乙醇是一种重要的化工原料，在生活、生产中的应用广泛。（1）工业上利用二甲醚合成乙醇反应①：...

乙醇是一种重要的化工原料，在生活、生产中的应用广泛。

（1）工业上利用二甲醚合成乙醇

反应①：CH3OCH3(g) + CO(g) CH3COOCH3(g)　 △H1

反应②：CH3COOCH3(g) + 2H2(g) CH3OH(g) + C2H5OH(g)　 △H2

一定压强下，温度对二甲醚和乙酸甲酯平衡转化率影响如下图1所示，据图示判断，△H2________0（填“＞”或“＜”）。温度对平衡体系中乙酸甲酯的含量和乙醇含量的影响如下图2所示。在300K～600K范围内，乙酸甲酯的百分含量逐渐增加，而乙醇的百分含量逐渐减小的原因是_____________。

（2）乙醇加入汽油（平均分子式为C8H18）中能改善油品质量，减少对环境的影响。

①乙醇汽油可提高燃油的燃烧效率，减少CO等不完全燃烧产物的生成。相同条件下，等物质的量的乙醇与汽油完全燃烧消耗氧气之比为_____________。

②NOx的有效消除成为环保领域的重要课题。某研究小组在实验室以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上图所示。若不使用CO，温度超过775 K，发现NO的分解率降低，其可能的原因为_____________；在=1的条件下，应控制的最佳温度在_____________左右，写出此条件下发生反应的化学方程式_____________。

（3）某乙醇燃料电池采用碱性介质，该电池工作时负极的电极反应式为____________。

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乙醇是一种重要的化工原料，在生活、生产中的应用广泛。

（1）工业上利用二甲醚合成乙醇

反应①：CH3OCH3(g) + CO(g)CH3COOCH3(g)　 △H1

反应②：CH3COOCH3(g) + 2H2(g)CH3OH(g) + C2H5OH(g)　 △H2

一定压强下，温度对二甲醚和乙酸甲酯平衡转化率影响如图所示，则△H1

_____________0（填“＞”或“＜”，下同）、△H2_____________0。温度对平衡体系中乙酸甲酯的含量和乙醇含量的影响如图所示。在300 K～600 K范围内，乙酸甲酯的百分含量逐渐增加，乙醇的百分含量逐渐减小的原因是_____________。

（2）乙醇加入汽油（平均分子式为C8H18）中能改善油品质量，减少对环境的影响。

①乙醇汽油可提高燃油的燃烧效率，减少CO等不完全燃烧产物的生成。相同条件下，等物质的量的乙醇与汽油完全燃烧消耗氧气之比为_____________。

②NOx的有效消除成为环保领域的重要课题。某研究小组在实验室以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右图所示。若不使用CO，温度超过775 K，发现NO的分解率降低，其可能的原因为_____________；在=1的条件下，应控制的最佳温度在_____________左右。写出此条件下发生反应的化学方程式：_____________。

（3）某乙醇燃料电池采用质子（H+）溶剂，在200℃左右供电的电池总反应为C2H5OH+3O2 2CO2+3H2O。该电池负极的电极反应式为_____________。

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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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（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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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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二甲醚（CH3OCH3）是一种重要的清洁燃料，也可替代氟利昂作制冷剂等，对臭氧层无破坏作用。工业上以CO和H2为原料生产二甲醚CH3OCH3的新工艺主要发生三个反应：

① CO（g） + 2H2（g） CH3OH（g）　　 △H1＝－Q1 kJ·mol－1 　

② 2CH3OH（g） CH3OCH3（g）+ H2O（g） △H2＝－Q2 kJ·mol－1 　　　

③ CO（g）+ H2O（g） CO2（g） + H2（g） △H3＝－Q3 kJ·mol－1 　　　

回答下列问题：

（1）新工艺的总反应3H2（g）+ 3CO（g）CH3OCH3（g）+ CO2（g）的热化学方程式为_________。

（2）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) △H

下表所列数据是该反应在不同温度下的化学平衡常数(Κ)。

① 由表中数据判断ΔH　　　　 0 (填“ ＞”、“=”或“＜”)。能够说明某温度下该反应是平衡状态的是

A.体系的压强不变　　　　　　　

B.密度不变　　　　

C.混合气体的相对分子质量不变　　　　

D.c(CO)=c(CH3OH)

