甲醇被称为21世纪的新型燃料,研究和合成甲醇有着重要的意义。(1)已知：①H2(g)+1/...

甲醇被称为21世纪的新型燃料,研究和合成甲醇有着重要的意义。

(1)已知：①H2(g)+1/2O2(g)H2O(l) ΔH1<0；②CO2(g)CO(g)+1/2O2(g) ΔH2>0；③甲醇的燃烧热为ΔH3。试用ΔH1、ΔH2、ΔH3表示CO(g)+2H2(g)CH3OH(l)的ΔH, 则ΔH=__kJ·mol-1。

(2)该方法生产甲醇是目前工业上常用的方法。在一定温度下，向2L密闭容器中充入1mol CO和2mol H2，发生反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)， 5分钟反应达平衡，此时CO的转化率为80%。请回答：

①下列叙述合确的是__________(填编号)。

A．达到平衡时,移走部分甲醇，平衡将向右移动，正反应速率加快

B．缩小容器的体积，平衡将向右移动，c(CO)将变大

C．在相同的条件下，若使用甲催化剂能使正反应速率加快105倍，使用乙催化剂能使逆反应速率加快108倍，则应该选用乙催化剂

D．若保持平衡时的温度和容积不变，再向容器中充入0.8mol CO和0.6mol CH3OH，则此时v正>v逆

②在方框的坐标系中画出甲醇的物质的量浓度随时间的变化曲线　　 ___________________

(3)CO2和H2在催化剂Cu/ZnO作用下可发生两个平行反应,分别生成CH3OH和CO。

反应Ⅰ:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)

反应Ⅱ: CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)

控制CO2和H2初始投料比为1:3时,温度对CO2平衡转化率及甲醇和CO产率的影响如图2所示。

①由图2可知温度升高CO的产率上升,其主要原因可能是__________。

②由图2可知获取CH3OH最适宜的温度是_____。

(4)近几年开发的甲醇燃料电池的工作原理如图所示:

电池中的质子交换膜只允许质子和水分子通过，电解质溶液为稀硫酸，则a电极的电极反应式为____。

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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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能源短缺是人类面临的重大问题。甲醇是一种可再生能源．具有广泛的开发和应用前景。因此甲醇被称为21世纪的新型燃料。

Ⅰ、已知在常温常压下：① H2O(I)=H2O(g)　　 △H= +44.0 kJ.mol-1

② 2CH3OH(I)十3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g)　 △H= -1275.6 kJ·mol—1

写出表示甲醇燃烧热的热化学方程式　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

Ⅱ、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） △H1

反应B：CO（g）+2H2（g） CH3OH（g） △H2

在体积为2L的合成塔中，充人2 mol CO2和6 mol H2，测得CO2(g)和CH3OH(g)的浓度随时间变化及甲醇的物质的量随时间、温度变化如下图所示。（T1、T2均大于300℃）

（1） 则上述CO2转化为甲醇的反应的△H1___　　 　　 _0（填“＞”“＜”或“＝”）。

（2）从反应开始到平衡(10min)，用H2表示 的反应速率为__________；

（3）下列说法正确的是　　　　　　　 。

A．若保持恒温，当容器中n(CH 3OH)︰n(H2O)为1︰1时，该反应已达平衡状态

B．若保持恒温，当容器内气体压强恒定时，该反应已达平衡状态

C．若其他条件不变，则平衡常数：K(T1)＜K (T2)

D．处于A点的反应体系的温度从T1变到T2，达到平衡时增大

（4）对于反应A，若容器容积不变，下列措施可增加甲醇产率的是　　　　　　 。

A．增加CO2的量　　　　　　　　　　　　 B．升高温度

C．充入He，使体系总压强增大　　　　 D．按原比例再充入CO2和H2

（5）某温度下，将4mol CO和12mol H2,充入2L的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得c(CO) =0.5 mol·L—1，，则该温度下该反应的平衡常数为　　　　　　　　 。

（6）在T1温度时，将1mol CO2和3mol H2充入一密闭恒容容器中，充分反应达到平衡后，若CO2的转化率为A，则容器内的压强与起始压强之比为_____　　 ___。

