热门试卷

以天然气为原料经合成气(CO、H2)制化学品是目前天然气转化利用的主导技术路线，以甲烷的部分氧化为基础制备甲醚(CH3OCH3)和甲醇的工业流程如下

(1)甲烷的部分氧化反应如下：2CH4(g) +O2(g)=2CO(g) +4H2(g) △H=-71.2 kJ/mol

有研究认为甲烷部分氧化的机理为：

①CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) △H1=- 890.3 kJ/mol

②CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g) △H2

③CH4(g)+H2O(g)=CO(g) +3H2(g) △H3=+250.3 kJ/mol 则△H2=____。

(2)催化反应室1中合成甲醚的反应为：2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)，该反应为自发反应，则该反应的△H___________（填“<”、“>”或“=”）0。

(3)催化反应室2中发生如下反应：CO(g) +2H2(g)CH3OH(g) △H<0。在容积均为VL的I、Ⅱ、Ⅲ三个相同密闭容器中分别充入amol CO和2a mol H2，三个容器的反应温度分别为T1、T2、T3且恒定不变，在其他条件相同的情况下，实验测得反应均进行到tmin时CO的体积分数如图a所示，此时I、Ⅱ、Ⅲ三个容器中一定达到化学平衡状态的是___；都达到化学平衡状态时，CO转化率最低的是___。

(4)如图b为熔融碳酸盐燃料电池的工作原理示意图。熔融碳酸盐燃料电池的正极反应式可表示为：____。

随着人类对温室效应和资源短缺等问题的重视，如何降低大气中CO2的含量及有效地开发利用CO2，引起了各国的普遍重视。

（1）目前工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇。为探究反应原理，现进行如下实验，在体积为1L的密闭容器中，充入1molCO2和3molH2，一定条件下发生反应：

CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H=-49．0kJ·mol-1测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如上图所示。

①从反应开始到平衡，以氢气表示的平均反应速率v(H2)=____________mol·L-1·min-1。

②下列措施中能使n(CH3OH)/n(CO2)增大的是___________。

A．升高温度

B．充入He(g)，使体系压强增大

C．将H2O(g)从体系中分离

D．再充入lmol CO2和3mol H2

（2）在载人航天器的生态系统中，不仅要求分离去除CO2，还要求提供充足的O2，科研工作者通过某种电化学装置实现了上述目的。该电化学装置内的总反应为：2CO2=2CO+O2，阴极反应式为：

2CO2+4e-+2H2O==2CO+4OH-，则阳极反应为：___________________________。该反应产生的CO会对环境产生污染，有人提出，通过加强热使CO分解的方法来消除污染，请你判断是否可行？________，说出理由：____________________________________________。 (已知反应2CO=2C+O2的△H>O、△S<0）

甲醇是一种可再生能源，具有开发和应用的广阔前景，工业上一般可采用如下反应来合成甲醇：

CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。

(1)分析该反应并回答下列问题：

①平衡常数表达式为K=____________。

②下列各项中，不能说明该反应已达到平衡的是________（填序号）。

a．恒温、恒容条件下，容器内的压强不发生变化

b．一定条件下，CH3OH分解的速率和CH3OH生成的速率相等

c．一定条件下，CO、H2和CH3OH的浓度保持不变

d．一定条件下，单位时间内消耗2 mol CO，同时生成1 mol CH3OH

(2)如图是该反应在不同温度下CO的转化率随时间变化的曲线。

①该反应的焓变△H____(填“>”、“<”或 “=”)0。

②T1和T2温度下的平衡常数大小关系是K1____ （填“>”、“<”或“=”）K2。

③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．使用合适的催化剂

d．充入He，使体系总压强增大

(3)已知在常温常压下：

①2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g) △H=-a kJ/mol

②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H=-b kJ/mol

③H2O(g)=H2O(l) △H=-c kJ/mol

则CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l) △H =____kJ/mol。

(4)已知甲醇燃料电池的工作原理如图所示。

①该电池工作时，b口通入的物质为____，c口通入的物质为____。

②该电池正极的电极反应式为：________________。

③工作一段时间后，当6.4g甲醇完全反应生成CO2 时，有____NA个电子发生转移。

(5)用上述电池作电源，用如图所示 装置进行实验，发现实现过程中，溶液逐渐变浑浊，原因是（用相关的电极反应式和离子方程式表示）：_____________________

氨是最重要的氮肥原料。在课本里学到的合成氨技术叫哈伯法，近一个世纪，合成氨需要高温高压似乎是天经地义了。然而，最近有两位希腊化学家在《科学》杂志上发表文章说，在常压下把氢气和用氦气稀释的氮气分别通入一个加热到570℃的电解池（如图），氢气和氮气便可在电极上合成氨，转化率竟然高达78%。请根据以上材料回答下列问题

