（18分）甲醇是一种重要的化工原料，在生产中有着重要应用。工业上用甲烷氧化法合成甲醇，反应...

（18分）甲醇是一种重要的化工原料，在生产中有着重要应用。工业上用甲烷氧化法合成甲醇，反应流程中涉及如下反应（下列焓变数据均在25℃测得）：

（1）25℃时，用CH4和O2直接制备甲醇蒸气的热化学方程式为________________；

（2）某温度下，向容积为4 L的恒容密闭容器中通入6 molCO2和6 mol CH4，发生反应①，5 min后反应在该温度下达到平衡，这时测得反应体系中各组分的体积分数相等，则该反应在0～5 min内的平均反应速率v（CO）=________mol·L-1·min-1；在相同温度下，将上述反应改在某恒压容器内进行，该反应的平衡常数________（填“增大”“不变”或“减小”）；

（3）工业上可通过甲醇羰基化法制取甲酸甲酯，25℃时，其反应的热化学方程式为：

科研人员对该反应进行了研究，部分研究结果如下图所示：

①根据反应体系的压强对甲醇转化率的影响并综合考虑生产成本因素，在下列各压强数据中，工业上制取甲酸甲酯应选择的是_______（填下列序号字母）

a．3.5×106Pa　 　　　 　 b．4.0×l06Pa　　 　　　　 c．5.0×106Pa

②用上述方法制取甲酸甲酯的实际工业生产中，采用的温度是80℃，其理由是______________

（4）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的工作原理如图所示：

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

②25℃时，用此电池以石墨作电极电解0.5 L饱和食盐水（足量），若两极生成的气体共1．12 L（已折算为标准状况下的体积），则电解后溶液的pH为_____（忽略溶液体积的变化）。

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(14分)甲醇是一种重要的化工原料，在生产中有着重要的应用。工业上用甲烷氧化法合成甲醇的反应有：

(1)用CH4和02直接制备甲醇蒸气的热化学方程式为　　　　　　　　　　　　　 　 。

(2)某温度下，向4 L恒容密闭容器中通人6 mol C02和6mol CH4，发生反应(i)，平衡体系中各组分的体积分数均为，则此温度下该反应的平衡常数K=　　　　　 ，CH4的转化率为　　　　　　　　　　　　 。

(3)工业上可通过甲醇羰基化法制取甲酸甲酯，其反应的热化学方程式为：

，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× 106 Pa” “4．O×106 Pa”或“5.0× 106 Pa”)。

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

(4)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，用此电池以惰性电极电解O．5 L饱和食盐水(足量)，若两极共生成气体1．12 L(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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甲醇是一种重要的化工原料，在生产中有着重要的应用。工业上用甲烷氧化法合成甲醇的反应有：

（1）用CH4和O2直接制备甲醇蒸气的热化学方程式为　　　　　　　　　　　　 。

（2）某温度下，向容积为4 L的容器通人6 mol CO2和6mol CH4，发生反应(i），平衡体系中各组分的体积分数均为，则此温度下该反应的平衡常数K=　　 　　　　　　 ，CH4的转化率为　 　　　　　 　 。该温度下反应达平衡后，将反应容器的容积增大至10L，平衡向___________(填“正反应”或“逆反应”）方向移动。

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(14分)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) =　 。

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)，反应过程中，CH3OH的物质的量（n）与时间（t）及温度的关系如图所示。

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）。

③在500℃恒压条件下，请在上图中画出反应体系中n(CH3OH)随时间t变化的总趋势图。

（3）工业上可通过甲醇羰基化法制取甲酸甲酯，其反应的热化学方程式为：

CH3OH(g)+CO(g)HCOOCH3(g) ，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　 。

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(14分)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1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）= 　 。

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)，反应过程中，CH3OH的物质的量（n）与时间（t）及温度的关系如图2所示。