② 某温度下，将 2mol CO和 6mol H2 充入2L的密闭容器中，充分反应 10min后，达到平衡时测得c(CO)=0.2mol/L，计算此温度下的平衡常数K=　　　　　　　 。

（3）工业生产是把水煤气中的混合气体经过处理后获得的较纯H2用于合成氨。合成氨反应原理为：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)　 ΔH＝-92.4kJ•mol-1。实验室模拟化工生产，在恒容密闭容器中冲入一定量N2和H2后，分别在不同实验条件下反应，N2浓度随时间变化如下图。

请回答下列问题：

①与实验Ⅰ比较，实验Ⅱ改变的条件为　　　　 　　 　　　　 。

②在实验Ⅲ中改变条件为采用比实验Ⅰ更高的温度，请在下图中画出实验I和实验Ⅲ中NH3浓度随时间变化的示意图。

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二甲醚(CH3OCH3)是重要的能源物质，其制备、应用与转化是研究的热点。

(1) 利用合成气制备二甲醚主要包含三个反应：

CO(g)＋2H2(g)=CH3OH(g)；ΔH＝－90.4 kJ·mol－1

2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)＋H2O(g)；ΔH＝－23.4 kJ·mol－1

CO(g) ＋H2O(g)=H2(g)＋CO2(g)；ΔH＝－41.0 kJ·mol－1

则3CO(g)＋3H2(g)=CH3OCH3(g)＋CO2(g)；ΔH＝________。

(2) 某二甲醚/双氧水燃料电池的工作原理如图1所示。电池工作时，电极A附近溶液pH________(填“减小”“增大”或“不变”)；电极B的电极反应式为_____________。

(3) 二甲醚催化羰化制备乙醇主要涉及以下两个反应：

反应Ⅰ：CO(g)＋CH3OCH3(g)=CH3COOCH3(g)；ΔH1

反应Ⅱ：CH3COOCH3(g)＋2H2(g)=CH3CH2OH(g)＋CH3OH(g)；ΔH2

反应Ⅰ、Ⅱ的平衡常数的对数lg K1、lg K2与温度的关系如图2所示；在固定CO、CH3OCH3、H2的原料比、体系压强不变的条件下，同时发生反应Ⅰ、Ⅱ，平衡时各物质的物质的量分数随温度的变化如图3所示。

① ΔH1________(填“>”“<”或“＝”)0。

②300～400 K时，CH3CH2OH物质的量分数随温度升高而降低的原因是________。

③ 600～700 K时，CH3COOCH3物质的量分数随温度升高而降低的原因是________。

④ 400 K时，在催化剂作用下，反应一段时间后，测得CH3CH2OH物质的量分数为10%(图3中X点)。不改变原料比、温度和压强，一定能提高CH3CH2OH物质的量分数的措施有________________________。

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二甲醚是一种重要的清洁燃料，可替代氟利昂作制冷剂，对臭氧层无破坏作用。工业上可利用水煤气合成二甲醚，其反应为：3H2(g)＋3CO(g)  CH3OCH3(g)＋CO2(g)  ΔH<0

（1）在一定条件下的密闭容器中，该反应达到平衡后，只改变一个条件能同时提高反应速率和CO的转化率的是________（填字母代号，下同）。

a．降低温度　                   b．加入催化剂

c．缩小容器体积                 d．减少CO2的浓度

（2）若反应在体积恒定的密闭容器中进行，下列能判断反应已达平衡状态的是________

a．3V正(CO2)＝V逆(CO)          b．生成a mol CO2的同时消耗3a mol H2

c．气体的密度不再改变            d．混合气体的平均相对分子质量不变

（3）300℃时，在体积为2L的容器中充入4 mol H2、6 mol CO。5min时，反应恰好达平衡，此时H2的转化率为75%。

① 5min时V(CO)=_________mol/(L·min)。该温度下，此反应的平衡常数为：_______

② 保持温度不变，在以上已达反应平衡的容器中，将每种物质同时增加1mol，则此时平衡将_______移动（填“正向”、“逆向”、“不”）

（4）.下图中，甲装置为CH3OCH3、O2、KOH三者构成的燃烧电池，其电极均为Pt电极。装置乙中，C、D电极为Pb电极，其表面均覆盖着PbSO4，其电解液为稀H2SO4溶液。

① 写出甲装置中A极的电极反应式___________________________________________

② 写出乙装置中C极的电极反应式___________________________________________

③ 当有23克甲醚参加反应时，D电极的质量变化为______克。

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