（1）写出哈伯法合成氨的化学方程式：_______________；其反应条件中，符合平衡移动原理的反应条件是______________

（2）新法合成氨的电解池中能否用水溶液作电解质？________（填“能”、“不能”）为什么？______________________

（3）电解池中，阳极发生_____（填得或失）电子氧化反应，变价元素化合价______（填升高或降低）

（4）新法合成氨中所用的电解质（如图中黑细点所示）能传导H+，试写出电极反应式和总反应式。阳极：_________________；阴极______________总反应式：_______________________。

甲醇是一种可再生能源，具有开发和应用的广阔前景，工业上一般可采用如下反应来合成甲醇：

CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)，现在实验室模拟该反应并进行分析。

（1）下列各项中，不能够说明该反应已达到平衡的是______________（填序号）。

a. 恒温、恒容条件下，容器内的压强不发生变化

b. 一定条件下，CH3OH分解的速率和CH3OH生成的速率相等

c. 一定条件下，CO、H2和CH3OH的浓度保持不变

d. 一定条件下，单位时间内消耗2 mol CO，同时生成1 mol CH3OH

（2）下图是该反应在不同温度下CO的转化率随时间变化的曲线。

① 该反应的焓变ΔH______0(填“＞”、“＜”或“＝”)。

② T1和T2温度下的平衡常数大小关系是K1____________K2(填“＞”、“＜”或“＝”)。

③ 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. 使用合适的催化剂 d. 充入He，使体系总压强增大

（3）2009年10月，中国科学院长春应用化学研究所在甲醇燃料电池技术方面获得新突破，甲醇燃料电池的工作原理如图所示。

①请写出c口通入的物质发生的相应电极反应式__________。

②工作一段时间后，当0.2 mol甲醇完全反应生成CO2时，有___________NA个电子转移。

（4）以上述电池做电源，用下图所示装置，在实验室中模拟铝制品表面“钝化”处理的过程中，发现Al电极附近逐渐变浑浊并有气泡逸出，原因是（用相关的电极反应式和离子方程式表示）： ________________________。

现代工业将煤汽化，既可以提高燃料的利用率、减少CO、SO2等的排放，又可以扩大水煤气的用途。甲醇是一种可再生能源，具有开发和应用的广阔前景，工业上一般可采用水煤气来合成甲醇:CO（g）+2H2（g） CH3OH（g）。

（1）下图是该反应在不同温度下CO的转化率随时间变化的曲线。 

①T1和T2温度下的平衡常数大小关系是K1 ________ K2（填“>”、“<”或“=”）。

②以下有关说法正确的是__________________

a．恒温、恒容条件下，容器内的压强不发生变化则可逆反应达到平衡

b．一定条件下，H2的消耗速率是CO的消耗速率的2倍时可逆反应达到平衡

c．使用合适的催化剂能缩短达到平衡的时间并提高CH3OH的产率

d．某温度下，将2molCO和6molH2充入2L的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得 c（CO）= 0．2mol/L，则CO的转化率为80％

（2）已知在常温常压下

①2CH3OH（1）+3O2（g）=2CO2（g）+4H2O（g）△H=-akJ·mol-1

②2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）△H=-bkJ·mol-1

③H2O（g）=H2O（1）△H=-ckJ·mol-1

则：CH3OH（1）+O2（g）=CO（g）+2H2O（1）△H=____________kJ·mol-1

（3）2009年10月，中国科学院长春应用化学研究所在甲醇燃料电池技术方面获得新突破，组装出了自呼吸电池及主动式电堆。甲醇燃料电池的工作原理如图所示。

①该电池正极的电极反应式为_______________________。

②工作一段时间后，当6．4g甲醇完全反应生成CO2时，有______ 个电子发生转移。

（4）以上述电池做电源，用右上图所示装置，在实验室中模拟铝制品表面 “钝化”处理的过程中，发现溶液逐渐变浑浊，原因是 _________（用相关的电极反应式和离子方程式表示）

