甲醇是一种常用的燃料，工业上可以用CO和H2在一定条件下合成甲醇。（1）已知CO（g）、H2（g）、CH3OH（1）的燃烧热△H分别为：-283.0kJ／mol - 高中化学试题 - 超级试练试题库

题目

题型：不详难度：来源：

甲醇是一种常用的燃料，工业上可以用CO和H₂在一定条件下合成甲醇。
（1）已知CO（g）、H₂（g）、CH₃OH（1）的燃烧热△H分别为：-283.0kJ／mol、-285.8 kJ/mol、-726.5kJ/mol，则CO合成甲醇的热化学方程式为：。
（2）在恒容密闭容器中CO与H₂发生反应生成甲醇，各物质浓度在不同条件下的变化状况如图所示（开始时氢气的浓度曲线和8分钟后甲醇的浓度曲线未画出。4分钟和8分钟改变的条件不同）：

①下列说法正确的是

A．起始时n（H₂）为1．7mol

B．当容器内压强恒定时，说明反应达到平衡状态

C．4分钟时，改变的条件是升高温度

D．7分钟时，v（CO）=v（CH₃OH）

②计算0~2min内平均反应速率v（H₂）=
③在3min时该反应的平衡常数K=      （计算结果）
④在图中画出8~12min之间c（CH₃OH）曲线
（2）2009年，中国在甲醇燃料电池技术上获得突破，组装了自呼吸电池及主动式电堆，其装置原理如图甲。

①该电池的负极反应式为：。
②乙池是一铝制品表面“钝化”装置，两极分别为铝制品和石墨。
M电极的材料是，该铝制品表面“钝化”时的反应式为：。

答案

化学反应式或方程式未配平的均扣1分
（1）CO(g)＋2H₂(g)＝CH₃OH(l) △H＝－128.1kJ/mol （2分，方程式1分，反应热2分，状态错误扣1分，计量数错误不得分。）
（2） ① BD （2分，少选扣1分，有错选不得分）
② 0.4mol/(L·min) 或6.67×10^－3 mol·L^－1·s^－1（2分，无单位不得分）
③ 0.99 （2分，数值在1.0～0.98之间均得分，写成“

”或“

” 得1分，单位不做要求。）
④

（3）① CH₃OH－6e^－＋H₂O＝CO₂↑＋6 H^＋（2分，无“↑”或计量数不是最简不扣分；其他书写不得分。）
② 铝制品（1分，写“Al”或“铝”均可，其他书写不得分）
2Al－6e^－＋6HCO₃^－＝Al₂O₃＋6CO₂↑＋3H₂O（3分，或“Al－3e^－＝Al³^＋，Al³^＋＋3HCO₃^－＝Al(OH)₃↓＋3CO₂↑，2Al(OH)₃＝Al₂O₃＋3H₂O”各1分，无“↑”或计量数不是最简不扣分；其他书写不得分。）

解析

试题分析：（1）先写出三种物质的燃烧热的热化学方程式。
① CO（g）

△H₁＝－283.0kJ／mol
② H₂（g）+

△H₂＝－285.8 kJ/mol
③ CH₃OH（1）+

   △H₃＝－726.5kJ/mol
再写出目标方程式：CO(g)＋2H₂(g)＝CH₃OH(l)   △H₄
根据盖斯定律， ①+②×2-③即得到目标方程式。 △H₄= △H₁+△H₂×2-△H₃=－128.1kJ/mol
根据图像：            CO(g)＋2H₂(g)＝CH₃OH(l)
起始：（mol/L）         0.9      x         0
0-2min（mol/L）      —0.4   —0.8       0.4
2-4min（mol/L）（平衡） 0.5      0.9       0.4
4-6min（mol/L）      —0.2   —0.4       0.2
6-8min（mol/L）（平衡） 0.3      0.5       0.6
8-10min（mol/L）     —0.1    —0.2      0.1
10-12min（mol/L）（平衡）0.2      0.3       y
①A项，起始时浓度x=C（H₂）为1．7mol/L，容器体积未知，所以物质的量也未知，A项错误。
B项，该容器是一个恒容的容器，反应是一个非等体积反应，因此当气体的总物质的量不再改变，即压强不再改变，反应即达到平衡状态，正确。
C项，4min时，平衡向右移，并且各物质的浓度是逐渐变化，所以应该是降温的条件下，C项错误。
D项，7min时，反应再次达到平衡，此时v（CO）=v（CH₃OH），D项正确。
②0~2min内平均反应速率v（H₂）=

