢气转化率的措施有____。

A．增大压强　　　　 B．加催化剂　　　　 C．增大CO2的浓度　　　　 D．及时分离体系中的乙醇

（3）利用CO合成乙醇是目前工业生产较为成熟的工艺。已知下列热化学方程式：

（iii）CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)　　 ΔH3

写出以CO(g)与H2(g)为原料合成乙醇的热化学方程式：___________________（焓变用H1、H3表示）。

（4）反应(ii)中的甲烷和水蒸气是在特定的催化剂表面上进行的，该反应在不同温度下的化学平衡常数如下表：

由此推知反应(ii)的焓变H2________0（填“>”、“=”或“<”）。某温度下，向容积为1 L的密闭容器中加入1 mol甲烷和1mol水蒸气，经过5h反应达到平衡状态，此时测得CH4的浓度变为0.5 mol/L。该温度下，反应(ii)的平衡常数K=__________________，反应开始至达到平衡时氢气的反应速率v(H2)=_________。

（5）机动车在改用乙醇汽油后，并不能减少氮氧化物的排放。使用合适的催化剂可使NO转化为氮气，实验测得NO转化为氮气的转化率随温度变化曲线如下图所示：

由图像可知，在没有CO情况下，温度超过775K，NO的转化率减小，造成这种现象的原因可能是___________________________；在NO和CO物质的量之比为1：1的情况下，应控制的最佳温度为__________________左右。

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（14分）二甲醚（CH₃OCH。）和甲醇（CH₃OH）被称为21世纪的新型燃料，具有清洁、高效等优良的性能。以CH₄和H₂O为原料制备二甲醚和甲醇的工业流程如下：

（1）催化反应室B中CO与H₂合成二甲醚的化学方程式为________.

（2）催化反应室A中发生的反应为：

CH₄（g）+H₂O（g）CO（g）+3H₂（g）……（I）、CO（g）+H₂O（g）CO₂（g）+H₂（g）……（Ⅱ）催化反应室C中发生的反应为：

CO（g）+2H₂（g）CH₃OH（g）……（Ⅲ）、CO₂（g）+3H₂（g）CH₃OH（g）+H₂O（g）……（Ⅳ）

①已知：原子利用率=×100％，试求反应（Ⅳ）的原子利用率为________。

②反应（Ⅳ）的△S ________0（填“>”、“=”或“<”）。

③在压强为5MPa，体积为VL的反应室c中，amol CO与20mol H₂在催化剂作用下发生反应（Ⅲ）生成甲醇，CO的转化率与温度的关系如右图。则该反应的△H________0（填“>”、“=”或“<”）。300℃时该反应的平衡常数K= ________（用含字母的代数式表示）。

（3）我国某科研所提供一种碱性“直接二甲醚燃料电池”。

该燃料电池负极的电极反应式为：

CH₃OCH₃一12e^一+16OH^一=2CO^2-₃+11H₂O。有人提出了一种利用氯碱工业产品治理含二氧化硫（体积分数为x）废气的方法如下：

①将含SO₂的废气通人电解饱和食盐水所得溶液中，得NaHSO₃溶液；

②将电解饱和食盐水所得气体反应后制得盐酸；

③将盐酸加入NaHSO₃溶液中得SO₂气体回收。

用上述碱性“直接二甲醚燃料电池”电解食盐水来处理标准状况下VL的废气，计算消耗二甲醚的质量。

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二甲醚不仅是重要的化工原料，而且还是性能优良的能源和车用燃料。现代工业上可通过煤化工的产物CO和H2来合成二甲醚，其主要反应为：

（ⅰ）CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)　　　　　 △H= －90.1kJ·mol－1

（ⅱ）2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)　 △H= －24.5kJ·mol－1

（1）写出CO和H2来直接合成二甲醚的热化学方程式________。

（2）温度T时，在容积为2.00L的某密闭容器中进行上述反应（ⅰ），反应过程中相关数据如图1所示。

①下列说法能表明反应已达到平衡状态的是______。

a.容器中气体的压强不再变化　　　　　　　　 b.混合气体的密度不再变化

c.混合气体的平均相对分子质量不再变化　 d.2υ正(H2)=υ逆(CH3OH)

