甲醇是最基本的有机化工原料之一。工业上可用二氧化碳和氢气反应来生产甲醇。(1) 已知气态甲...

甲醇是最基本的有机化工原料之一。工业上可用二氧化碳和氢气反应来生产甲醇。

(1) 已知气态甲醇的燃烧热为a kJ/mol，2H2(g)+O2(g)= 2H2O(g) ΔH=-b kJ/mol；H2O(g)=H2O(l) ΔH= -c kJ/mol。 则CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)的ΔH=_________。

(2)某温度下，在2 L密闭容器中，充入2.4 mol CO2和4.4 mol H2，发生合成甲醇的反应，测得甲醇的物质的量随时间的变化图像如下图中的曲线I，则前4分钟ν(CO2)=__________；若在1 min时，改变某一反应条件，曲线I变为曲线II，则改变的条件为___________；该温度下反应的化学平衡常数为___________。　　　

(3)在恒压的条件下，下列选项能说明CO2+3H2CH3OH+H2O反应已达平衡状态的是______。

A、ν正(H2): ν逆(CH3OH)=3:1

B、混合气体的密度不再变化

C、混合气的平均摩尔质量不再变化

D、反应中H2O与CH3OH的物质的量浓度之比为1:1，且比值保持不变

(4)在另一温度下发生合成甲醇的反应，关闭K，向A容器中充入1 mol CO2和4 mol H2，向B容器中充入1.2 mol CO2和4.8 mol H2，两容器分别发生上述反应。已知起始时容器A和B的体积均为a L，反应达到平衡时容器B的体积为0.9a L，维持其他条件不变，若打开K一段时间后重新达到平衡，容器B的体积为______L(不考虑温度的变化，P为可自由滑动活塞，不考虑活塞的摩擦力)。

(5)一定条件下甲醇可进一步氧化转化为甲酸。室温下，将a mol/L的甲酸与b mol/L的NaOH溶液等体积混合，体系中存在c(Na+)=c(HCOO-)，试用含a和b的代数式表示甲酸的电离常数为__________

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甲醇是重要的化工原料，也可作燃料。工业上可用CO2和H2在一定条件下合成甲醇。回答下列问题。

(1)已知：CO 和 H2 的燃烧热分别为 283.0 kJ·mol-1、285.8kJ·mol-1 ，水的汽化热为 44.0kJ·mol-1， 反应① CO+H2O=CO2+H2 是生成合成甲醇的原料气(CO2、H2)的重要反应，其热化学方程式为： CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)　　 ΔH =_____ kJ·mol-1。

(2)某同学设计实验对反应①进行研究。将 1mol H2O(g)和 1mol CO 充入一个恒容密闭容器中，在催化剂和一定温度下达到化学平衡。如图是 CO 的平衡转化率(%)随温度变化的曲线，260℃时反应①的平衡常数 K=_______。

(3)CO2和 H2在催化剂、一定温度下合成甲醇。图为在容积为 1L 的恒容密闭容器中，加入 3 molH2和 1molCO2时经过相同时间甲醇产率与反应温度的关系曲线：

曲线上 A 点_____(填“是”或“不是”)对应温度下的平衡产率，理由是_____，C 点甲醇的产率低于 B 点的原因可能是_____(填标号)。

A.反应活化能增大　　 B.催化剂活性低　　 C.副反应多　　 D.平衡常数变大　　 E.平衡逆向移动

(4)CO和 H2在一定条件下也可以合成甲醇。在容积为1L的恒容密闭容器中，加入 a molH2和2.0molCO，在催化剂和 260℃温度条件下发生反应：CO+2H2=CH3OH。图为甲醇的浓度与反应时间的关系曲线，tP 时的 v 逆_____tQ 时的 v 逆(填大于、小于或等于)，判断的依据是_____，达平衡时氢气的浓度为 1.0mol/L，则起始时加入的氢气的物质的量为_____mol。

