甲醇是储氢材料，也是重要化工原料。

1. 甲醇是储氢材料，也是重要化工原料。

(1) 我国科学家开发催化剂，实现在酸性条件下电催化CO₂制备CH₃OH。

a电极与电源的(填“正”或“负”)极连接。b极的电极反应式为。

(2) 甲醇蒸气分解制备氢气的历程如下图所示(*表示吸附在催化剂表面的物种)。

选择催化剂主要降低反应(填序号)的能垒。上述总反应的热化学方程式为。

(3) 分别在恒压(p=5MPa)下改变温度或恒温(T=520K)下改变压强，向密闭容器中充入体积比为1∶3的CO₂和H₂ ，发生反应： $\text{[math]}$ ，单位时间内CH₃OH产率与温度或压强的关系如下图所示。

代表CH₃OH产率与温度关系的曲线是(填“①”或“②”)，判断理由是。

(4) 工业上，常用合成气合成甲醇： $\text{[math]}$ 。 $\text{[math]}$ 下，在1L恒容密闭容器中充入1molCO(g)和1molH₂(g)，只发生上述反应。达到平衡时，CO转化率为40%。

①当混合气体中CO体积分数不随时间变化时，则反应(填标号)。

A.一定达到平衡状态

B.一定未达到平衡状态

C.可能未达到平衡状态

②达到平衡后，再充入少量氩气，则正反应速率(填“大于”“小于”或“等于”)逆反应速率。

③达到平衡后，升高温度，再次达到新平衡时，CO平衡转化率(填“增大”“减小”或“不变”)。

④T₁K时该反应平衡常数K等于 $\text{[math]}$ (保留一位小数)。

【考点】

化学平衡常数; 化学平衡状态的判断;

【答案】

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综合题困难

1. 3-羟基丙酸乙酯（

）高效合成丙烯腈（ $\text{[math]}$ ）的原理如下：

反应i：(g) $\text{[math]}$ (g)+H₂O(g) $\text{[math]}$ >0

反应ⅱ：(g)+NH₃(g) $\text{[math]}$ CH₂=CHCN(g)+H₂O(g)+C₂H₅OH(g) $\text{[math]}$ >0

(1) 上述两个反应一定条件下均可以自发进行的原因是。

(2) 绝热恒容条件下，下列选项可表明反应体系一定达到平衡状态的是_____________。（填序号） A. 容器内混合气体质量不再变化 B.

的浓度相对稳定 C. 容器内混合气体的平均相对分子质量不再变化 D. 容器内温度不再变化

(3) 下列选项中可以提高丙烯腈平衡产率的措施有_____________（填序号）。 A. 高温低压 B. 低温高压 C. 增加 $\text{[math]}$ 的用量 D. 延长反应时间

(4) 在装有 $\text{[math]}$ 催化剂、压强为101kPa的恒压密闭容器中，按物质的量之比为1：8：1通入3-羟基丙酸乙酯、 $\text{[math]}$ ，测得平衡体系中含碳物质（乙醇除外）的物质的量分数随温度的变化如图所示。[如 $\text{[math]}$ 的

①图中温度升高，丙烯酸乙酯（）的物质的量分数先增大后降低，请解释原因：。

② $\text{[math]}$ 反应ⅱ的平衡常数 $\text{[math]}$ （以平衡时各物质的物质的量分数代替平衡浓度计算）。

(5) 电解法可实现丙烯腈（ $\text{[math]}$ ）进一步阴离子，合成己二腈 $\text{[math]}$ 。下图中甲池为浓差电池（两极电解质溶液中浓度不同引起的电势差放电）。已知初始时甲池中左右两侧的电解质溶液体积均为 $\text{[math]}$ ， Cu电极质量均为 $\text{[math]}$ 。乙池中两电极均为石墨电极。

①甲池中左侧Cu电极为极。

②写出电极b的电极反应式：。

③图中装置理论上可制备mol己二腈。

综合题困难

2. 近年来，随着聚酯工业的快速发展，氯气的需求量和氯化氢的产出量也随之迅速增长。因此，将氯化氢转化为氯气的技术成为科学研究的热点。回答下列问题：

(1) $\text{[math]}$ 发明的直接氧化法为： $\text{[math]}$ ，按下列催化过程进行：

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

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

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

则 $\text{[math]}$ 的 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。

(2) 在保持温度和体积不变的条件下，发生 $\text{[math]}$ ，进料浓度 $\text{[math]}$ ，下列能够说明该反应处于平衡状态的是___________(填字母标号)。 A. 混合气体平均相对分子质量保持不变 B. $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 的质量之比保持不变 C. 压强保持不变 D. 混合气体密度保持不变

(3) 恒容密闭容器中发生 $\text{[math]}$ ，进料浓度比 $\text{[math]}$ 分别为 $\text{[math]}$ 时 $\text{[math]}$ 平衡转化率随温度变化的关系如下图：

该反应平衡常数 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ (填“大于”或“小于”)。若进料浓度 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 均为 $\text{[math]}$ 时该反应的化学平衡常数 $\text{[math]}$ (写出计算式即可)。按化学计量比进料可以保持反应物高转化率，同时降低产物分离的能耗。进料浓度比 $\text{[math]}$ 过低、过高的不利影响分别是。

(4) 在传统的电解氯化氢回收氯气技术的基础上，科学家最近采用碳基电极材料设计了一种新的工艺方案，主要包括电化学过程和化学过程，如下图所示：

其中电源为以熔融碳酸钠为介质的乙醇燃料电池，电源的负极反应式为。若消耗乙醇 $\text{[math]}$ ，则理论上可回收标准状况下的 $\text{[math]}$ L(保留到小数点后一位)。

综合题普通

3. 研究NO₂、SO₂、CO等大气污染气体的处理具有重要意义。

（1）NO₂可用水吸收，相应的化学反应方程式为。利用反应6NO₂+8NH₃7N₂+12H₂O也可处理NO₂。当转移1.2mol电子时，消耗的NO₂在标准状况下是L。

（2）已知：2SO₂(g)+O₂(g) $\text{[math]}$ 2SO₃(g) ΔH=-196.6kJ/mol；2NO(g)+O₂(g) $\text{[math]}$ 2NO₂(g) ΔH=-113.0kJ/mol；

①则反应NO₂(g)+SO₂(g) $\text{[math]}$ SO₃(g)+NO(g) ΔH的ΔH=kJ/mol。

②一定条件下，将NO₂与SO₂以体积比1：2置于密闭容器中发生上述反应，下列能说明反应达到平衡状态的是。

A.体系压强保持不变

B.混合气体颜色保持不变

C.SO₃和NO的体积比保持不变

D.每消耗1molSO₃的同时生成1molNO₂

③测得上述反应平衡时NO₂与SO₂的体积比为1：6，则平衡常数K=。

（3）CO可用于合成甲醇，反应方程式为CO(g)+2H₂(g) $\text{[math]}$ CH₃OH(g)，ΔH。CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图所示。

该反应ΔH0(填“>”或“<”)。实际生产条件控制在250℃、1.3×10⁴kPa左右，选择此压强的理由是。

综合题困难