天然气( 主要成分为甲烷)是一种高效的清洁能源，也是一种重要的化工原料，利用天然气制备甲醇...

天然气( 主要成分为甲烷)是一种高效的清洁能源，也是一种重要的化工原料，利用天然气制备甲醇、乙醇、二甲醚(CH3OCH3)、乙烯(C2H4)等物质的主要反应有：

①CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+ 3H2(g)　 △H1= + 206.2 kJ/ mol

②CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)　 △H2=- 90.1kJ/ mol

③2CH3OH(g) = CH3OCH3(g) + H2O(g) △H3=- 24.5kJ/ mol

④2CH3OH(g) C2H4(g) + 2H2O(g) △H4=- 29.1kJ/ mol

⑤CH3OCH3(g)== C2H5OH(g)　 △H5=- 50.7 kJ /mol

请回答下列问题：

(1)反应2CH4(g)+H2O(g)= C2H5OH(g)+2H2(g)的△H =______kJ/mol；根据化学原理，可 以同时加快该反应的速率和提高甲烷转化率的措施有_______________________。

(2)CO与H2在一定条件下，同时发生②和③的反应，产生二甲醚的结果如上图所示。260℃时，CO转化率虽然很高，而二甲醚的产率却很低，可能的原因是 ( 答出一条即可) _______；CO 与H2 合成二甲醚的最佳的温度是_____________。

(3) 对于气体参与的反应如反应④[2CH3OH(g) C2H4(g) + 2H2O(g)]，可以用某组分B的平衡压强(PB)代替物质的量浓度(c)表示平衡常数(Kp)，则反应④的平衡常数表达式Kp=____；也可以用压强(PB)变化表示化学反应速率，体积不变的密闭容器中充入一定量的CH3OH气体发生反应④，在10分钟内，容器的压强由xkPa 升高到ykPa，则这段时间该反应的化学反应速率v(CH4)=_____________。

(4) 反应①～⑤中有多种物质可以做燃料电池的燃料，其中H2是单位质量燃料释放电能最多的物质，若与下列物质构成电池，H2 与_______构成的电池比能量最大。

a.H2O2　　　　　　 b.Cl2　　　　 C.O2　　　　　 d.NiOOH

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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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（17分）CO和H2的混合气体俗称合成气，是一种重要的工业原料气，可以在一定条件下制备甲醇，二甲醚等多种有机物。工业上利用天然气（主要成分为CH4）与水进行高温重整制备合成气。

（1） 已知：CH4、H2和CO的燃烧热分别为890.3kJ/mol、285.8kJ/mol和283.0kJ/mol，且1mol液态水汽化时的能量变化为44.0kJ。写出甲烷与水蒸气在高温下反应制取合成气的热化学方程式　　　　　　　　　　　　 。

（2）在一定条件下，向体积为2L的密闭容器中充入0.40mol CH4和0.60mol H2O(g)，测得CH4(g)和H2(g)的物质的量浓度随时间变化如下表所示：

①3—4min之间，化学平衡向___　　 ____反应方向移动（填“正”或“逆”）。

②3min时改变的反应条件是____________________（只填一种条件的改变）

（3）已知温度、压强、投料比X〔n(CH4)/n(H2O)〕对该反应的影响如图所示。

①图1中的两条曲线所示投料比的关系X1____X2(填“=”“>”或“<”下同)

②图2中两条曲线所示的压强比的关系：p1_______p2

（4）以天然气（设杂质不参与反应）、KOH溶液为原料可设计成燃料电池

①放电时，正极的电极反应式_______________________________________

②设装置中盛有100.0mL 3.0mol/L KOH溶液，放电时参与反应的氧气在标准状况下的体积为8.96L，放电过程中没有气体逸出，则放电完毕后，所得溶液中各离子浓度由大到小的关系为　　　　　　　　　　　　　　 ____。

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能源是制约国家发展进程的因素之一。甲醇、二甲醚等被称为2 1世纪的绿色能源，工业上利用天然气为主要原料与二氧化碳、水蒸气在一定条件下制备合成气（CO、H₂），再制成甲醇、二甲醚。

