甲醇是21世纪应用最广泛的清洁燃料之一，通过下列反应可以制备甲醇：CO (g) + 2H2...

甲醇是21世纪应用最广泛的清洁燃料之一，通过下列反应可以制备甲醇：

CO (g) + 2H2 (g)CH3OH (l)　 △H

（1）已知：

计算上述反应的△H＝　　 　　 　　 kJ·mol－1。

（2）在容积可变的密闭容器中充入1 mol CO ( g ) 和2 molH2 ( g )生成CH3OH( g )，H2的平衡转化率随温度（T）、压强（P）的变化如图所示。

① 该反应的△S　 　　　 　 0，图中的T1 　　　 　　 T2（填“<”、“>”或“=”）。

② 当达到平衡状态A 时，容器的体积为2 L，此时该反应的平衡常数为　 　　　　 　 ，若达到平衡状态B 时，则容器的体积V（B）= 　 　　　 　 L。

③ 在该容器中，下列措施可增加甲醇产率的是　　 　　 　　 。

A．升高温度

B．从平衡体系中及时分离CH3OH

C．充入He

D．再充入0.5 mol CO和1 mol H2

（3）在容积固定为2 L的密闭容器中充入2 molCO( g )和6 molH2( g )生成CH3OH( g )，反应时间与物质的量浓度的关系如下图所示，则前10分钟内，氢气的平均反应速率为　　 　　 　　 ；若15分钟时升高体系温度，在20分钟时达到新平衡，此时氢气的转化率为33.3%，请在图中画出15-25分钟c (CO)的变化曲线。

高三化学填空题极难题查看答案及解析

甲醇是21世纪应用最广泛的清洁燃料之一，通过以下反应可以制备甲醇：CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(l) ΔH＝？

(1)已知：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　 ΔH＝－571.6 kJ·mol－1

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

2CH3OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(l)　　 ΔH＝－1 453.0 kJ·mol－1

则制备甲醇反应的ΔH ＝____________ kJ·mol－1。

(2)若装置为容积固定的密闭容器，不同时间段各物质的浓度如下表：

反应从2 min到4 min之间，H2的平均反应速率为__________mol·L－1·min－1。反应在第2 min时改变了反应条件，改变的条件可能是__________(填字母)。

A．使用催化剂　 　　　　　 　　 B．降低温度

C．增加H2的浓度　 　　 　　 D．减小CH3OH(g)的浓度

(3)若在容积可变的密闭容器中充入1 mol CO(g)和2 mol H2 (g)生成CH3OH(g)，H2的平衡转化率随温度(T)、压强(p)的变化如图所示。当达到平衡状态A 时，容器的体积为2 L，此时该反应的平衡常数为________，若达到平衡状态B 时，则容器的体积V(B)＝ ______ L。

(4)一定温度下，在容积固定的密闭容器中充入一定量的H2和CO，在t1时达到平衡。t2时将容器的容积迅速扩大到原来的2倍，在其他条件不变的情况下，t3时达到新的平衡状态，之后不再改变条件。请在下图中补画出从t2到t4正反应速率随时间的变化曲线。____________

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（15分）二甲醚（DME）和甲醇是21世纪应用最广泛的两种清洁燃料，目前工业上均可由合成气在特定催化剂作用下制得。

（1）由合成气制备二甲醚的主要原理如下：

已知：①CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　　　　　　　　 △H1＝－90.7 kJ·mol－1

②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)　　　 △H2＝－23.5 kJ·mol－1

③CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)　　　　　 △H3＝－41.2 kJ·mol－1

则反应3H2(g)＋3CO(g)CH3OCH3(g)＋CO2(g)的△H＝　　　　 kJ·mol-1。

（2）将合成气以n(H2)/n(CO)=2通入1 L的反应器中，一定条件下发生反应：

4H2(g)+2CO(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)，其中CO的平衡转化率随温度、压强变化关系如图所示：