②该化学反应0~10min的平均速率υ(H2)=_____。

③其他条件不变时，15mim时再向容器中加入等物质的量的CO和H2，则H2的转化率____（填增大、不变或减小）。

④对应气相反应，常用某组分（B）的平衡压强（pB）代替某物质的量浓度（cB）表示平衡常数（以Kp表示），其中，pB=p总×B的体积分数；若在T时平衡气体总压强为p总，则该反应Kp=_____。

⑤图2表示氢气转化率随温度变化的趋势，请解释T0后氢气转化率的变化原因__________。

（3）二甲醚燃料电池的工作原理如图所示，则X电极的电极反应式为__________。用该电池对铁制品镀铜，当铁制品质量增加12.8g时，理论上消耗二甲醚的质量为_________g。（精确到0.01）

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甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景。因此甲醇被称为21世纪的新型燃料。请回答下列问题：

(1)工业上一般采用下列两种反应合成甲醇：

反应A：       

反应B：      

①对于反应A达平衡后，若容器容积不变，下列措施可增加转化率的是_______。

A.升高温度                          增加的量

C.充入He，使体系总压强增大            按原比例再充入和

②对于反应A，保持其它条件不变，采用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三种催化剂，反应进行相同时间后，的转化率随反应体系的温度变化如图所示：

点中反应一定处于平衡状态的点是_________，理由是_____；的转化率a点比c点高的原因是_____。

③某温度下，将和，充入2L的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得，则该温度下该反应的平衡常数为_______________。

(2)在温度时，将和充入一恒容密闭容器中，充分反应达到平衡后，若转化率为a，则容器内的压强与起始压强之比为_________。

(3)在直接以甲醇为燃料的电池中，电解质溶液为酸性，负极的反应式为_____。理想状态下，该燃料电池消耗所能产生的最大电能为695kJ，则该燃料电池的理论效率为____________保留三位有效数字已知：的燃烧热；燃料电池的理论效率是指电池所产生的最大电能与燃料电池反应所能释放的全部能量之比。

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化学与生活密切相关。下列说法错误的是（　　 ）

A.向汽油中添加甲醇后，该混合燃料的热值不变

B.国产C919所用到的氮化硅陶瓷是新型无机非金属材料

C.镁在空气中燃烧发出耀眼的白光，可用于制作照明弹

D.使用含钙离子浓度较大的地下水洗衣服，肥皂去污能力减弱

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甲醇（CH3OH）和二甲醚（CH3OCH3）被称为21世纪的新型燃料，具有清洁、高效等性能。

（1）CO2可用于合成二甲醚（CH3OCH3），有关反应的热化学方程式如下：

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

2CH3OH(g)＝CH3OCH3(g) + H2O(g)　 △H=－23.5 kJ·mol-1

H2O(l)＝H2O(g)　　　　　　　　　　　　　　 △H= + 44 kJ·mol-1

则CO2与H2反应合成二甲醚生成液态水的热化学方程式为：____________________。

（2）工业上合成甲醇的反应：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) △H=－90.8 kJ·mol-1。 下列不能说明该反应在恒温恒容条件下已达化学平衡状态的是___________

A．v正(H2) = 2v逆(CH3OH)　　　　　 B．n(CO):n(H2):n(CH3OH)=1:2:1

C．混合气体的密度不变　　　 D．混合气体的平均相对分子质量不变　　 E．容器的压强不变

（3）若反应2CH3OH(g)　 CH3OCH3(g) + H2O(g)在某温度下的化学平衡常数为400，此温度下，在密闭容器中加入一定量甲醇，反应进行到某时刻，测得各物质的浓度如下表所示：

①比较该时刻正、逆反应速率的大小：v(正)_____v(逆)（填“>”、“<”或“=”）。

②若加入甲醇后，经10 min反应达到平衡，则平衡后c(CH3OH)=______________，

该时间内反应速率v(CH3OCH3)=_____________。

（4）利用二甲醚（CH3OCH3）设计一个燃料电池，用KOH溶液作电解质溶液，石墨做电极，该电池负极电极反应式为___________________________。以此燃料电池作为外接电源按如图所示电解硫酸铜溶液，如果起始时盛有1000mLpH=5的硫酸铜溶液（25℃，CuSO4足量），一段时间后溶液的pH变为1，若要使溶液恢复到起始浓度（温度不变，忽略溶液体积的变化），可向溶液中加入______其质量约为_____g。

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