（1）工业上，可以分离合成气中的氢气，用于合成氨，常用醋酸二氨合亚铜

[Cu（NH₃）₂Ac]溶液（Ac=CH₃COO^－）（来吸收合成气中的一氧化碳，其反虚原理为：

[Cu（NH₃）₂Ac]（aq）+CO+NH₃[Cu（NH₃）₃]Ac•CO（aq）（△H＜0）

常压下，将吸收一氧化碳的溶液处理重新获得[Cu（NH₃）₂]AC溶液的措施是；

（2）工业上一般采用下列两种反应合成甲醇：

反应a：CO₂（g）+3H₂（g）CH₃OH（g）+H₂O（g）  △H＝－49.0kJ/mol

反应b：CO（g）+2H₂（g）CH₃OH（g）  △H<0

①对于反应a，某温度下，将4.0 mol CO₂（g）和12.0 mol H₂（g）充入容积为2L的密闭容器中，反应到达平衡时，测得甲醇蒸气的体积分数为30%，则该温度下反应的平衡常数为________；

②对于反应b，某温度下，将1.0mol CO（g）和2．0 mol H₂（曲充入固定容积的密闭容器中，反应到达平衡时，改变温度和压强，平衡体系中CH₃OH的物质的量分数变化情况如图所示，温度和压强的关系判断正确的是________；（填字母代号）

A．p₃>p₂，T₃>T₂

B．p₂>p₄，T₄>T₂

C．p₁>p₃，T₁>T₃

D．p₁>p₄，T₂>T₃

（3）CO可以合成二甲醚，二甲醚可以作为燃料电池的原料，化学反应原理为：

CO（g）+4H₂（g）CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）   △H<0

①在恒容密闭容器里按体积比为1:4充入一氧化碳和氢气，一定条件下反应达到平衡状态。当改变反应的某一个条件后，下列变化能说明平衡一定向正反应方向移动的是________；

A．逆反应速率先增大后减小

B．正反应速率先增大后减小

C．反应物的体积百分含量减小

D．化学平衡常数K值增大

②写出二甲醚碱性燃料电池的负极电极反应式________；

③己知参与电极反应的电极材料单位质量放出电能的大小称为该电池的比能量。关于二甲醚碱性燃料电池与乙醇碱性燃料电池，下列说法正确的是________（填字母）

A．两种燃料互为同分异构体，分子式和摩尔质量相同，比能量相同

B．两种燃料所含共价键数目相同，断键时所需能量相同，比能量相同

C．两种燃料所含共价键类型不同，断键时所需能量不同，比能量不同

（4）已知l g二甲醚气体完全燃烧生成稳定的氧化物放出的热量为31.63 kJ，请写出表示二甲醚燃烧热的热化学方程式________。

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能源是制约国家发展进程的因素之一。甲醇、二甲醚等被称为21世纪的绿色能源，工业上利用天然气为主要原料与二氧化碳、水蒸气在一定条件下制备合成气(CO、H2)，再制成甲醇、二甲醚。

（1）工业上，可以分离合成气中的氢气，用于合成氨，常用醋酸二氨合亚铜[Cu(NH3)2]AC溶液(AC=CH3COO﹣)来吸收合成气中的一氧化碳，其反应原理为：

[Cu(NH3)2]AC(aq)+CO(g)+NH3(g)⇌[Cu(NH3)3]AC•CO(aq)△H＜0

常压下，将吸收一氧化碳的溶液处理重新获得[Cu(NH3)2]AC溶液的措施是　　　　　　　　 ；

（2）天然气的一个重要用途是制取H2，其原理为：CO2(g)+CH4(g)⇌2CO(g)+2H2(g)．

在密闭容器中通入物质的量浓度均为0.1mol•L﹣1的CH4与CO2，在一定条件下发生反应，测得CH4的平衡转化率与温度及压强的关系如下图1所示，则压强P1　　　　　　　　 P2(填“大于”或“小于”)；压强为P2时，在Y点：v(正)　　　　　　　　 v(逆)(填“大于”、“小于”或“等于”)． 求Y点对应温度下的该反应的平衡常数K=　　　　　　　　 ．(计算结果保留两位有效数字)

（3）CO可以合成二甲醚，二甲醚可以作为燃料电池的原料，化学反应原理为：CO(g)+4H2(g)⇌CH3OCH3(g)+H2O(g)△H＜0

①在恒容密闭容器里按体积比为1：4充入一氧化碳和氢气，一定条件下反应达到平衡状态．当改变反应的某一个条件后，下列变化能说明平衡一定向正反应方向移动的是　　　　　　　　 ；

