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(1) Ⅰ.甲醇是重要的化学工业基础原料和清洁液体燃料。工业上可利用CO或CO₂来生产燃料甲醇。已知甲醇制备的有关化学反应以及在不同温度下的化学反应平衡常数如表所示：

反应②是(填“吸热”或“放热”)反应。

(2) 据反应①与②可推导出K₁、K₂与K₃之间的关系，则K₃=(用K₁、K₂表示)。

(3) 一种甲醇燃料电池，使用的电解质溶液是2mol·L^－¹的KOH溶液。

请写出加入(通入)a物质一极的电极反应式；

(4) Ⅱ. 我国是一个多煤少油的国家，科学家致力于以煤为原料生产重要的化工原料烯烃，目前已取得重大突破，制乙烯的原理如下：

反应①：C(s)＋H₂O(g)⇌CO(g)＋H₂(g) Δ H₁＝+ 131.3kJ·mol ^-1

反应②：CO(g)＋2H₂(g)⇌CH₃OH(g) Δ H₂

反应③：2CH₃OH(g)⇌CH₃OCH₃(g)＋H₂O(g)　 Δ H₃＝- 23.9 kJ·mol ^-1

反应④： CH₃OCH₃(g)⇌C₂H₄(g)+H₂O(g) Δ H₄＝- 29.1kJ·mol ^-1

反应①能自发进行的条件是(填“高温”或“低温”)。

(5) 温度为T₁时，向2 L密闭容器中投0.20 mol CO和0.40 mol H₂ ，发生反应②， CO的物质的量与时间的关系如图所示，则该温度时反应的平衡常数K=；已知温度T₂＞T₁ ，请在原图上画出在温度T₂时反应过程中CO的物质的量与时间的关系图。

(6) 根据已知条件求算下列反应的反应热

2CH₃OH(g)⇌C₂H₄(g)＋2H₂O(g) Δ H ＝ kJ·mol ^-1

(7) 某课题研究小组将甲醇蒸气以一定的流速持续通过相同量的催化剂，研究温度对甲醇转化率和乙烯产率的影响，得如下图像，则下列结论错误的是_______。

A. 制乙烯的同时还发生了其它反应 B. 一段时间后甲醇转化率下降是由于反应逆向进行了 C. 乙烯的产率随温度升高而增大 D. 制乙烯比较适宜的温度是400-450℃

【考点】

盖斯定律及其应用; 化学电源新型电池; 焓变和熵变; 化学平衡移动原理; 制备实验方案的设计;

【答案】

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综合题困难

1. 甲醇 $\text{[math]}$ 是重要的能源物质，研究甲醇具有重要意义。

(1) $\text{[math]}$ 燃烧热 $\text{[math]}$ 分别 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ ，则 $\text{[math]}$ 与 $\text{[math]}$ 反应生成 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 热化学反应方程式：。

(2) 利用工业气中的 $\text{[math]}$ 可制取甲醇，其反应为： $\text{[math]}$ 。常温常压下已知下列反应的能量变化如图所示：

写出由二氧化碳和氢气制备甲醇的热化学方程式：。

(3) 为提高甲醇燃料的利用率，科学家发明了一种甲醇-空气燃料电池(装置甲)，电解质是掺入了 $\text{[math]}$ 的 $\text{[math]}$ 晶体，在高温下它能传导 $\text{[math]}$ 离子。以该电池为电源，通过装置乙实现铁棒上镀铜。

①b处应通入(填“ $\text{[math]}$ ”或“ $\text{[math]}$ ”)，a处电极上的反应是。

②电镀结束后，装置乙中 $\text{[math]}$ 的物质的量浓度(填“变大”“变小”或“不变”)。

③该过程若完全反应，装置乙中阴极质量变化 $\text{[math]}$ ，则装置甲中理论上消耗甲醇 $\text{[math]}$ 。

(4) 甲醇对水质会造成一定的污染，有一种电化学法可消除这种污染，其原理是：通电后将 $\text{[math]}$ 氧化成 $\text{[math]}$ ，然后以 $\text{[math]}$ 作氧化剂把水中的甲醇氧化成 $\text{[math]}$ 而净化。实验室用图装置模拟该过程。写出阳极电极反应式：。

综合题困难

工业上使用黄铁矿 $\text{[math]}$ 制硫酸。

Ⅰ．掺烧 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ ，用于制铁精粉和硫酸

（1）已知： $\text{[math]}$ 为吸热反应。 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 时， $\text{[math]}$ 固体在 $\text{[math]}$ 氧气中完全燃烧生成气态 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 固体，放出 $\text{[math]}$ 热量。

① $\text{[math]}$ 与 $\text{[math]}$ 反应的热化学方程式为。

②将 $\text{[math]}$ 与 $\text{[math]}$ 掺烧(混合燃烧)，其目的包括(填字母)。

a．节约燃料和能量 b．为制备硫酸提供原料 c．减少空气污染

（2） $\text{[math]}$ 常带一定量的结晶水。 $\text{[math]}$ 分解脱水反应的能量变化如下图所示。

① $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。

②为维持炉内温度基本不变， $\text{[math]}$ 所带结晶水越多，掺烧比 $\text{[math]}$ 应。(填“增大”“减小”或“不变”)。

Ⅱ．传统工业中以黄铁矿为原料制备硫酸的原理如图所示：

（3）上述生产过程中采用了多种措施加快反应速率，如：。

（4）已知： $\text{[math]}$ ，在不同温度和压强下，平衡时 $\text{[math]}$ 的转化率如下表所示：

温度 $\text{[math]}$	平衡时 $\text{[math]}$ 的转化率 $\text{[math]}$
温度 $\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$
450	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$
550	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$

①上述数据表明， $\text{[math]}$ 是(填“吸热”或“放热”)反应。

②结合平衡移动原理解释相同温度下达到平衡时 $\text{[math]}$ 的转化率随压强变化的原因：。

综合题普通

3. CO₂是导致温室效应的主要气体，为减少CO₂对环境造成的影响，可采用以下方法将其资源化利用。回答下列问题：

(1) 工业上用CO₂与H₂反应合成甲醇(a和b均大于零)：

① $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ kJ⋅mol^-1

② $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ kJ⋅mol^-1

③ $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

则 $\text{[math]}$ (用含 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 的代数式表示)， $\text{[math]}$ kJ⋅mol^-1(用含a、b的代数式表示)。在恒温恒容的密闭容器中，充入等物质的量的CO₂和H₂发生反应③，下列能说明该反应达到化学平衡状态的是(填序号)

A．混合气体密度保持不变 B．H₂的转化率保持不变

C．CO₂的体积分数保持不变 D． $\text{[math]}$

(2) CO₂催化加氢法制乙烯：反应原理为 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ kJ⋅mol^-1。向2 L的恒容密闭容器中加入1 mol CO₂和3 molH₂ ，在催化剂作用下发生反应，测得平衡时体系中各气体的物质的量随温度的变化关系如图所示。

①图中曲线代表乙烯的物质的量随温度的变化关系的是(填字母)。

②T₁℃时，H₂的平衡转化率为%(保留三位有效数字)，化学平衡常数K=L^3.mol^-3

综合题普通