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13.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)和應用前景.因此甲醇被稱為21世紀的新型燃料.
Ⅰ、已知在常溫常壓下:①H2O(I)═H2O(g)△H=+44.0kJ.mol-1
②2CH3OH(I)十3O2(g)═2CO2(g)+4H2O(g)△H=-1275.6kJ•mol-1
寫出表示甲醇燃燒熱的熱化學方程式CH3OH(g)+$\frac{3}{2}$O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-725.8kJ/mol.
Ⅱ、工業(yè)上一般采用下列兩種反應合成甲醇:
反應A:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H1
反應B:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H2
在體積為2L的合成塔中,充人2mol CO2和6mol H2,測得CO2(g)和CH3OH(g)的濃度隨時間變化及甲醇的物質(zhì)的量隨時間、溫度變化如圖所示.(T1、T2均大于300℃)

(1)則上述CO2轉(zhuǎn)化為甲醇的反應的△H1<0(填“>”“<”或“=”).
(2)從反應開始到平衡(10min),用H2表示 的反應速率為0.24 mol•L-1•min-1;
(3)下列說法正確的是BD.
A.若保持恒溫,當容器中n(CH3OH):n(H2O)為1:1時,該反應已達平衡狀態(tài)
B.若保持恒溫,當容器內(nèi)氣體壓強恒定時,該反應已達平衡狀態(tài)
C.若其他條件不變,則平衡常數(shù):K(T1)<K (T2
D.處于A點的反應體系的溫度從T1變到T2,達到平衡時$\frac{n(H2)}{n(CH3OH)}$增大
(4)對于反應A,若容器容積不變,下列措施可增加甲醇產(chǎn)率的是AD.
A.增加CO2的量                   B.升高溫度
C.充入He,使體系總壓強增大      D.按原比例再充入CO2和H2
(5)某溫度下,將4mol CO和12mol H2,充入2L的密閉容器中,充分反應,達到平衡后,測得c(CO)=0.5mol•L-1,則該溫度下該反應的平衡常數(shù)為0.33.
(6)在T1溫度時,將1mol CO2和3mol H2充入一密閉恒容容器中,充分反應達到平衡后,若CO2的轉(zhuǎn)化率為A,則容器內(nèi)的壓強與起始壓強之比為1-0.5A.

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12.碳和氮的化合物與人類生產(chǎn)、生活密切相關.

(1)在一恒溫、恒容密閉容器中發(fā)生反應:Ni(s)+4CO(g)$?_{180~200℃}^{50~80℃}$Ni(CO)4(g),△H<0;
利用該反應可以將粗鎳轉(zhuǎn)化為純度達99.9%的高純鎳.下列說法正確的是C(填字母編號).
A.增加Ni的量可提高CO的轉(zhuǎn)化率,Ni的轉(zhuǎn)化率降低
B.縮小容器容積,平衡右移,△H減小
C.反應達到平衡后,充入CO再次達到平衡時,CO的體積分數(shù)降低
D.當4v[Ni(CO)4]=v(CO)時或容器中混合氣體密度不變時,都可說明反應已達化學平衡狀態(tài)
(2)CO與鎳反應會造成含鎳催化劑的中毒.為防止鎳催化劑中毒,工業(yè)上常用SO2將CO氧化,二氧化硫轉(zhuǎn)化為單質(zhì)硫.
已知:CO(g)+$\frac{1}{2}$O2(g)═CO2(g)△H=-Q1 kJ•mol-1
S(s)+O2(g)═SO2(g)△H=-Q2 kJ•mol-1
則SO2(g)+2CO(g)═S(s)+2CO2(g)△H=-(2Q1-Q2) kJ•mol-1;
(3)對于反應:2NO(g)+O2═2NO2(g),向某容器中充入10mol的NO和10mol的O2,在其他條件相同時,分別測得NO的平衡轉(zhuǎn)化率在不同壓強(P1、P2)下隨溫度變化的曲線(如圖1).
①比較P1、P2的大小關系>;
②700℃時,在壓強為P2時,假設容器為1L,則在該條件平衡常數(shù)的數(shù)值為$\frac{1}{144}$(最簡分數(shù)形式);
(4)NO2、O2和熔融NaNO3可制作燃料電池,其原理如圖2所示.該電池在使用過程中石墨I電極上生成氧化物Y,其電極反應式為NO2+NO3--e-=N2O5;若該燃料電池使用一段時間后,共收集到20mol Y,則理論上需要消耗標準狀況下氧氣的體積為224L.

