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（12分）能源短缺是人類社會面臨的重大問題。甲醇是一種可再生能源，具有廣泛的開發(fā)和應用前景。工業(yè)上合成甲醇的反應為：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)；ΔH

（1）已知，該反應在300℃，5MPa條件下能自發(fā)進行，則ΔH    0，△S   0 （填“＜，＞或＝”）。

（2）在300℃，5MPa條件下，將0.20mol的 CO與0.58mol H2的混合氣體充入2L密閉容器發(fā)生反應，反應過程中甲醇的物質的量濃度隨時間的變化如圖所示。

①在0～2min內，以H2表示的平均反應速率為        mol·L-1·s-1 。

②列式計算300℃時該反應的平衡常數(shù)K =                                   。

③300℃時，將0.50mol CO、1.00mol H2和1.00 mol CH3OH充入容積為2L的密閉容器中，此時反應將         。

A．向正方向移動   B．向逆方向移動   C．處于平衡狀態(tài)   D．無法判斷

④下列措施可增加甲醇產率的是         

A．壓縮容器體積                B．將CH3OH(g)從體系中分離

C．充入He，使體系總壓強增大   D．再充入0.20mol CO和0.58mol H2

（3）若其它條件不變，使反應在500℃下進行，在圖中作出甲醇的物質的量濃度隨時間的變化的示意圖。

【解析】（1）根據(jù)反應的特點可知△S小于0，因為反應在300℃，5MPa條件下能自發(fā)進行，所以根據(jù)△G＝△H－T·△S可知反應是放熱反應。

（2）①反應速率通常用單位時間內濃度的變化量來表示，根據(jù)圖像可知反應進行到2min時甲醇

的濃度不再發(fā)生變化，平衡時甲醇的物質的量是0.04mol，則消耗氫氣是0.08mol，所以在0～2min

內，以H2表示的平均反應速率為。

②平衡時氫氣的濃度是，CO的平衡濃度是

,所以該溫度下的平衡常數(shù)為。

③300℃時，將0.50mol CO、1.00mol H2和1.00 mol CH3OH充入容積為2L的密閉容器中，此時它們的濃度分別為0.25mol/L、0.50mol/L、、0.50mol/L，因為＞4，所以反應向逆反應方向移動。

④壓縮體積，壓強增大，平衡向正反應方向移動。選項B是降低生成物濃度，平衡也向正反應方

向移動。充入He，使體系總壓強增大，但物質但濃度沒有變化，所以平衡不移動。再充入0.20mol

CO和0.58mol H2，相當于增大體系的壓強，平衡向正反應方向移動，所以答案是ABD。

（3）因為反應是放熱反應，所以升高溫度平衡向逆反應方向移動，但反應速率會加快，所以圖

像為

 

【答案】

1）＜，＜  （各1分）

（2）①0.02（2分）； ②（3分）

③B （1分）；  ④ABD；（2分）

（3）（2分）

 

練習冊系列答案
相關習題

科目：高中化學 來源： 題型：

能源短缺是人類社會面臨的重大問題．甲醇是一種可再生能源，具有廣泛的開發(fā)和應用前景．
（1）工業(yè)上一般采用下列兩種反應合成甲醇：
反應Ⅰ：CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）△H1
反應Ⅱ：CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）△H2
如圖所示是反應I反應過程中的能量變化曲線．
（1）由圖可知反應I為
放熱
放熱
反應（選填”吸熱、放熱”），反應熱△H1=
-91kJ/mol
-91kJ/mol
．
（2）反應I在一定體積的密閉容器中進行，能判斷其是否達到化學平衡狀態(tài)的依據(jù)是
AB
AB
．
A．容器中壓強不變                 
B．混合氣體中c（CO）不變
C．v正（H2）=v逆（CH3OH）    
D．c（CO）=c（CH3OH）
（3）圖中曲線
b
b
表示使用催化劑時反應的能量變化．
（4）一定條件下，向體積為2L的密閉容器中充入2mol CO2和6mol H2，一段時間后達到平衡狀態(tài)，測得CH3OH（g）的物質的量為1mol，則此條件下該反應的化學平衡常數(shù)數(shù)K值=
4
27
4
27
（用分數(shù)表示），若開始時充入2mol CH3OH（g） 和2mol H2O（g）達到相同平衡時CH3OH的轉化率為
50%
50%
，若平衡后在充入4mol的N2，則c（CO2）是
0.5mol/L
0.5mol/L
．
（5）從綠色化學的角度比較上述兩種方法，符合原子經濟的是
Ⅰ
Ⅰ
．（填“Ⅰ”或“Ⅱ”）

