甲醇是一种重要的化工原料，在生产中有着重要的应用。工业上用天然气为原料，分为两阶段制备甲醇...

甲醇是一种重要的化工原料，在生产中有着重要的应用。工业上用天然气为原料，分为两阶段制备甲醇：

（ⅰ）制备合成气：CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)　

（ⅱ）合成甲醇：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)　

请回答下列问题：

（1）制备合成气：将1.0mol CH4和2.0mol H2O(g)通入反应室（容积为100L），在一定条件下发生反应（i）；CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。

①已知100℃时达到平衡的时间为5min，则从反应开始到平衡，用氢气表示的平均反应速率为：v(H2)= 　　 。

100℃时该反应的平衡常数K= 　　　 ；若升高温度，平衡常数K将 　　　　　　　 （填“增大”、“减小”或“不变”）。

②图中p1 　　　 p2（填“<”、”“>”或“=”）。

③为解决合成气中H2过量而CO不足的问题，原料气中需添加CO2，发生反应如下：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)，为了使合成气配比最佳，理论上原料气中甲烷与二氧化碳体积比为　　　　 。

（2）合成甲醇：在Cu2O/ZnO作催化剂的条件下，向2L的密闭容器中通入1mol

CO(g)和2mol H2(g)，发生反应(ⅱ)。

①反应（ⅱ）需在　 　　　　　　　　　　　　　　　　 （填“高温”或“低温”）才能自发进行。

②据研究，反应过程中起催化作用的为Cu2O，反应体系中含少量的CO2 有利于维持Cu2O的量不变，原因是_________________（用化学方程式表示）。

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合成气(CO和H2)是重要的化工原料，在工业生产中有着广泛的应用。

（1）工业上用甲烷和水蒸气在高温条件下发生反应制备合成气(CO和H2)，4g甲烷完全反应吸收51.5KJ热量，写该反应的热化学方程式　　　　　　　　　　　　　　　　　　

（2）工业上常用合成气来冶炼金属，其中CO还原氧化铁来冶炼生铁方程式如下：

3CO(g)+Fe2O3(s) 3CO2(g)+ 2Fe(s)　 △H<0

①如果上述反应在体积不变的密闭容器中发生，当反应达到平衡时，　　　　　 。

A．容器中Fe2O3的质量不随时间而变化　　　 B．反应物不再转化为生成物

C．n (CO) ：n (CO2) = 1：1　　　　　　　　　　 D．容器中气体的压强不随时间而变化

②在一个容积为4L的密闭容器中，1000℃时加入4mol CO(g)和足量Fe2O3(s)，反应2分钟后达到平衡，测得此时容器内气体的密度为40g/L，求该时间范围内反应的平均反应速率υ(CO2)= ___、CO的平衡转化率= _____、该反应的化学平衡常数K=　　　　　　 。

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甲醇是一种重要的化工原料，在生产中有着重要的应用

(1)CH3OH(g)＋CO(g)⇌HCOOCH3(g)△H＝－29.1kJ·mol-1科研人员对该反应进行了研究，部分研究结果如下:

①从反应压强对甲醇转化率的影响“效率看，工业制取甲酸甲酯应选择的压强是__________(填“3.5×106Pa”、“4.0×106Pa”或“5.0×106Pa”)

②实际工业生产中采用的温度是80℃，其理由是________________________________________

(2)直接甲醇燃料电池(简称DMFC)由于其结构简单、能量转化率高、对环境无污染，可作为常规能源的替代品而越来越受到关注，DMFC的工作原理如图3所示:

①通入a气体的电极是电池的__________(填“正”或“负”)极，其电极反应式为__________

②常温下，用此电池以性电极电解0.5L饱和食盐水(足量)，若两极共生成气体1.12L(已折算为标准状况下的体积)，则电解后溶液的pH为__________(忽略溶液的体积变化)

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甲醇是制造燃料电池的重要原料，工业上用CH4和H2O为原料来制备甲醇。

（1）将2.0 molCH4和3.0molH2O(g)通入反应室（容积为100L），在一定条件下发生反应：CH4(g)+H2O(g)＝CO(g)+3H2(g)，CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如下图。

①已知压强为p1，100℃时达到平衡所需的时间为5min，则用H2表示的平均反应速率为_________。

②图中的p1_______ p2（填“＜”“＞”或“＝”），100℃时平衡常数为_______________。

③在其他条件不变的情况下降低温度，重新达到平衡时H2体积分数将________________（填“增大”“减小”或“不变”）

（2）在压强为0.1MPa条件下，将 amolCO与2 amolH2的混合气体在催化剂作用下能自发反应合成甲醇：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)

①该反应的△H________0，△S_________0（填“＜”“＞”或“＝”）

②若容器容积不变，下列措施可提高H2转化率的是__________。

A.升高温度　　　　　　　　　　　　　　 B.将CH3OH(g)从体系中分离

C.再充入2 molCO和2molH2 D.充入He，使体系总压强增大

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按要求回答下列问题：

(1)甲醇是一种重要的化工原料，有着重要的用途和应用前景。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)；△H1

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

①上述反应中原子利用率百分之百的是______(填“I”或“Ⅱ”)

②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，T℃时，将2mol CO和6molH2充入2L的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得c(CO)=0.2mol/L，此时T为______。