能源短缺是人类社会面临的重大问题。甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景。

（1）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) ΔH1

反应II：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g) + H2O(g) ΔH2

①上述反应符合“原子经济”原则的是___________（填“I”或“Ⅱ”）。

②下表所列数据是反应I在不同温度下的化学平衡常数（K）。

由表中数据判断ΔH1___________0 （填“＞”、“＝”或“＜”）。

③某温度下，将2mol CO和6mol H2充入2L的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得c(CO)＝0．2

mol／L，则CO的转化率为___________，此时的温度为_____________（从上表中选择）。

（2）已知在常温常压下：

①2CH3OH(l) +3O2(g) ＝2CO2(g) +4H2O(g) ΔH＝－1275．6 kJ／mol

②2CO (g)+ O2(g) ＝2CO2(g) ΔH ＝－566．0 kJ／mol

③H2O(g) ＝H2O(l) ΔH＝－44．0 kJ／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_____________________。

（3）某实验小组依据甲醇燃烧的反应原理，设计如图所示的电池装置。

① 该电池正极的电极反应为___________________。

②工作一段时间后，测得溶液的 pH减小，该电池总反应的化学方程式为______________________。

现在普遍应用的工业合成氨的方法是哈伯于1905年发明的，但此法反应物的转化率不高。

（1）已知：1 mol N2(g)与适量H2(g)完全反应，生成NH3(g)，放出92.2 kJ热量，写出反应的热化学方程式：____________________。

（2）若该反应在298K、398K时的化学平衡常数分别为K1、K2，则K1______K2 （填“＞” “=” 或 “＜” ）。

（3）在一定温度下，向容积不变（始终为10L）的密闭容器中加入2 mol N2、8 mol H2及固体催化剂。

10分钟后反应达到平衡状态，容器内气体压强变为起始的80％，此时氨气的体积分数为______，用氮气表示的反应速率为：____________。若想提高氨气的产率，根据化学平衡移动原理，请提出合理的建议：__________________（任意写一条）。

（4）在上述相同条件下，若起始时加入4 mol NH3、2 mol H2及固体催化剂，反应达到平衡时NH3的体积分数比(3)中______（填“大”、“小”或“相等”）。

（5）氨被氧化生成一氧化氮的化学方程式为：__________________。

（6）随着对合成氨研究的发展，2001年两位希腊化学家提出了电解合成氨的方法，即在常压下把氢气和用氦气稀释的氮气，分别通入一个加热到570℃的电解池中，采用高质子导电性的SCY陶瓷（能传递H+）为介质，用吸附在它内外表面上的金属钯多晶薄膜做电极，实现了常压、570℃条件下高转化率的电解法合成氨（装置如下图）。

请回答：在电解法合成氨的电解池中______(填“能”或“不能”) 用水作电解质溶液的溶剂，原因是__________________。钯电极A是电解池的______极（填“阳”或“阴”），该极上的电极反应式是__________________。

随着人类对温室效应和资源短缺等问题的重视，如何降低大气中CO2的含量及有效地开发利用CO2，引起了各国的普遍重视。

（1）目前，用超临界CO2（其状态介于气态和液态之间）代替氟利昂作冷剂已成为一种趋势，这一做法对环境的积极意义在于__________________________。

（2）将CO2转化成有机物可有效实现碳循环。CO2转化成有机物的例子很多，如

以上反应中，最节能的是_______________，原子利用率最高的是__________________。

（3）为探究用CO2来生产燃料甲醇的反应原理，现进行如下实验：

在体积为1L的密闭容器中，充入1molCO2和3molH2，一定条件下发生反应：

CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g）△H=-49．0kJ/mol 测得CO2和CH3OH（g）的浓度随时间变化如图所示。

①从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率v（H2）=_________mol/（L·min）

②该反应的平衡常数表达式为_________，升高温度，平衡常数的数值将_________（填“增大”、“减小”或“不变”）。

③下列措施中能使n（CH3OH）/n（CO2）增大的是_____________．

A．升高温度

B．充入He（g），使体系压强增大

C．将H2O（g）从体系中分离

D．再充入1molCO2和3molH2（4）氢气是合成氨的重要原料，合成氨反应的热化学方程式如下： N2（g）+3H2（g）2NH3（g）

△H=-93．4kJ/mol

①当合成氨反应达到平衡后，改变某一外界条件（不改变N2、H2和NH3的量），反应速率与时间的关系如下图所示。

图t1时引起平衡移动的条件可能是_____________。其中表示平衡混合物中NH3含量最高的一段时间是

_______________。

（5）在载人航天器的生态系统中，不仅要求分离去除CO2，还要求提供充足的O2．某种电化学装置可实现如下转化：2CO2＝2CO＋O2，CO可用作燃料．已知该反应的阳极反应为：4OH-―4e-＝O2↑＋2H2O，则阴极反应式为__________________________．有人提出，可以设计反应2CO＝2C＋O2（△H＞0、△S＜0）来消除CO的污染．请你判断是否可行并说出理由_________________________________________．