A．逆反应速率先增大后减小　　　 B．正反应速率先增大后减小

C．反应物的体积百分含量减小　　　 D．化学平衡常数K值增大

②写出二甲醚碱性燃料电池的负极电极反应式　　　　　　　　 ；

③己知参与电极反应的电极材料单位质量放出电能的大小称为该电池的比能量．关于二甲醚碱性燃料电池与乙醇碱性燃料电池，下列说法正确的是　　　　　　　　 (填字母)

A．两种燃料互为同分异构体，分子式和摩尔质量相同，比能量相同

B．两种燃料所含共价键数目相同，断键时所需能量相同，比能量相同

C．两种燃料所含共价键类型不同，断键时所需能量不同，比能量不同

（4）已知l g二甲醚气体完全燃烧生成稳定的氧化物放出的热量为31.63kJ，请写出表示二甲醚燃烧热的热化学方程式　　　　　　　　 ．

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能源是制约国家发展进程的因素之一。甲醇、二甲醚等被称为2 1世纪的绿色能源，工业上利用天然气为主要原料与二氧化碳、水蒸气在一定条件下制备合成气（CO、H2），再制成甲醇、二甲醚。

（1）工业上，可以分离合成气中的氢气，用于合成氨，常用醋酸二氨合亚铜 [Cu(NH3) 2] AC溶液(AC=CH3COO-)来吸收合成气中的一氧化碳，其反应原理为：

常压下，将吸收一氧化碳的溶液处理重新获得[Cu(NH3) 2] AC溶液的措施是　　　　　　 ；

（2）天然气的一个重要用途是制取H2，其原理为：CO2(g)＋CH4(g) 2CO(g)＋2H2(g) 。在密闭容器中通入物质的量浓度均为0.1mol·L－1的CH4与CO2，在一定条件下发生反应，测得CH4的平衡转化率与温度及压强的关系如下图1所示，则压强P1　　　　 _____P2（填 “大于”或“小于”）；压强为P2时，在Y点：v(正)　　　　 v(逆)（填“大于”、“小于”或“等于”）。 求Y点对应温度下的该反应的平衡常数K=　　　　　　 。（计算结果保留两位有效数字）

（3）CO可以合成二甲醚，二甲醚可以作为燃料电池的原料，化学反应原理为：

①在恒容密闭容器里按体积比为1:4充入一氧化碳和氢气，一定条件下反应达到平衡状态。当改变反应的某一个条件后，下列变化能说明平衡一定向正反应方向移动的是　　　　　　 ；

A．逆反应速率先增大后减小 　　 C．反应物的体积百分含量减小

B．正反应速率先增大后减小　　　 D．化学平衡常数K值增大

②写出二甲醚碱性燃料电池的负极电极反应式　　　　　　　 ；

③己知参与电极反应的电极材料单位质量放出电能的大小称为该电池的比能量。关于二甲醚碱性燃料电池与乙醇碱性燃料电池，下列说法正确的是　　　　　　　 （填字母）

A．两种燃料互为同分异构体，分子式和摩尔质量相同，比能量相同

B．两种燃料所含共价键数目相同，断键时所需能量相同，比能量相同

C．两种燃料所含共价键类型不同，断键时所需能量不同，比能量不同

（4）已知l g二甲醚气体完全燃烧生成稳定的氧化物放出的热量为31.63 kJ，请写出表示二甲醚燃烧热的热化学方程式　　　　　　　　　　　　　　 。

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（14分）甲醇、二甲醚等被称为绿色能源，工业上利用天然气为主要原料与二氧化碳、水蒸气在一定条件下制备合成气（CO、H2），再制成甲醇、二甲醚（CH3OCH3）。

（1）已知1g二甲醚气体完全燃烧生成稳定的氧化物放出的热量为32kJ，请写出二甲醚燃烧热的热化学方程式____________________________________________________________________。

（2）写出二甲醚碱性燃料电池的负极电极反应式 　　 __________________________________。

（3）用合成气制备二甲醚的反应原理为：2CO(g) + 4H2(g)CH3OCH3(g) + H2O(g)。已知一定条件下，该反应中CO的平衡转化率随温度、投料比[n(H2) / n(CO)]的变化曲线如下左图：

①a、b、c按从大到小的顺序排序为_________________，该反应的△H_______0（填“＞”、“＜”）。

②某温度下，将2.0molCO(g)和4.0molH2(g)充入容积为2L的密闭容器中，反应到达平衡时，改变压强和温度，平衡体系中CH3OCH3(g)的物质的量分数变化情况如上图所示，关于温度和压强的关系判断正确的是　　 　 　　 　　 ；