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11.用平衡移動原理分析外界條件對電離平衡的影響,如:以0.1mol•L-1醋酸為例,對CH3COOH?CH3COO-+H+進行分析:(填“增大”“減小”“不變”“正方向”“逆方向”)
(1)當向該溶液中加水,則平衡向正反應方向移動;溶液的n(H+)增大;溶液的c(H+)減;
(2)當向溶液中加入1mol•L-1的醋酸時,平衡向正反應方向移動;溶液的n(H+)增大;溶液的c(H+)增大.

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10.下列有關化學平衡移動敘述,正確的是(  )
ABCD
可逆反應:Cr2O72-+H2O?2CrO42-+2H+達平衡狀態(tài)溶液呈橙黃色,滴加少量的濃硝酸,溶液變橙色,氫離子濃度隨時間變化曲線如圖可逆反應Co(H2O)62+(粉紅色)+4Cl-?CoCl42-(藍色)+6H2O達平衡狀態(tài)溶液呈紫色,升高溫度,溶液變藍色,反應速率隨時間變化曲線如圖可逆反應:2NO2?N2O4達平衡狀態(tài)呈紅棕色,加壓(縮小體積)紅棕色變深,NO2物質(zhì)的量隨時間變化曲線如圖可逆反應:N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H<0達平衡狀態(tài),升高溫度,NH3體積分數(shù)隨時間變化曲線如圖
A.AB.BC.CD.D

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9.對于反應3A+B═2C,下列說法正確的是( 。
A.某溫度時,化學反應速率無論用A、B、C何種物質(zhì)表示,其數(shù)值都是相同的
B.其它條件不變時,升高溫度,反應速率加快
C.其它條件不變時,增大壓強,反應速率加快
D.若增加或減少A物質(zhì)的量,反應速率一定會發(fā)生明顯的變化

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8.在一定條件下xA+yB?zC達到平衡時,請?zhí)顚懀?br />(1)若A、B、C都是氣體,在減壓后平衡向逆反應方向移動,則x、y、z關系是x+y>z.
(2)已知B、C是氣體,現(xiàn)增加A的物質(zhì)的量,平衡不移動,說明A是固體或液體(填狀態(tài)).
(3)若容器容積不變,加入氣體B,氣體A的轉(zhuǎn)化率增大(填“增大”“減小”或“不變”).
(4)若加熱后,C的百分含量減小,則正反應是放熱反應(填“放熱”或“吸熱”).
(5)若容器容積不變,且A、B、C都是氣體,向容器中充入稀有氣體,則C.
A.化學平衡向正反應方向移動    B.化學平衡向逆反應方向移動
C.化學平衡不移動              D.反應停止.

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7.二甲醚是一種重要的清潔燃料,可替代氟利昂作制冷劑,對臭氧層無破壞作用.工業(yè)上可利用水煤氣合成二甲醚,總反應為:3H2(g)+3CO(g)?CH3OCH3(g)+CO2(g)△H=-246.4kJ/mol
(1)該反應的化學平衡常數(shù)表達式K=$\frac{c(C{H}_{3}OC{H}_{3})c(C{O}_{2})}{{c}^{3}({H}_{2}){c}^{3}(CO)}$.溫度升高平衡常數(shù)變小(填“變大”、“變小”、“不變”)
(2)在一定條件下的密閉容器中,該總反應達到平衡,只改變一個條件能同時提高反應速率和CO的轉(zhuǎn)化率的是cd(填字母代號).
a.降低溫度               b.加入催化劑          c.縮小容器體積
d.增加H2的濃度            e.增加CO的濃度
(3)在一定溫度下,在容積為1L的密閉容器中充入3mol H2、3mol CO,發(fā)生反應:
3H2(g)+3CO(g)?CH3OCH3(g)+CO2(g),在10min時剛好達到平衡,此
時測得H2的物質(zhì)的量濃度為1.5mo1•L-1.則:
①衡時n(CH3OCH3)=0.5,平衡時CO的轉(zhuǎn)化率為50%.
②達到平衡后,若向容器中再充入1mol H2、1mol CO2,經(jīng)一定時間達到平衡,反應開始時正、逆反應速率的大。簐(正)> v(逆)(填“>”“<”或“=”).
③在該反應條件下能判斷反應達到化學平衡狀態(tài)的依據(jù)是D(填編號).
A.v(CO)=3v(CO2)        B.生成a mol CO2的同時消耗3a mol H2
C.c(CO2)=c(CO)          D.混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變
E.氣體的密度不再改變        F.氣體的總質(zhì)量不再改變.

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6.在一恒壓密閉容器中充入1mol NO2建立如下平衡:2NO2?N2O4,此時NO2的轉(zhuǎn)化率為x%,在其他條件不變的條件下,再充入1mol NO2,待新平衡建立時測得NO2的轉(zhuǎn)化率為y%,則大小關系正確的是(  )
A.x<yB.x=yC.x>yD.無法確定

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5.研究和深度開發(fā)CO、CO2的應用對構(gòu)建生態(tài)文明社會具有重要的意義.