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科目：高中化學 來源： 題型：

能源短缺是人類社會面臨的重大問題．甲醇是一種可再生能源，具有廣泛的開發(fā)和應用前景．
（1）工業(yè)上合成甲醇的反應原理為：CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）△H，
下表所列數(shù)據(jù)是該反應在不同溫度下的化學平衡常數(shù)（K）．
溫度 250℃ 300℃ 350℃
K 2.041 0.270 0.012
①根據(jù)表中數(shù)據(jù)可判斷△H
＜
＜
0 （填“＞”、“=”或“＜”）．
②在300℃時，將2mol CO、3mol H2和2mol CH3OH充入容積為1L的密閉容器中，此時反應將
A
A
．
A．向正方向移動   B．向逆方向移動   C．處于平衡狀態(tài)   D．無法判斷
（2）已知在常溫常壓下：
①2CH3OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+4H2O（l）△H=-1451.6kJ?mol-1
②2CO （g）+O2（g）=2CO2（g）△H=-566.0kJ?mol-1
寫出該條件下甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水的熱化學方程式：
CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2H2O（l）△H=-442.8 kJ?mol-1
CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2H2O（l）△H=-442.8 kJ?mol-1
．
（3）以甲醇、氧氣為原料，KOH溶液作為電解質構成燃料電池總反應為：2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O，則負極的電極反應式為
CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O
CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O
，隨著反應的不斷進行溶液的pH
減小
減小
（填“增大”“減小”或“不變”）．
（4）如果以該燃料電池為電源，石墨作兩極電解飽和食鹽水，則該電解過程中陽極的電極反應式為
2Cl--2e-=Cl2↑
2Cl--2e-=Cl2↑
；如果電解一段時間后NaCl溶液的體積為1L，溶液的pH為12（25℃下測定），則理論上消耗氧氣的體積為
56
56
mL（標況下）．

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科目：高中化學 來源： 題型：閱讀理解

（一）恒溫恒容下，將2mol A氣體和2mol B氣體通入體積為2L的密閉容器中發(fā)生如下反應：2A（g）+B（g）?x C（g）+2D（s），2min時反應達到平衡狀態(tài)，此時剩余1.2mol B，并測得C的濃度為1.2mol?L-1．
（1）從開始反應至達到平衡狀態(tài)，生成C的平均反應速率為
0.6mol/（L?min）
0.6mol/（L?min）
．
（2）x=
3
3
．
（3）A的轉化率與B的轉化率之比為
2：1
2：1
．
（4）下列各項可作為該反應達到平衡狀態(tài)的標志的是
B
B
．
A．壓強不再變化        B．氣體密度不再變化
C．A的消耗速率與B的消耗速率之比為2：1
（二）能源短缺是人類社會面臨的重大問題．甲醇是一種可再生能源，具有廣泛的開發(fā)和應用前景．
（1）工業(yè)上合成甲醇的反應原理為：CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）△H，
下表所列數(shù)據(jù)是該反應在不同溫度下的化學平衡常數(shù)（K）．
溫度 250℃ 300℃ 350℃
K 2.041 0.270 0.012
①根據(jù)表中數(shù)據(jù)可判斷△H
＜
＜
0 （填“＞”、“=”或“＜”）．
②在300℃時，將2mol CO、3mol H2和2mol CH3OH充入容積為1L的密閉容器中，此時反應將
A
A
．
A．向正方向移動   B．向逆方向移動   C．處于平衡狀態(tài)   D．無法判斷
（2）已知在常溫常壓下：
①2CH3OH（l）+3O2（g）═2CO2（g）+4H2O（l）△H=-1451.6kJ?mol-1
②2CO（g）+O2（g）═2CO2（g）△H=-566.0kJ?mol-1
寫出該條件下甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水的熱化學方程式：
CH3OH（l）+O2（g）═CO（g）+2H2O（l）△H=-442.8kJ/mol
CH3OH（l）+O2（g）═CO（g）+2H2O（l）△H=-442.8kJ/mol
．
（3）以甲醇、氧氣為原料，KOH溶液作為電解質構成燃料電池總反應為：2CH3OH+3O2+4KOH═2K2CO3+6H2O，則正極的電極反應式為
O2+2H2O+4e-═4OH-
O2+2H2O+4e-═4OH-
，隨著反應的不斷進行溶液的pH
減小
減小
（填“增大”“減小”或“不變”）．
（4）如果以該燃料電池為電源，石墨作兩極電解飽和食鹽水，則該電解過程中陽極的電極反應式為
2Cl--2e-═Cl2↑
2Cl--2e-═Cl2↑
．