A. P3＞P2，T3＞T2　　　　　　 B. P1＞P3，T1＞T3 　　 C. P2＞P4，T4＞T2　　　　　　 D. P1＞P4，T2＞T3

③在恒容密闭容器里按体积比为1:2充入一氧化碳和氢气，一定条件下反应达到平衡状态。当改变反应的某一个条件后，下列变化能说明平衡一定向逆反应方向移动的是 　　　　 ；

A. 正反应速率先增大后减小　　　 B. 逆反应速率先增大后减小

C. 化学平衡常数K值减小　　　　 D. 氢气的转化率减小

④ 某温度下，将4.0molCO和8.0molH2充入容积为2L的密闭容器中，反应达到平衡时，测得二甲醚的体积分数为25%，则该温度下反应的平衡常数K＝__________。

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（14分）化学在能源开发与利用中起着重要的作用，如甲醇、乙醇、二甲醚（CH₃OCH₃）等都是新型燃料。

⑴乙醇是重要的化工产品和液体燃料，可以利用下列反应制取乙醇。

2CO₂(g)+6H₂(g)  CH₃CH₂OH(g)+3H₂O(g)  △H＝a kJ·mol^－1

在一定压强下，测得上述反应的实验数据如下表。

根据表中数据分析：

①上述反应的________0(填“大于”或“小于”)。

②在一定温度下，提高氢碳(即)比，平衡常数K值________（填“增大”、“减小”、或“不变”），对生成乙醇________（填“有利”或“不利”）。

⑵催化剂存在的条件下，在固定容积的密闭容器中投入一定量的CO和H₂，同样可制得乙醇(可逆反应)。该反应过程中能量变化如图所示：

①写出CO和H₂制备乙醇的热化学反应方程式________。

②在一定温度下，向上述密闭容器中加入1 mol CO、3 mol H₂及固体催化剂，使之反应。平衡时，反应产生的热量为Q kJ，若温度不变的条件下，向上述密闭容器中加入4 mol CO、12 mol H₂及固体催化剂，平衡时，反应产生的热量为w kJ，则w的范围为________。

⑶二甲醚（CH₃OCH₃）被称为21世纪的新型燃料，具有清洁、高效的优良性能。以二甲醚、空气、氢氧化钾溶液为原料，石墨为电极可构成燃料电池，其工作原理与甲烷燃料电池原理相类似。该电池中负极上的电极反应式是________。

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(14分)天然气是一种重要的清洁能源和化工原料，其主要成分为甲烷｡下图为以天然气为原料制备化工产品的工艺流程｡

（1）CH4的VSEPR模型为　　　　

（2）一定条件下向NH4HS溶液中通入空气，得到单质硫并能使氨水再生，写出氨水再生时的化学反应方程式　　　　

（3）水煤气合成二甲醚的三步反应如下：

①2H2(g)+CO(g) CH3OH(g)；ΔH=-90.8 kJ·mol1

②2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)；ΔH=-23.5kJ·mol1

③CO(g)+H2O(g) CO2(g) + H2(g)；ΔH=-41.3 kJ·mol1

则催化反应Ⅱ室的热化学方程式为　　　　

（4）在一定条件下，反应室Ⅲ(容积为VL)中充入amolCO与2amolH2 ，在催化剂作用下反应生成甲醇：

CO(g) +2H2(g)CH3OH(g)，CO的平衡转化率与温度､压强的关系如图所示，则：①P1　　　　　 P2(填“<”､“=”或“>”)。

②在其它条件不变的情况下，反应室Ⅲ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”)。

③在P1压强下，100℃时，反应：CH3OH(g)CO(g)+2H2(g)的平衡常数为 　　 (用含a､V的代数式表示)｡

（5）科学家用氮化镓材料与铜组装如图的人工光合系统，利用该装置成功地实现了以CO2和H2O合成CH4｡铜电极表面的电极反应式　　　　

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“地球在流浪，学习不能忘”，学好化学让生活更美好，下列相关说法错误的是（）

A.天然气、沼气的主要成分是甲烷，液化石油气的主要成分是丙烷和丁烷

B.煤的气化是物理变化，是高效、清洁地利用煤的重要途径

C.可用蒸馏的方法提纯工业酒精（主要杂质是甲醇）

D.“低碳经济”的目标是减少温室气体的排放

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