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）。

③在500℃恒压条件下，请在图2中画出反应体系中n(CH3OH)随时间t变化的总趋势图。

（3）工业上可通过甲醇羰基化法制取甲酸甲酯，其反应的热化学方程式为：

CH3OH(g)+CO(g)HCOOCH3(g）

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 　　　 。

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(14分)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)　 △H1＝＋206.0kJ/mol

（ii）合成甲醇：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)　 △H2

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) ＝　　 。

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)，反应过程中，CH3OH的物质的量（n）与时间（t）及温度的关系如图所示。

①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）。

③在500℃恒压条件下，请在上图中画出反应体系中n(CH3OH)随时间t变化的总趋势图。

（3）工业上可通过甲醇羰基化法制取甲酸甲酯，其反应的热化学方程式为：

CH3OH(g)+CO(g)HCOOCH3(g) ，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　 　 。

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由H、C、N、O、S等元素形成多种化合物在生产生活中有着重要应用。

I.化工生产中用甲烷和水蒸气反应得到以CO和H2为主的混合气体，这种混合气体可用于生产甲醇，回答下列问题：

（1）对甲烷而言，有如下两个主要反应：

①CH4(g)+1/2O2(g)=CO(g)+2H2(g)△H1=-36kJ·mol-1

2CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)△H2=+216kJ·mol-1

若不考虑热量耗散，物料转化率均为100%，最终炉中出来的气体只有CO、H2，为维持热平衡，每生产lmolCO，转移电子的数目为______________________。

（2）甲醇催化脱氢可制得重要的化工产品一甲醛，制备过程中能量的转化关系如图所示。

①写出上述反应的热化学方程式________________________________。

②反应热大小比较：过程I________过程Ⅱ(填“大 于”、“小于”或“等于”)。

Ⅱ.（3）汽车使用乙醇汽油并不能减少NOx的排放，这使NOx的有效消除成为环保领城的重要课题。某研究性小组在实验室以Ag-ZSM-5为催化剂，测得NO转化为N2的转化率随温度变化情况如图所示。若不使用CO，温度超过775K，发现NO的分解率降低。其可能的原因为_____________________________________，在n(NO)/n(CO)=1的条件下，为更好的除去NOx物质，应控制的最佳温度在_______K左右。

（4）车辆排放的氮氧化物、煤燃烧产生的二氧化硫是导致雾霾天气的“罪魁祸首”。活性炭可处理大气污染物NO。在5L密闭容器中加入NO和活性炭(假设无杂质)，一定条件下生成气体E和F。当温度分别在T1℃和T2℃时，测得各物质平衡时物质的量(n/mol)如下表：

①写出NO与活性炭反应的化学方程式_________________________________________；

②若T1＜T2，则该反应的ΔH_________0(填“＞”、“＜”或“=”)；

③上述反应T1℃时达到化学平衡后再通入0.1mol NO气体，则达到新化学平衡时NO的转化率为______。

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由H、C、N、O、S等元素形成多种化合物在生产生活中有着重要应用。

I.化工生产中用甲烷和水蒸气反应得到以CO和H2为主的混合气体，这种混合气体可用于生产甲醇，回答下列问题:

（1）对甲烷而言，有如下两个主要反应:

①CH4(g) +1/2O2(g) =CO(g) +2H2(g)△H1=-36kJ·mol-1

2CH4(g) +H2O(g) =CO(g) +3H2(g) △H2=+216kJ·mol-1

若不考虑热量耗散，物料转化率均为100%，最终炉中出来的气体只有CO、H2，为维持热平衡，年生产lmolCO,转移电子的数目为______________________。

（2）甲醇催化脱氢可制得重要的化工产品一甲醛，制备过程中能量的转化关系如图所示。

①写出上述反应的热化学方程式________________________________。

②反应热大小比较:过程I________过程II (填“大 于”、“小于”或“等于”)。

II.（3）汽车使用乙醇汽油并不能减少NOx的排放，这使NOx的有效消除成为环保领城的重要课题。某研究性小组在实验室以Ag-ZSM-5为催化剂，删得NO转化为N2的转化率随温度变化情况如图所示。若不使用CO，温度超过775K，发现NO的分解率降低。其可能的原因为_____________________________________，

