（14分）甲醇被稱為21世紀(jì)的新型燃料，工業(yè)上通過下列反應(yīng)①和②，用CH4和H2O為原料來制備甲醇。①CH4（g）＋H2O （g） CO（g）＋3H2（g）   △H1    ②CO（g）＋2H2（g）CH3OH（g） △H2  將0．2mol CH4和0．3mol H2O（g）通入容積為10L的密閉容器中，在一定條件下發(fā)生反應(yīng)①，達(dá)到平衡時(shí)，CH4的轉(zhuǎn)化率與溫度．壓強(qiáng)的關(guān)系如圖所示：

（1）溫度不變，縮小體積，增大壓強(qiáng)，①的反應(yīng)速率             （填“增大”．“減小”．“不變”），平衡向           方向移動(dòng)。

（2）反應(yīng)①的△H1       0，（填“﹤”“﹦”“﹥”），其平衡常數(shù)表達(dá)式為K=               ，100℃，壓強(qiáng)為p1時(shí)平衡常數(shù)的值是                。

（3）在壓強(qiáng)為0．1Mpa條件下，將a mol CO與3a molH2的混合氣體在催化劑作用下進(jìn)行反應(yīng)②。為了尋找合成甲醇的溫度和壓強(qiáng)的適宜條件，某同學(xué)設(shè)計(jì)了三組實(shí)驗(yàn)，部分實(shí)驗(yàn)條件已經(jīng)填在下面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)表中。請(qǐng)?jiān)谙驴崭裰刑钊胧Ｓ嗟膶?shí)驗(yàn)條件數(shù)據(jù)。

實(shí)驗(yàn)編號(hào)

T℃

n（CO）/n（H2）

p （Mpa）

I

150

1/3

0．1

Ⅱ

 

 

5

Ⅲ

350

 

5

（4）近幾年開發(fā)的甲醇燃料電池是采用鉑電極，電池中的質(zhì)子交換膜只允許質(zhì)子和水分子通過，其工作原理示意圖如下：

請(qǐng)回答

①Pt（a）電極的電極反應(yīng)式為                                           

②如果該電池工作時(shí)電路中通過2mol電子則消耗的CH3OH有          mol。

 

（1）增大（1分）   逆反應(yīng)（或向左） （1分）

       （2）﹥ （1分）   c （CO）·c3（H2）/c （CH4）·c（H2O）（2分）    1．35×10-3（2分）

       （3）II  150    1/3        III  1/3    （每空1分共3分）

       （4）①CH3OH  +  H2O-6e-  = CO2↑+ 6 H+    （2分）

       ②1/3   （2分）

解析:

 

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中化學(xué) 來源： 題型：閱讀理解

（2012?丹東模擬）能源短缺是人類面臨的重大問題．甲醇是一種可再生能源．具有廣泛的開發(fā)和應(yīng)用前景．因此甲醇被稱為21世紀(jì)的新型燃料．
（1）已知在常溫常壓下：
①2CH3OH（l）+3O2（g）═2CO2（g）+4H2O（g）△H=_1275.6kJ?mol-1
②H2O（l）═H2O（g）△H=+44.0kJ．mol-1
寫出表示甲醇燃燒熱的熱化學(xué)方程式：
CH3OH（g）+
3
2
O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=-725.8kJ/mol
CH3OH（g）+
3
2
O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=-725.8kJ/mol
．
（2）工業(yè)上一般采用下列兩種反應(yīng)合成甲醇：
反應(yīng)A：CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）△H1
反應(yīng)B：CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）△H2
取五份等體積CO2和H2的混合氣體（物質(zhì)的量之比均為1：3），分別加入溫度不同、容積相同的恒容密閉容器中，發(fā)生上述反應(yīng)，反應(yīng)相同時(shí)間后，測(cè)得甲醇的體積分?jǐn)?shù)φ（CH3OH） 與反應(yīng)溫度T的關(guān)系曲線如圖所示，則上述CO2轉(zhuǎn)化為甲醇的反應(yīng)的△H1
＜
＜
0（填“＞”、“＜”或“=”）．
②對(duì)于反應(yīng)A，若容器容積不變，下列措施可增加甲醇產(chǎn)率的是
BD
BD
．
A．升高溫度                              B．增加CO2的量
C．充入He，使體系總壓強(qiáng)增大             D．按原比例再充入CO2和H2
③某溫度下，將4mol CO和12mol H2，充入2L的密閉容器中，充分反應(yīng)，達(dá)到平衡后，測(cè)得c（CO）=0.5mol?L-1，則該溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)為
0.33
0.33
．
④．某種甲醇-空氣燃料電池是采用鉑作為電極，稀硫酸作電解質(zhì)溶液．其工作時(shí)負(fù)極的電極反應(yīng)式可表示為
CH3OH-6e-+H2O=6H++CO2↑
CH3OH-6e-+H2O=6H++CO2↑