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（12分）甲醇被称为2l世纪的新型燃料，工业上通过下列反应Ⅰ和Ⅱ，用CH₄和H₂O为原料来制备甲醇。

（1）将1.0 mol CH₄和2.0 mol H₂O(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)……Ⅰ，CH₄的转化率与温度、压强的关系如右图。

①已知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在其它条件不变的情况下降低温度，逆反应速率将________ (填“增大”、“减小”或“不变”)。

（2）在压强为0.1 MPa条件下, 将a mol CO与 3a mol H₂的混合气体在催化剂作用下能自发反应生成甲醇：CO(g)+2H₂(g)  CH₃OH(g) ……Ⅱ。

④该反应的△H________________0，△S________________0(填“<”、“>”或“=”)。

⑤若容器容积不变，下列措施可增加甲醇产率的是________。

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

C．充入He，使体系总压强增大   D．再充入1mol CO和3mol H₂

⑥为了寻找合成甲醇的温度和压强的适宜条件，某同学设计了三组实验，部分实验条件已经填在下面实验设计表中。

A．请在上表空格中填入剩余的实验条件数据。

B．根据反应Ⅱ的特点，在给出的坐标图中，画出其在0.1MPa和5MPa条件下CO的转化率随温度变化的趋势曲线示意图，并标明各条曲线的压强。

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甲醇被称为2l世纪的新型燃料，工业上通过下列反应Ⅰ和Ⅱ，用CH₄和H₂O为原料来制备甲醇。

（1）将1．0 mol CH₄和2．0 mol H₂O（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）……Ⅰ，CH₄的转化率与温度、压强的关系如右图。

①已知100℃时达到平衡所需的时间为5min,

②则用H₂表示的平均反应速率为_ 。图中的P₁_      _P₂（填“<”、“>”或“=”），

100℃时平衡常数为_                    _。

③在其它条件不变时降低温度，逆反应速率将_        _（填“增大” “减小”或“不变”）。

（2）在压强为0．1 MPa条件下, 将a mol CO与 3a mol H₂的混合气体在催化剂作用下能自发反应生成甲醇：CO（g）+2H₂（g）  CH₃OH（g） ……Ⅱ。

④该反应的△H_         _0，△S_       _0（填“<”、“>”或“=”）。

⑤若容器容积不变，下列措施可增加甲醇产率的是_                    _。

A．升高温度

B．将CH₃OH（g）从体系中分离出来

C．充入He，使体系总压强增大

D．再充入1mol CO和3mol H₂

⑥为了寻找合成甲醇的温度和压强的适宜条件，某同学设计了三组实验，部分实验条件已经填在下面实验设计的表中。

A．请在上表空格中填入剩余的实验条件数据。

B．根据反应Ⅱ的特点，在给出的坐标图中，画出其在0．1MPa和5MPa条件下CO的转化率随温度变化的趋势曲线示意图，并标明各条曲线的压强。

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甲醇被称为2l世纪的新型燃料，工业上通过下列反应Ⅰ和Ⅱ，用CH₄和H₂O为原料来制备甲醇。

（1）将1．0 mol CH₄和2．0 mol H₂O（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）……Ⅰ，CH₄的转化率与温度、压强的关系如右图。

已知100℃时达到平衡所需的时间为5min,

①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在其它条件不变时降低温度，逆反应速率将                                _        _（填“增大” “减小”或“不变”）。

（2）在压强为0．1 MPa条件下, 将a mol CO与 3a mol H₂的混合气体在催化剂作用下能自发反应生成甲醇：CO（g）+2H₂（g）  CH₃OH（g） ……Ⅱ。

④该反应的△H_         _0，△S_       _0（填“<”、“>”或“=”）。

⑤若容器容积不变，下列措施可增加甲醇产率的是_                    _。

A．升高温度

B．将CH₃OH（g）从体系中分离出来

C．充入He，使体系总压强增大

D．再充入1mol CO和3mol H₂

⑥为了寻找合成甲醇的温度和压强的适宜条件，某同学设计了三组实验，部分实验条件已经填在下面实验设计的表中。

A．请在上表空格中填入剩余的实验条件数据。

B．根据反应Ⅱ的特点，在给出的坐标图中，画出其在0．1MPa和5MPa条件下CO的转化率随温度变化的趋势曲线示意图，并标明各条曲线的压强。

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甲醇被称为21世纪的新型燃料，工业上通过下列反应Ⅰ和Ⅱ，用CH4和H2O为原料来制备甲醇。