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氢气、甲醇是优质的清洁燃料，可制作燃料电池。

（1）已知：①=mol

②=mol　

③=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　　　　　　　　　　　　　　　 。

（2）生产甲醇的原料CO和H2来源于下列反应：

①一定条件下的平衡转化率与温度、压强的关系如图a。则　　　　　　　 (填“<”、“>”或“="，下同)；A、B、C三点处对应平衡常数()的大小关系为　　　　　　　 ；

②100℃时，将1 mol 和2 mol 通入容积为1L的定容密闭容器中发生反应，能说明该反应已经达到平衡状态的是　　　　　　　　 (填序号)。

a．容器的压强恒定

b．单位时间内消耗0.1 mol CH4同时生成0.3 molH2

c．容器内气体密度恒定

d．

如果达到平衡时的转化率为0．5，则100℃时该反应的平衡常数K=　　　　　　　　 。

（3）某实验小组利用CO(g)、、KOH(aq)设计成如图b所示的电池装置，则该电池负极的电极反应式为　　　　　　　　 。

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氢气、碳氧化物是合成可再生能源甲醇的基础原料，具有重要的应用前景。

（1）已知H2(g)、CO(g)和CH4(g)的燃烧热分别为285.8 kJ·mol-1、283.0 kJ·mol-1和890.0 kJ·mol-1。一定条件下，CO与H2 合成甲烷的热化学方程式为:CO(g) +3H2(g)==CH4(g) +H2O(1) △H

则△H=________；该反应能自发进行的原因是_____________________________________。

（2）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)

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

①一定温度下，在体积可变的恒压密闭容器中加入4mol H2 和 一定量的CO 发生反应I，开始时容器体积为2L，CO 和CH3OH( g)的浓度随时间变化如图1。10min 达到平衡，则反应I的化学平衡常数为______________(结果保留一位小数)。

②恒温恒容条件下，在密闭容器中通入等物质的量的CO2 和H2，下列描述能说明反应II 已经达到平衡状态的是________________(填序号)。

A.容器内CO2 的体积分数不再变化　　 B.当CO2 和H2 转化率的比值不再变化

C.当水分子中断裂2NA个O-H 键，同时氢分子中断裂3NA个H-H 键

D.容器内混合气体的平均相对分子质量达到34.5，且保持不变

（3）用KOH 作电解质的CO碱性燃料电池(如图2)作电源，用惰性电极电解含CN-废水，将CN-彻底氧化为无害气体，以净化废水。该电池的负极反应式为_____________；若开始时正、负两电极区溶液质量相等，当除去1molCN-时，理论上两电极区溶液的质量差为______g。

（4）工业上通过CO与甲醇制取甲酸甲酯，热化学方程式为:CO(g) + CH3OH(g) HCOOCH3(g) △H =-29kJ·mol-1 。科研人员对该反应进行了研究，部分研究结果如图3。实际工业生产中采用的温度是80℃，其理由是__________________________。

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以氢为原料的工业生产工艺及氢的获得是科技工作者研究的重要课题。

（1）工业生产中可利用H2还原CO2制备清洁能源甲醇。

①已知CO(g)和H2(g)的燃烧热(△H)分别为-283.0kJ·mol-1、-285.8kJ·mol-1。由H2和CO生成甲醇的热化学方程式为：2H2(g)+CO(g)= CH3OH(1)的△H=-91kJ·mol-1。则3H2(g)+CO2(g)=CH3OH(1)+H2O(1)的△H=____________kJ·mol-1。

②将一定量的CO2和H2充入到某恒容密闭容器中，测得在不同催化剂作用下，相同时间内CO2的转化率如图甲所示。

该反应在a点达到平衡状态，a点转化率比b点的高，其原因是____________。

（2）利用CO和H2O生产H2：CO(g)+H2O(g) ⇌ CO2(g)+H2(g)。将不同配比的CO(g)和H2O(g)分别通入体积为2L的恒容密闭容器中。有关数据如下表：