①该反应的平衡常数表达式为　　　　 ；P1、P2、P3由大到小的顺序为　　　　 。

②若反应在P3和316℃时，起始时n(H2)/n(CO)=3，则达到平衡时，CO的转化率　　 　 50％（填“大于”、“小于”或“等于”)。

（3）由合成气合成甲醇的反应的温度与平衡常数（K）的关系如表数据，

250℃时，将2 molCO和6 molH2充入2L的密闭容器中发生反应，反应时间与物质浓度的关系如图所示，则前10分钟内，氢气的平均反应速率为　　　　 ；若15分钟时，只改变温度一个条件，假设在20分钟时达到新平衡，氢气的转化率为33.3%，此时温度为　　　　 （从上表中选），请在图中画出15—25分钟c (CH3OH)的变化曲线。

（4）利用甲醇液相脱水也可制备二甲醚，原理是：CH3OH +H2SO4→CH3HSO4+H2O，CH3HSO4+CH3OH→CH3OCH3+H2SO4。与合成气制备二甲醚比较，该工艺的优点是反应温度低，转化率高，其缺点是　　　　　　 。

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甲醇可作为燃料电池的原料。通过下列反应可以制备甲醇：CO ( g ) + 2H2 ( g ) CH3OH ( g ) △H ＝-90.8 kJ·mol－1 在一容积可变的 密闭容器中充入10 mol CO 和20 molH2，CO 的平衡转化率随温度（T）、压强（P）的变化如图所示，当达到平衡状态A 时，容器的体积为20 L。

（1）该反应的化学平衡常数表达式为　　　　 。

（2）如反应开始时仍充入10mol CO 和20mol H2，

则在平衡状态B时容器的体积V（B）= 　　　　 L。

（3）关于反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)在化学平衡状态时的描述正确的是　　 （填字母）。

A．CO的含量保持不变

B．容器中CH3OH浓度与CO浓度相等

C．2V正（CH3OH）=V正（H2）

D．容器中混合气体的平均相对分子质量保持不变

（4）CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)，按照相同的物质的量　 投料，测得CO在　 不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图所示。下列说法正确的是　　　　 。

A．温度：T1 < T2 <T3

B．正反应速率：ν（a）>ν（c）； ν（b）>ν（d）

C．平衡常数： K(a) =K(c) ； K(b) >K(d)

D．平均摩尔质量：M(a)<M(c)； M(b)>M(d)

（5）已知CO2（g）+H2（g）CO（g）+H2O（g） △H= + 41.3 kJ·mol－1 ，试写出由 CO2和H2制取甲醇的热化学方程式　　　　 。

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甲醇可作为燃料电池的原料。通过下列反应可以制备甲醇：CO ( g ) + 2H₂ ( g ) CH₃OH ( g ) △H ＝-90.8 kJ·mol^－1 在一容积可变的 密闭容器中充入10 mol CO 和20 molH₂，CO 的平衡转化率随温度（T）、压强（P）的变化如图所示，当达到平衡状态A 时，容器的体积为20 L。

（1）该反应的化学平衡常数表达式为________。

（2）如反应开始时仍充入10mol CO 和20mol H₂，则在平衡状态B时容器的体积V（B）= ________________ L。

（3）关于反应CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g)在化学平衡状态时的描述正确的是________（填字母）。

A．CO的含量保持不变       B．容器中CH₃OH浓度与CO浓度相等

C．2V_正（CH₃OH）=V_正（H₂）D．容器中混合气体的平均相对分子质量保持不变

（4）CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g)，按照相同的物质的量  投料，测得CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图所示。下列说法正确的是________。

A．温度：T₁ < T₂ <T₃

B．正反应速率：ν（a）>ν（c）； ν（b）>ν（d）

C．平衡常数： K(a) =K(c) ； K(b) >K(d)

D．平均摩尔质量：M(a)<M(c)； M(b)>M(d)

（5）已知CO₂（g）+H₂（g）CO（g）+H₂O（g） △H= + 41.3 kJ·mol^－1 ，试写出由

CO₂和H₂制取甲醇的热化学方程式________。

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（甲醇是重要的化学工业基础原料和清洁液体燃料，它广泛用于有机合成、医药、农药、涂料、染料、汽车和国防等工业中。工业上一般在恒容密闭容器中采用下列反应合成甲醇：