在n(NO)/n(CO)=1的条件下，为更好的除去NOx物质，应控制的最佳温度在_______K左右。

（4）车辆排放的氮氧化物、煤燃烧产生的二氧化硫是导致雾霾天气的“罪魁祸首”。活性炭可处理大气污染物NO。在5L密闭容器中加入NO和活性炭(假设无杂质)，一定条件下生成气体E和F。当温度分别在T1℃ 和T2℃时，测得各物质平衡时物质的量(n/mol) 如下表:

①写出NO与活性炭反应的化学方程式_________________________________________；

②若T1<T2，则该反应的ΔH_________0 (填“>”、“<”或“=”) ；

③上述反应T1℃时达到化学平衡后再通入0.1mol　 NO气体，则达到新化学平衡时NO的转化率为______。

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CO在工农业生产中有着重要的应用。

（1）CO是制备很多有机物（如甲醇、乙醇、甲醚等）的原料，现用CO与H2合成甲醇，反应如下：CO(g)+2H2(g)= CH3OH(g)　 △H=-99kJ•mol–1。

①已知断裂1molCO(g)中的化学键消耗的能量为1072kJ，断裂1molH2(g)中的化学键消耗的能量为436kJ，则形成1molCH3OH(g)中化学键释放的能量为_____。

②用CH3OH 燃料电池电解精炼粗铜，装置如图所示。当消耗1mol甲醇时，d极质量增加了160g，则甲醇应加入____（填“a”或“b”）极，该电池的能量转化率为________（保留3位有效数字）。

（2）CO与Ni发生羰化反应形成的络合物可作为催化烯烃反应的催化剂。Ni的羰化反应为Ni(s)+4CO(g)Ni(CO)4(g)　　 △H<0，T0温度下，将足量的Ni粉和3.7molCO加入到刚性密闭容器中，10min时反应达到平衡，测得体系的压强为原来的倍。则：

①0～10min内平均反应速率v(Ni)=________g•min–1。

②研究表明正反应速率v正=k正•x4(CO)，逆反应速率v逆 =k逆•x[Ni(CO)4]（k正和k逆分别表示正反应和逆反应的速率常数，x为物质的量分数），则T0温度下，=_____。

③当温度升高时k正_______k逆（填“大于”“小于”或“等于”），此时CO的转化率___________（填“变大”“变小”或“不变”）。

④T1温度下测得一定的实验数据，计算得到v正～x(CO)和v逆～x[Ni(CO)4]的关系可用如图进行表示。当降低温度时，反应重新达到平衡，相应的点分别为______、______。

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【化学——选修2：化学与技术】（15分）氮的化合物是重要的化工原料，在工农业生产中有很多重要应用。工业上合成氨的流程示意图如下：

回答下列问题：

（1）25℃时合成氨反应热化学方程式为：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　 ΔH＝－92.4 kJ/mol。在该温度时，取1 mol N2和3 mol H2放在密闭容器中，在催化剂存在下进行反应，测得反应放出的热量总是小于92.4 kJ。其原因是______________。

（2）原料氢气的来源是水和碳氢化合物，写出工业生产中分别采用煤和天然气为原料制取氢气的化学反应方程式：　　　　　　　　　　　　 ，　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

（3）设备B的名称是________，其中m和n是两个通水口，入水口是　　　　　 （填“m”或“n”），不宜从相反方向通水的原因　　　　　　　　　　　　　　　　 。

（4）设备C的作用是　　　　　　　　　　　　　　 。

（5）为了提高其产量，降低能耗，近年有人将电磁场直接加在氮气与氢气反应的容器内，在较低的温度和压强条件下合成氨，获得了较好的产率。从化学反应本质角度分析，电磁场对合成氨反应的作用是　　　　　　　　　 ；与传统的合成氨的方法比较，该方法的优点是　　 　 　　 　　　　　　 。

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