①该反应的正反应为________反应(填“吸热”、“放热”)。

②650℃时，下列叙述说明达到化学平衡状态的是_____(填标号)

a．v(CO)：v(H2O)：v(H2)：v(CO2)=1：1：1：1

b．生成n mol CO2(g)的同时生成n mol H2O(g)

c．n mol CO断裂的同时断裂2n　 mol H—H

d．某时刻，n(CO)：n(H2O)：n(CO2)：n(H2)=6：1：4：4

③900℃时，达平衡时v(H2O)=_______mol·L-1·min-1。(结果保留两位有效数字)

（3）利用工业废气中的H2S热分解制H2：2H2S(g) ⇌ 2H2(g)+S2(g)。现将0.2molH2S(g)通入某恒压密闭容器中，起始压强p0=aMPa，在不同温度下测得H2S的平衡转化率如图乙所示，则T6℃时，该反应的Kp=________(用含a的代数式表示)。

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（16分）（1）乙醇是重要的有机化工原料，可由乙烯直接水合法生产。

已知：甲醇脱水反应①2CH3OH(g) ＝ CH3OCH3(g)＋H2O(g)△H1＝－23.9KJ·mol－1

甲醇制烯烃反应②2CH3OH(g) ＝ C2H4 (g)＋2H2O(g)△H2＝－29.1KJ·mol－1

乙醇异构化反应③CH3CH2OH(g) ＝ CH3OCH3(g))　 △H3＝+50.7KJ·mol－1

则乙烯气相直接水合反应C2H4 (g)＋H2O(g)C2H5OH(g) △H＝　　　　　　　　　　 ；

（2）乙烯气相直接水合反应，在其他条件相同时，分别测得C2H4的平衡转化率在不同压强（P1、P2）下随温度变化的曲线如下图。结合曲线归纳平衡转化率-T曲线变化规律：

(a)　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ；

(b)　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ；

（3）若要进一步提高乙烯的转化率，可以采取的措施有　　　　　　 。

A．增大乙烯的浓度　 B．分离出乙醇　 C．加催化剂

（4）已知t℃时，反应FeO(s)＋CO(g)Fe(s)＋CO2(g)的平衡常数K＝0.25。

①t℃时，反应达到平衡时n(CO)：n(CO2)＝　　　　　　　　 。

②若在1 L密闭容器中加入0.02 mol FeO(s)，并通入x mol CO，t℃时反应达到平衡。此时FeO(s)转化率为50%，求x的值。(写出计算步骤)

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科学家利用太阳能分解水生成的氢气在催化剂作用下与二氧化碳反应生成甲醇。已知H2(g)、CO(g) 和CH3OH (l) 的燃烧热△H，分别为-285.8kJ·mol-1、-283.0kJ·mol-1和-726.5kJ·mol-1。下列说法正确的是（　　 ）

A. 用太阳能分解10mol水消耗能量2000kJ；

B. 甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为：CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l)△H=-400kJ·mol-1

C. 新型催化剂可以改变氢气与二氧化碳反应生成甲醇的焓变

D. 甲醇燃烧正反应的活化能低于其逆反应的活化能

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（12分）甲醇是一种很好的燃料，工业上可用多种原料通过不同的反应制得甲醇。

（1）已知在常温常压下：

（2）工业上正在研究利用CO2和H2来生产甲醇燃料的方法，该反应为：

在某温度下，将6mol CO2和8mol H2 充入容积为2L的密闭容器中，8分钟时达平衡状态，H2的转化率为75%。请回答：

①用CH3OH表示该反应在0-8min内的平均反应速率v(CH3OH) =　　　　　　　　　　　 ．

②此温度下该反应平衡常数K=____________;