（3）對(duì)燃煤煙氣中的SO2、NO2設(shè)物質(zhì)的量之比為1：1，與一定量的氨氣、空氣反應(yīng)，生成硫酸銨和硝酸銨的混合物作為副產(chǎn)品化肥，則該反應(yīng)的化學(xué)方程式為
12NH3+3O2+4SO2+4NO2+6H2O=4（NH4）2SO4+4NH4NO3
12NH3+3O2+4SO2+4NO2+6H2O=4（NH4）2SO4+4NH4NO3
．
（4）在一定物質(zhì)的量濃度的硝酸銨溶液中滴加適量的NaOH溶液，使溶液的pH=7，則溶液中c（Na+）+c（H+）
＜
＜
 c（NO3-）+c（OH-）（填寫“＞”“=”或“＜”）

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：閱讀理解

二甲醚和甲醇被稱為21世紀(jì)的新型燃料，以CH4和H2O為原料制備二甲醚和甲醇的工業(yè)流程如圖1：

I：（1）在一定條件下，容積為 100L密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：CH4（g）+H2O（g）?CO（g）+3H2（g）；△H＞0
將1.0mol CH4和2.0mol H2O（g）通入該密閉容器 l0min時(shí)有0.1mol CO生成，則10min內(nèi)該反應(yīng)的平均速率v（H2）
0.0003mo1?L-1?min-1
0.0003mo1?L-1?min-1
．
（2）在壓強(qiáng)為0.1MPa條件下，容積為V L某密閉容器中a mol CO與 2a mol H2在催化劑作用下反應(yīng)生成甲醇：CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）平衡時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖2．
①該反應(yīng)的△H
＜
＜
0 （填“＜”、“＞”或“=”）．
②100℃時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=
V2
a2
V2
a2
（用含a、V的代數(shù)式表示）．
③在溫度容積不變的情況下，向該密閉容器再增加a mol CO與 2a mol H2，達(dá)到新平衡時(shí)，CO的轉(zhuǎn)化率
增大
增大
（填“增大”、“減小”或“不變”）．平衡常數(shù)
不變
不變
（填“增大”、“減小”或“不變”）
④在某溫度下，向一個(gè)容積不變的密閉容器中通入2.5mol CO和7.5mol H2反應(yīng)生成CH3OH（g），達(dá)到平衡時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率為90%，此時(shí)容器內(nèi)的壓強(qiáng)為開始時(shí)的
0.55
0.55
倍．
II：某溫度下，向密閉容器中充入2.0mol CO和1.0mol H2O，發(fā)生反應(yīng)：
CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）．CO的轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間變化關(guān)系如圖2，回答下列問題：
（1）如果一個(gè)可逆反應(yīng)的平衡常數(shù)K值很大，下列說法正確的是
C
C
（填字母）．
A．該反應(yīng)的反應(yīng)物混合后很不穩(wěn)定
B．該反應(yīng)一旦發(fā)生將在很短的時(shí)間內(nèi)完成
C．該反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)至少有一種反應(yīng)物的百分含量很小
D．該反應(yīng)一定是放熱反應(yīng)   E．該反應(yīng)使用催化劑意義不大
（2）t2時(shí)刻向平衡體系中再通入1.0mol H2O（g），請(qǐng)?jiān)谠鴺?biāo)圖3中將改變這一條件后CO的轉(zhuǎn)化率的變化結(jié)果表示出來．

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：閱讀理解

甲醇被稱為21世紀(jì)的新型燃料，工業(yè)上通過下列反應(yīng)I和Ⅱ，用CH4和H2O為原料來制備甲醇．

（1）將1.0mol CH4和2.0mol H2O（g）通入反應(yīng)室（容積為100L），在一定條件下發(fā)生反應(yīng)：CH4（g）+H2O（g）?CO（g）+3H2（g）Ⅰ
CH4的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖1．①已知100℃時(shí)達(dá)到平衡所需的時(shí)間為5min，則用H2表示的平均速率為
0.0030mol?L-1?min-1
0.0030mol?L-1?min-1
．
②圖中的P1
＜
＜
P2（填“＜”、“＞”或“=”），100℃時(shí)平衡常數(shù)的值為
2.25×10-4
2.25×10-4
．
③在其它條件不變的情況下降低溫度，逆反應(yīng)速率將
減小
減小
（填“增大”“減小”或“不變”）．
（2）在壓強(qiáng)為0.1MPa條件下，將a mol CO與3a mol H2的混合氣體在催化劑作用下能自發(fā)反應(yīng)生成甲醇：CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）Ⅱ．
④該反應(yīng)的△H
＜
＜
0，△S
＜
＜
0（填“＜”、“＞”或“=”）．
⑤若容器容積不變，下列措施可增加甲醇產(chǎn)率的是
BD
BD
．
A．升高溫度                     B．將CH3OH（g）從體系中分離
C．充入He，使體系總壓強(qiáng)增大      D．再充入1mol CO和3mol H2
⑥為了尋找合成甲醇的溫度和壓強(qiáng)的適宜條件，某同學(xué)設(shè)計(jì)了三組實(shí)驗(yàn)，部分實(shí)驗(yàn)條件已經(jīng)填在下面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)表中．
實(shí)驗(yàn)編號(hào) T（℃） n（CO）/n（H2） P（MPa）
i 150
1
3
 0.1
ii
150
150
1
3
1
3
 5
iii 350
1
3
1
3
 5
A．請(qǐng)?jiān)谏媳砜崭裰刑钊胧Ｓ嗟膶?shí)驗(yàn)條件數(shù)據(jù)．
B．根據(jù)反應(yīng)Ⅱ的特點(diǎn)，在給出的坐標(biāo)圖中，畫出其在0.1MPa和5MPa條件下CO的轉(zhuǎn)化率隨溫度變化的趨勢(shì)曲線示意圖（如圖2），并標(biāo)明各曲線的壓強(qiáng)．