CO(g)2H₂(g)CH₃OH(g)Q

下表所列数据是反应在不同温度下的化学平衡常数（K）。

（1）判断反应达到平衡状态的依据是（   ）

A．混合气体的密度不变

B．混合气体的平均相对分子质量不变

C．生成CH₃OH的速率与消耗CO的速率相等

D．CH₃OH、CO、H₂的浓度都不再发生变化

（2）由表中数据判断Q________0 （填“＞”、“”或“＜”），要提高CO转化率，可采取的措施

是（   ）

A．加入催化剂       B．充入CO       C．充入H₂      D．升温

（3）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10min后，达到平衡时测得cmol／L，则以CH₃OH表示的反应速率v________mol /(L·min)，

CO的转化率为________。

（4）原料CO和H₂可以由C和H₂O反应制取，涉及的反应方程式如下：

C(s)CO₂(g) 2CO(g)               平衡常数K₁

C(s)H₂O(g) CO(g)H₂(g)          平衡常数K₂

CO(g)H₂O(g) H₂(g)CO₂(g)        平衡常数K₃

则K₁、K₂ 、K₃之间的关系是：________。

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请运用化学反应原理的相关知识研究碳及其化合物的性质。

(1)工业上可利用CO或CO2来制备清洁液体燃料甲醇。已知: 800℃时

反应①:2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)　 △H=-90.8 kJ/mol

反应②:H2(g)+CO2(g)H2O(g)+CO(g)　 △H=+41.2kJ/mol

(1)写出用CO2与H2反应制备甲醇的热化学方程式___________________________________。

(2)对于反应①，在体积一定的密闭容器中按物质的量之比1:2充入CO和H2，测得平衡混合物中CH3OH的体积分数在不同压强下随温度的变化如图1所示。据此判断

①压强P1_____P2(填“>”“<”或“=”，下同)

②平衡常数K(状态C)_____K(状态D)

③反应速率:V逆(状态A)_____V逆(状态B)

(3)对于反应②，在体积一定的密闭容器中加入一定量的H2和CO。进行反应。下列说法正确的是______。

A.若该反应在恒容，绝热的容器中进行，当容器中压强保持不变时表明反应达到平衡状态

B.该反应达到平衡时，向平衡体系中充入一定量的氦气，平衡可能发生移动

C.恒温恒容条件下，若改变反应物的投入量，△H的值不发生变化

D.恒温恒容条件下，若投入气体的总量保持不变，设起始投料比[n(H2)/n(CO2)]=X，当X=2或1/2时，H2O的体积分数不变。

(4)利用光能和光催化剂，可将CO2和H2O(g)转化为CH4和O2。紫外线照射时，在不同催化剂(I、II、III)作用下，CH4产量随光照时间的变化如下图2所示，在0-15h内，对反应催化效果最好的催化剂是____________(填序号)。

(5)一种新利CO燃料电池工作原理如上图3所示，该电池负极电极反应式为______________，电极A处产生的CO2有部分参与循环利用，其利用率为______________________。

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（15分）甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景。

（1）工业上一般采用两种方法制备甲醇：

反应Ⅰ：CO（g） + 2H2 （g） CH3OH （g）　 H1

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

①下表所列数据是反应Ⅰ在不同温度下的化学平衡常数（K）

由表中数据判断H1_______________0（填“>”、“=”或“<”）。

②某温度下，将2molCO和6molH2充入2L密闭容器中充分反应，4分钟后反应达到平衡，测得CO的物质的量为0．4mol，则CO的反应速率为______________，此时的压强是反应前压强的___________倍。