(1)将1.0 mol CH4和2.0 mol H2O(g)通入反应室(容积为100 L)，在一定条件下发生反应：CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)……Ⅰ，CH4的转化率与温度、压强的关系如图所示。

①已知100°C时达到平衡所需的时间为5 min，则用H2表示的平均反应速率为________。

②图中的p1________p2(填“<”“>”或“＝”)，100°C时平衡常数为________。

③在其他条件不变的情况下降低温度，逆反应速率将________(填“增大”“减小”或“不变”)。

(2)在压强为0.1 MPa条件下，a mol CO与3a mol H2的混合气体在催化剂作用下能自发反应生成甲醇：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)……Ⅱ。

④该反应的ΔH________0，ΔS________0(填“<”“>”或“＝”)。

⑤若容器容积不变，下列措施可增加甲醇产率的是________。

A．升高温度

B．将CH3OH(g)从体系中分离

C．充入He，使体系总压强增大

D．再充入1 mol CO和3 mol H2

⑥为了寻找合成甲醇的温度和压强的适宜条件，某同学设计了三组实验，部分实验条件已经填在下面实验设计表中。请在下表空格中填入剩余的实验条件数据。

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（14分）甲醇被称为21世纪的新型燃料，工业上通过下列反应①和②，用CH₄和H₂O为原料来制备甲醇。①CH₄（g）＋H₂O （g） CO（g）＋3H₂（g）   △H₁    ②CO（g）＋2H₂（g） CH₃OH（g） △H₂  将0．2mol CH₄和0．3mol H₂O（g）通入容积为10L的密闭容器中，在一定条件下发生反应①，达到平衡时，CH₄的转化率与温度．压强的关系如图所示：

（1）温度不变，缩小体积，增大压强，①的反应速率________（填“增大”．“减小”．“不变”），平衡向________方向移动。

（2）反应①的△H₁________0，（填“﹤”“﹦”“﹥”），其平衡常数表达式为K=________，100℃，压强为p₁时平衡常数的值是________。

（3）在压强为0．1Mpa条件下，将a mol CO与3a molH₂的混合气体在催化剂作用下进行反应②。为了寻找合成甲醇的温度和压强的适宜条件，某同学设计了三组实验，部分实验条件已经填在下面实验设计表中。请在下空格中填入剩余的实验条件数据。

（4）近几年开发的甲醇燃料电池是采用铂电极，电池中的质子交换膜只允许质子和水分子通过，其工作原理示意图如下：

请回答

①Pt（a）电极的电极反应式为

②如果该电池工作时电路中通过2mol电子则消耗的CH₃OH有________mol。

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（13分）

甲醇被称为2l世纪的新型燃料，工业上通过下列反应①和②，用CH₄和H₂O为原料来制备甲醇。

① CH₄(g)+H₂O(g)  CO(g)+3H₂(g)   △H₁

② CO(g)+2H₂(g)  CH₃OH(g)       △H₂

将0.20mol CH₄和0.30 mol H₂O(g)通入容积为10L的密闭容器中，在一定条件下发生反应①，达到平衡时，CH₄的转化率与温度、压强的关系如右图。

（1）温度不变，缩小体积，增大压强，①的反应速率________（填“增大”、“减小”或“不变”），平衡向________方向移动。

（2）反应①的△H₁________0（填“<”、“=”或“>”），其平衡常数表达式为K= ，100℃时的平衡常数值是________。

（3）在压强为0.1 MPa条件下, 将a mol CO与 3a mol H₂的混合气体在催化剂作用下进行反应②生成甲醇。为了寻找合成甲醇的温度和压强的适宜条件，某同学设计了三组实验，部分实验条件已经填在下面实验设计表中。请在下表空格中填入剩余的实验条件数据。

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