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：

甲醇是一種可再生能源，具有廣泛的開發(fā)和應(yīng)用前景，因此甲醇被稱為21世紀(jì)的新型燃料．工業(yè)上用CO生產(chǎn)燃料甲醇，一定條件下發(fā)生反應(yīng)：CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）．圖l表示反應(yīng)中能量的變化；圖2表示一定溫度下，在體積為2L的密閉容器中加入4mol H2和一定量的CO后，CO和CH3OH（g）的濃度隨時(shí)間變化圖．
請(qǐng)回答下列問題：
（1）在“圖1”中，曲線
b
b
（填“a”或“b”）表示使用了催化劑；該反應(yīng)屬于
放熱
放熱
（填“吸熱”或“放熱”）反應(yīng)．
（2）根據(jù)“圖2”判斷，下列說法正確的是
bcd
bcd

a．起始充入的CO為1mol
b．增加CO濃度，可使H2的轉(zhuǎn)化率增大
c．容器中壓強(qiáng)恒定時(shí)，反應(yīng)已達(dá)平衡狀態(tài)
d．保持溫度和密閉容器容積不變，再充入1molCO和2molH2，再次達(dá)到平衡時(shí)n（CH3OH）/n（CO）會(huì)增大
（3）從反應(yīng)開始到建立平衡，v（H2）=
0.15moL/（L?min）
0.15moL/（L?min）
；該溫度下CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）的化學(xué)平衡常數(shù)為
12
12
．若保持其它條件不變，將反應(yīng)體系升溫，則該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)將
減小
減小
（填“增大”、“減小”或“不變”）．
（4）請(qǐng)?jiān)凇皥D3”中畫出平衡時(shí)甲醇蒸氣百分含量（縱坐標(biāo)）隨溫度（橫坐標(biāo)）變化的曲線，要求畫壓強(qiáng)不同的2條曲線（在曲線上標(biāo)出P1、P2，且P1＞P2）．

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：

甲醇被稱為21世紀(jì)的新型燃料，甲烷可制成合成氣（CO、H2），再制成甲醇，
代替日益供應(yīng)緊張的燃油．
（1）已知：①CH4（g）+H2O （g）=CO （g）+3H2（g）△H1=+206.2kJ?mol-1
②CH4（g）+
12
O2（g）=CO（g）+2H2（g）△H2=-35.4kJ?mol-1
③CH4（g）+2H2O （g）=CO2（g）+4H2（g）△H3=+165.0kJ?mol-1
CH4（g）與CO2（g）反應(yīng)生成CO（g）和H2（g）的熱化學(xué)方程式為
 
．
（2）合成氣中的H2可用于生產(chǎn)NH3，在進(jìn)入合成塔前常用Cu（NH3）2Ac溶液來吸收其中的CO，防止合成塔中的催化劑中毒，其反應(yīng)是：
Cu（NH3）2Ac+CO+NH3[Cu（NH3）3]Ac?CO△H＜0，Cu（NH3）2Ac溶液吸收CO的適宜生產(chǎn)條件應(yīng)是
 
，該反應(yīng)的△S
 
0（填“＞”、“=”或“＜”）
（3）工業(yè)上一般采用下列兩種反應(yīng)合成甲醇：
反應(yīng)A：CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）△H1
反應(yīng)B：CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）△H2＜0
①對(duì)于反應(yīng)A，某溫度下，將4mol CO2和12mol H2，充入2L的密閉容器中，充分反應(yīng)達(dá)到平衡后，測(cè)得c（CO2）=0.5mol?L-1，則該溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)
 

②對(duì)于反應(yīng)B，若容器容積不變，下列措施可提高CO的轉(zhuǎn)化率是
 

A．降低溫度                              B．增加CO的量
C．充入He，使體系總壓強(qiáng)增大             D．再充入1mol CO和2mol H2
（4）某種甲醇-空氣燃料電池是采用鉑作為電極，氫氧化鉀作電解質(zhì)溶液．其工作時(shí)負(fù)極的電極反應(yīng)式可表示為
 

（5）用上述堿性甲醇-空氣燃料電池電解硫酸鈉溶液（均為鉑電極），標(biāo)準(zhǔn)狀況下陽極得到VL的氣體，計(jì)算消耗甲醇的質(zhì)量為
 
g．

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