③若在上述平衡体系中，再充入2mol H2，反应达到平衡后H2的转化率_________75%　 （填“大于”、“小于”或“等于”）。

（3） 一氧化碳与氢气也可以合成甲醇：

①若该反应在恒温恒容条件下进行，下列说法正确的是　　　　　　 ；

a．若混合气体的密度不再改变，说明反应已达化学平衡状态

b．反应达到平衡后，通入CH3OH(g)使压强增大，平衡向右移动

c．反应达到平衡后，通入氩气使压强增大，平衡向右移动

d．反应达到平衡后，升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小

e．若使用催化剂，会改变反应的途径，但反应的焓变不变

②某温度下，在一个容积为2L的密闭容器中进行该反应，已知此温度下的平衡常数

K=50 ，反应到某时刻测得各组分的物质的量如下：

请比较此时正、逆反应速率的大小：v正 　　 v逆（填“>”、“<”或“=”）

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甲醇是一种很好的燃料，工业上可用多种原料通过不同的反应制得甲醇。

（1）已知在常温常压下：

（2）工业上正在研究利用来生产甲醇燃料的方法，该反应为：

在某温度下，将6mol CO₂和8molH₂ 充入容积为2L的密闭容器中，8分钟时达平衡状态，H₂的转化率为75%。请回答：

②用CH₃OH表示该反应在0-8min内的平均反应速率v(CH₃OH)=____．

②此温度下该反应平衡常数K=____________mol;

③若在上述平衡体系中，再充入2mol H₂，反应达到平衡后H₂的转化率____________75%  （填“大于”、“小于”或“等于”）。

（3）一氧化碳与氢气也可以合成甲醇：

①若该反应在恒温恒容条件下进行，下列说法正确的是____；

a．若混合气体的密度不再改变，说明反应已达化学平衡状态

b．反应达到平衡后，通入CH₃OH(g)使压强增大，平衡向右移动

c．反应达到平衡后，通入氩气使压强增大，平衡向右移动

d．反应达到平衡后，升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小

e．若使用催化剂，会改变反应的途径，但反应的不变

②某温度下，在一个容积为2L的密闭容器中进行该反应，已知此温度下的平衡常数K=50L²/mol²，反应到某时刻测得各组分的物质的量如下：

请比较此时正、逆反应速率的大小：（填“>”、“<”或“=”）

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二氧化碳是用途非常广泛的化工基础原料，回答下列问题:

（1）工业上可以用CO2来生产燃料甲醇。

已知; CO2(g)+3H2(g)CH3OH(l)+H2O(l) △H=-131.0kJ/mol;

H2(g)+ O2(g)= H2O(l)　　　　　　　　　 △H=-285.8 kJ/mol。

CH3OH的燃烧热△H=_______。

（2）在催化剂作用下，CO2和CH4可以直接转化为乙酸:

CO2(g)+CH4(g)CH3COOH(g) △H=+36.0 kJ/mol

在不同温度下乙酸的生成速率变化如右图所示。

①当温度在250℃～300℃范围时，乙酸的生成速率减慢的主要原因是______，当温度在300℃～400℃范围时，影响乙酸生成速率的主要因素是________。

②欲使乙酸的平衡产率提高，应采取的措施是________(填标号)。

A.升高温度　　 B.降低温度　　 C.增大压强　　 D.降低压强

（3）高温下，CO2与足量的碳在密闭容器中实现反应: C(s)+CO2(g)2CO(g)。

①向容积为1L的恒容容器中加入0.2molCO2，在不同温度下达到平衡时CO2的物质的量浓度c(CO2)随温度的变化如右图所示。则该反应为_____(填“放热”或“吸热”)反应，某温度下，若向该平衡体系中再通入0.2molCO2,平衡____(填“正向”“逆向”“不”)移动，达到新平衡后，体系中CO的百分含量________ (填“变大”“变小”“不变”)。

②向压强为p体积可变的恒压容器中充入一定量CO2,650℃时反应达平衡，CO的体积分数为40.0%,则CO2的转化率为_________。气体分压(p分)=气体总压(p总)×体积分数，用某物质的平衡分压代替物质的量浓度也可以表示化学平衡常数(记作Kp)，此温度下，该反应的化学平衡常数Kp=_________(用含p的代数式表示)，若向平衡体系中再充入V(CO2): V(CO)=5:4的混合气体,平衡______(填“正向”“逆向”“不”)移动。

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