（2）反应Ⅱ的平衡常数表达式为____________________，为了加快反应Ⅱ的反应速率，并且提高H2的转化率，采取的措施是_______________（填写正确选项的字母）。

a．增大CO2的浓度　　　　　　　 b．增大H2的浓度

c．增大压强　　　　　　　　　　 d．加入催化剂

（3）工业上利用CO与水蒸气的反应，将有毒的CO转化为无毒的CO2，书写有关热化学反应方程式_______。该反应在830K下进行时，初始浓度到达平衡的时间有如下的关系：

则n 为________min。

（4）近年来，科研人员新开发出一种甲醇和氧气以强碱溶液为电解质溶液的新型手机电池。该电池中甲醇发生反应的一极为______极、其电极反应式为_________________。

（5）用该电池作电源，用惰性电极电解饱和NaCl溶液时，每消耗0．2mol CH3OH，阴极产生标况下气体的体积为　　　　　 L。

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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。

（1）工业上一般采用两种方法制备甲醇：

反应Ⅰ：CO(g) + 2H₂ (g) CH₃OH (g)  DH₁

反应Ⅱ：CO₂(g) + 3H₂(g)   CH₃OH (g)+H₂O(g)  DH₂

① 下表所列数据是反应Ⅰ在不同温度下的化学平衡常数（K）。

由表中数据判断DH₁_______________0（填“<”、“=”或“>”）。

② 某温度下，将2molCO和6molH₂充入2L密闭容器中充分反应，4分钟后反应达到平衡，测得CO的物质的量为0.4mol，则CO的反应速率为________________，此时的压强是反应前压强的___________倍。

（2）反应Ⅱ的平衡常数表达式为____________________，为了加快反应Ⅱ的反应速率，并且提高H₂的转化率，采取的措施是_______________（填写正确选项的字母）。

a．增大CO₂的浓度           b．增大H₂的浓度

c．增大压强                 d．加入催化剂

（3）工业上利用CO与水蒸气的反应，将有毒的CO转化为无毒的CO₂，书写有关热化学反应方程式__________________________________。该反应在830K下进行时，初始浓度到达平衡的时间有如下的关系：

则n 为________min。

（4）近年来，科研人员新开发出一种甲醇和氧气以强碱溶液为电解质溶液的新型手机电池。该电池中甲醇发生反应的一极为______极、其电极反应式为_________________。

（5）用该电池作电源，用惰性电极电解饱和NaCl溶液时，每消耗0.2mol CH₃OH，阴极产生标况下气体的体积为________L。

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清洁能源的开发、废水的处理都能体现化学学科的应用价值。

Ⅰ. 工业上可利用CO2来制备清洁燃料甲醇，有关化学反应如下：

反应A：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　 △H1＝－49.6kJ·mol-1

反应B：CO2(g)＋H2H2O(g)＋CO(g)　　　　　　 △H2＝＋41kJ·mol-1

⑴ 写出用CO(g)和H2(g)合成CH3OH(g)反应的热化学方程式： __________________。

⑵ 反应A可自发进行的温度条件是________(填“低温”或“高温”) 。

⑶ 写出两个有利于提高反应A中甲醇平衡产率的条件___________。

⑷ 在Cu－ZnO／ZrO2催化下，CO2和H2混和气体，体积比1∶3，总物质的量amol进行反应，测得CO2转化率、CH3OH和CO选择性随温度、压强变化情况分别如图所示（选择性：转化的CO2中生成CH3OH或CO的百分比）。

温度对反应的影响　　　　　　　　　　　　　　　　　　 压强对反应的影响

① 由上图可知，影响产物选择性的外界条件是______。

A. 温度　　　　 B. 压强　　　 C. 催化剂　　

② 如图中M点温度为250℃，CO2的平衡转化率为25%，该温度下反应B的平衡常数为________________（用分数表示）。

Ⅱ.实验室模拟“间接电化学氧化法”处理氨氮废水中NH4+的装置如图所示。以硫酸铵和去离子水配制成初始的模拟废水，并以NaCl调节溶液中氯离子浓度，阳极产物将氨氮废水中的NH4+氧化成空气中的主要成分。

⑸ 阳极反应式为__________________________________。

⑹ 除去NH4+的离子反应方程式为________________________________________。

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