(2)已知在常温常压下：

①2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g)△H1=-1275.6kJ/mol

②2CO (g)+O2(g)=2CO2(g)△H2=-566.0kJ/mol

③H2O(g)=H2O(l)△H3=-44.0kJ/mol

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：______。

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工业上CO2、CH4等含碳化合物有着重要的应用。

（1）科学家以CH4为原料来制备乙烯，同时得到氢气。已知相关物质的标准燃烧热如下表所示，写出甲烷制备乙烯的热化学方程式：__。

（2）在400℃时，向初始体积为1L的恒容密闭反应器中充入1molCH4，发生上述反应，测得平衡混合气体中C2H4的体积分数为20.0%。

①该温度下，平衡常数K=__。

②若向该平衡体系中充入等物质的量的CH4和H2，则平衡将___（填“正向移动”或“逆向移动”或“不移动”成“无法确定”），理由是__。

（3）科学家用氮化镓材料与铜组装成如图所示的人工光合系统实现CO2的再利用。

①该电化学装置属于__（填“原电池”或“电解池”）。

②该电池的Cu电极上发生反应的电极方程式为__。

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Ⅰ、甲醇是重要的化工原料，在日常生活中有着广泛的应用。

（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）　 △H1

反应Ⅱ：CO2（g）＋3H2（g）CH3OH（g）＋H2O（g）△H2

①在以上制备甲醇的两个反应中：反应Ⅰ优于反应Ⅱ，原因为_________________。

②反应Ⅰ中，若△H1﹤0，则要提高甲醇的产率，可采取的措施有_____（填字母）

A．缩小容器的体积　　　　 B．降低温度　　　　 C．升高温度

D．使用合理的催化剂　　　　　　 E．将甲醇从混合体系中分离出来

（2）已知在常温常压下：

①2CH3OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+4H2O（l）　 △H1=－1453kJ/mol

②2CO （g）+O2（g）=2CO2（g） △H2=－466kJ/mol

请写出32g甲醇液体发生不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学反应方程式：　　 　　 　 。

Ⅱ．由CO2和H2合成CH3OH的反应如下：CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g）△H。在10L的恒容密闭容器中投入1 mol CO2和2.75 mol H2，在不同条件下发生上述反应，测得平衡时甲醇的物质的量随温度、压强的变化如图所示。

①上述反应的△H　　　　　　　　　　 （填“﹥”或“﹤”）0

②图中压强p1　　　　　　　　 （填“﹥”或“﹤”）p2

③经测定知Q点时容器的压强是反应前压强的0.9，若反应从开始到平衡所需的时间为10min，则0~10min内H2的反应速率v(H2)=　　 　　　　　 　 。

④N点时，该反应的平衡常数K=　　　　　　　　　　 （计算结果保留2位小数）。

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二氧化碳在石油开采、人工降雨、消防、有机合成等领域有着广泛的应用。

(1)甲醇是重要的化工原料。利用合成气(CO、CO2、H2)在催化剂作用下合成甲醇，已知反应相关的化学键键能数据如下:

写出CO2和H2在催化剂作用下生成CH3OH(g)和H2O(g)的热化学方程式________

(2)CH4超干重整CO2的催化转化原理示意图如图所示:

①过程Ⅰ,生成1molH2时吸收123.5kJ热量，其热化学方程式是_______

②过程Ⅱ,实现了含然物种与含碳物种的分离，生成H2O(g)的化学方程式是________

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甲醇来源丰富、价格低廉、运输贮存方便，是一种重要的化工原料，有着重要的用途和应用前景，可以用多种方法合成。

Ⅰ.用CO2生产甲醇

(1)已知：H2的燃烧热为-285.8 kJ/mol，CH3OH(l)的燃烧热为-725.8kJ/mol，CH3OH(g)= CH3OH(l)△H=-37.3 kJ/mol，则CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(l)△H=_______kJ/mol。

(2)将CO2和H2按物质的量之比1：3充入体积为2.0 L的恒容密闭容器中反应，如图两条曲线分别表示压强为0.1 M Pa和5.0 MPa下CO2转化率随温度的变化关系。

①其中a点的平衡常数表达式为：_________________。

②a，b两点化学反应速率分别用va、vb表示，则va________vb (填“大于”、“小于”或“等于”)。

(3)在1.0 L恒容密闭容器中投入1 mol CO2和2.75 mol H2发生反应：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)，实验测得不同温度及压强下，平衡时甲醇的物质的量变化如图所示，下列说法正确的是___________。

A. 该反应的正反应为放热反应　　

B. 压强大小关系为p1<p2<p3

C. M点对应的平衡常数K的值约为1.04×10-2

D. 在p2及512K时，图中N点v(正)<v(逆)

Ⅱ.用生产甲醇

(4)已知：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)，如图是该反应在不同温度下CO的转化率随时间变化的曲线。

①该反应的焓变△H ______0(填“>”、“<”或“=”)。

②T1和T2温度下的平衡常数大小关系是K1_________K2(填“>”“<”或“=”)。

Ⅲ.甲醇的应用

(5)以甲醇为主要原料，电化学合成碳酸二甲酯的工作原理如图所示。阳极的电极反应式为___________。

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