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科目：高中化學 來源： 題型：

（2012?紅橋區(qū)一模）能源短缺是人類社會面臨的重大問題．甲醇是一種可再生能源，具有廣泛的開發(fā)和應用前景．
（1）工業(yè)上一般采用下列兩種反應合成甲醇：
反應Ⅰ：CO （g）+2H2 （g）?CH3OH （g）△H1
反應Ⅱ：CO2（g）+3H2 （g）?CH3OH （g）+H2O （g）△H2
①上述反應符合．“原子經濟”原則的是
Ⅰ
Ⅰ
（填“Ⅰ”或“Ⅱ”）；
②下表所列數(shù)據(jù)是反應Ⅰ在不同溫度下的化學平衡常數(shù)（K）．
溫度 250℃ 300℃ 350℃
K 2.041 0.270 0.012
由表中數(shù)據(jù)判斷△H1
＜
＜
0（填“＞”、“=”或“＜”），反應Ⅰ的平衡常數(shù)的表達式是
c(CH3OH)
c(CO)c2(H2)
c(CH3OH)
c(CO)c2(H2)
．
③某溫度下，將2mol CO和6mol H2充入2L的密閉容器中，按反應Ⅰ充分反應達到平衡后，測得c（CO）=0.2mol/L，則CO的轉化率為
80%
80%
．
（2）根據(jù)如圖所示的能量變化寫出由碳轉化成CO的熱化學方程式
C（s）+1/2O2（g）=CO （g）△H=-110.6 kJ/mol
C（s）+1/2O2（g）=CO （g）△H=-110.6 kJ/mol
．
（3）某同學設計了一個甲醇燃料電池，并用該電池電解200mL一定濃度NaCl與CuSO4混合溶液，其裝置如下1圖：

①寫出甲中通入甲醇這一極的電極反應式
CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O
CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O
．
③理論上乙中兩極所得氣體的體積隨時間變化的關系如題2圖所示（氣體體積已換算成標準狀況下的體積），寫出在t1后，石墨電極上的電極反應式
4OH--4e-=O2↑+2H2O
4OH--4e-=O2↑+2H2O
；在t2時所得溶液的pH約為
1
1
．（溶液體積變化忽略不計）

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科目：高中化學 來源： 題型：

能源短缺是人類社會面臨的最大問題．甲醇是一種可再生能源，具有廣泛的開發(fā)和應用前景．請回答下面有關甲醇參與反應的有關問題
（1）火力發(fā)電廠釋放出的氮氧化物（NOx）、二氧化硫和二氧化碳等氣體進行脫硝、脫硫和脫碳等處理．可實現(xiàn)綠色環(huán)保、節(jié)能減排、廢物利用等目的．其中，脫碳時將CO2轉化為甲醉的熱化學方程式為：
CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）△H
①取五份等體積CO2和H2的混合氣體（物質的傲之比均為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，反應相同時間后，測得甲醇的體積分數(shù)φ（CH3OH）與反應溫度T的關系曲線如下圖甲所示，則上述CO2轉化為甲醇的反應中△H
 
0（填“＞“、“＜“或“=“）
②在一恒溫恒容（容積為2L）密閉容器中充入2mol CO2和6mol H2，進行上述反應．測得CO2和CH3OH（g）的濃度隨時間變化如下圖乙所示．試計算：0-10min內，氫氣的平均反應速率v（H2）=
 
；該溫度下，反應的平衡常數(shù)K=
 

（2）已知在常溫常壓下：①2CH3OH（l）+3O2（g）→2C2（g）+4H2O（g）△H=-1275.6kJ/mol
②H2O（g）═H2O（l）△H=-44.0kJ/mol
寫出表示甲醉燃燒熱的熱化學方程式：
 

（3）某實驗小組依據(jù)甲醇燃燒的反應原理，設計如下圖丙所示的電池裝置．
①該電池的正極反應式為
 
；負極反應式為
 

②工作一段時間后，當消耗3.2g甲醇時，同時消耗掉的KOH是
 
g．
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