(1)CO可用于煉鐵,
已知:Fe2O3(s)+3C(s)=2Fe(s)+3CO(g)△H1=+489.0kJ•mol-1
     C(s)+CO2(g)=2CO(g)△H2=+172.5kJ•mol-1
則CO還原Fe2O3(s)的熱化學方程式為Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g)△H=-28.5kJ/mol.
(2)分離高爐煤氣得到的CO與空氣可設計成燃料電池(以KOH溶液為電解液).寫出該電池的正極反應式:O2+4e-+2H2O=4OH-
(3)CO2和H2充人一定體積的密閉容器中,在兩種溫度下發(fā)生反應:
CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g) 測得CH3OH的物質(zhì)的量隨時間的變化見圖1. 
①線Ⅰ、Ⅱ?qū)钠胶獬?shù)大小關系為KI>K (填“>”或“=”或“<”).
②一定溫度下,在容積相同且固定的兩個密閉容器中,按如下方式加入反應物,一段時間后達到平衡.
容器
反應物投入量1mol CO2、3mol H2a mol CO2、b mol H2、
c mol CH3OH(g)、c molH2O(g)
若甲中平衡后氣體的壓強為開始的0.8倍,要使平衡后乙與甲中相同組分的體積分數(shù)相等,且起始時維持化學反應向逆反應方向進行,則c的取值范圍為0.4<n(c)≤1mol.
(4)利用光能和光催化劑,可將CO2和H2O(g)轉(zhuǎn)化為CH4和O2.紫外光照射時,在不同催化
劑(Ⅰ、Ⅱ,Ⅲ)作用下,CH4產(chǎn)量隨光照時間的變化見圖2.在O~15小時內(nèi),CH4的平均生成速率Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ從大到小的順序為II>III>I(填序號).
(5)以TiO2/Cu2Al2O4 為催化劑,可以將CO2和CH4直接轉(zhuǎn)化成乙酸.在不同溫度下催化劑的催化效率與乙酸的生成速率的關系見圖3.
①乙酸的生成速率主要取決于溫度影響的范圍是300℃~400℃.
②Cu2Al2O4可溶于稀硝酸,寫出有關的離子方程式:3Cu2Al2O4+32H++2NO3-=6Cu2++6Al3++2NO↑+16H2O.

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4.甲醇是一種重要的化工原料,廣泛應用于化工生產(chǎn),也可以直接用作燃料.
(1)工業(yè)上可通過CO和H2化合來制備甲醇.已知某些化學鍵的鍵能數(shù)據(jù)如表:
化學鍵C-CC-HH-HC-OC≡OH-O
鍵能/kJ•mol-13484134363581072463
工業(yè)通過CO和H2化合來制備甲醇的熱化學方程式為CO(g)+2H2(g)?CH3OH (g)△H=-116 kJ•mol-1;
(2)工業(yè)上由甲醇制取甲醛的兩種方法如下(有關數(shù)據(jù)均為在298K時測定):
反應Ⅰ:CH3OH(g)═HCHO(g)+H2(g)△H1=+92.09kJ/mol,K1=3.92×10-11
反應Ⅱ:CH3OH(g)+$\frac{1}{2}$O2(g)═HCHO(g)+H2O(g)△H2=-149.73kJ/mol,K2=4.35×1029
從原子利用率看,反應Ⅰ(填“Ⅰ”或“Ⅱ”.下同)制甲醛的原子利用率更高.從反應的焓變和平衡常數(shù)K值看,反應Ⅱ制甲醛更有利.
(3)工業(yè)廢氣二氧化碳催化加氫也可合成甲醇:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H.在密閉容器中投入1molCO2和2.75molH2,在不同條件下發(fā)生反應,實驗測得平衡時甲醇的物質(zhì)的量隨溫度、壓強的變化如圖所示.
①二氧化碳合成甲醇正反應的△H<0 (填“>”、“<”或“=”,下同).
②M、N兩點時化學反應速率:v(N)<v(M).
③為提高CO2的轉(zhuǎn)化率除可改變溫度和壓強外,還可采取的措施是增大氫碳比.
④圖中M點時,容器體積為10L,則N點對應的平衡常數(shù)K=1.04(填數(shù)值,保留2位小數(shù)).
(4)一定條件下,向容積不變的某密閉容器中加入a molCO2和b molH2發(fā)生反應:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g),欲使整個反應過程中CO2的體積分數(shù)為恒定值,則a與b的關系是a=b.

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