="0.4" mol·L^-1·min^-1
③在3min时该反应的平衡常数

④在第8min时，CO的浓度减少0.1mol·L^-1，H₂的浓度减少0.2mol·L^-1，可知平衡在向右移动，CO和H₂的浓度都是逐渐变小，而此时的条件和上次平衡移动的条件不相同，所以只能是减少甲醇的浓度，才能使平衡向右移动，即在平衡移动的瞬间，甲醇的浓度是很少的，应该要低于0.05mol·L^-1，然后再增加0.1mol·L^-1，在第10min平衡，并且浓度y不超过0.15mol·L^-1。
（3）该装置中甲是一个燃料电池装置，给右边的装置乙提供电能，乙装置是一个电解池装置。
①甲中质子移向右边，从而推知甲装置左是负极，右是正极，则乙装置中M是阳极，N是阴极。甲中电池的负极反应式为：CH₃OH－6e^－＋H₂O＝CO₂↑＋6 H^＋要注意电解质溶液质子在进行传递。
②乙池是一铝制品表面“钝化”装置，两极分别为铝制品和石墨。则阳极M材料是铝制品，阴极N材料是石墨。在铝表面钝化，即把铝变成Al₂O₃，同时考虑溶液中溶质为NaHCO₃，则电极反应为：2Al－6e^－＋6HCO₃^－=Al₂O₃＋6CO₂↑＋3H₂O

核心考点

试题【甲醇是一种常用的燃料，工业上可以用CO和H2在一定条件下合成甲醇。（1）已知CO（g）、H2（g）、CH3OH（1）的燃烧热△H分别为：-283.0kJ／mol】；主要考察你对焓变、反应热等知识点的理解。[详细]

举一反三

除去杂质后的水煤气主要含H₂、CO，是理想的合成甲醇的原料气。
（1）生产水煤气过程中有以下反应：①C(s)+CO₂₍g)

2CO(g) △H₁；
②CO(g)+H₂O(g)

H₂(g)+CO₂(g) △H₂；③C(s)+H₂O(g)

CO(g)+H₂(g) △H₃；
上述反应△H₃与△H₁、△H₂之间的关系为。
（2）将CH₄转化成CO，工业上常采用催化转化技术，其反应原理为：2CH₄(g)＋3O₂(g)

4CO(g)＋4H₂O(g) △H=－1038kJ/mol。工业上要选择合适的催化剂，分别对X、Y、Z三种催化剂进行如下实验（其他条件相同）：
①X在750℃时催化效率最高，能使正反应速率加快约3×10⁵倍；
②Y在600℃时催化效率最高，能使正反应速率加快约3×10⁵倍；
③Z在440℃时催化效率最高，能使逆反应速率加快约1×10⁶倍；
根据上述信息，你认为在生产中应该选择的适宜催化剂是（填“X”或“Y”或“Z”），选择的理由是；
（3）请在答题卡中，画出（2）中反应在有催化剂与无催化剂两种情况下反应过程中体系能量变化示意图，并进行必要标注。
（4）合成气合成甲醇的主要反应是：2H₂(g)+CO(g)

CH₃OH(g) △H=－90.8kJ·mol^－1，T℃下此反应的平衡常数为160。
此温度下，在密闭容器中开始只加入CO、H₂，反应10min后测得各组分的浓度如下：

物质	H₂	CO	CH₃OH
浓度/（mol·L^－1）	0.20	0.10	0.40

①该时间段内平均反应速率v(H₂)=                       。
②比较此时正、逆反应速率的大小：v(正)      v (逆)（填“＞”、“＜”或“＝”）
（5）生产过程中，合成气要进行循环，其目的是                                 。

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利用海水资源进行化工生产的部分工艺流程如图：

（1）流程I中，欲除去粗盐中含有的Ca²^＋、Mg²^＋、SO₄²^－等离子，需将粗盐溶解后，按序加入药品进行沉淀、过滤等。加入药品和操作的顺序可以是        。
a．Na₂CO₃、NaOH、BaCl₂、过滤、盐酸    b．NaOH、BaCl₂、Na₂CO₃、过滤、盐酸
c．NaOH、Na₂CO₃、BaCl₂、过滤、盐酸   d．BaCl₂、Na₂CO₃、NaOH、过滤、盐酸
（2）流程II中，电解饱和NaCl溶液的离子方程式为                。通电开始后，阳极区产生的气体是     ，阴极附近溶液pH会    （填“增大”、“减小”或“不变”）。
（3）流程III中，通过反应得到NaHCO₃晶体。下图为NaCl、NH₄Cl、NaHCO₃、NH₄HCO₃的溶解度曲线，其中能表示NaHCO₃溶解度曲线的是    ，化学反应方程式是       。

（4）流程IV中，所得纯碱常含有少量可溶性杂质，提纯它的过程如下：将碳酸钠样品加适量水溶解、　　、　、过滤、洗涤2-3次，得到纯净Na₂CO₃•10H₂O，Na₂CO₃•10H₂O脱水得到无水碳酸钠，已知：
Na₂CO₃·H₂O(s)==Na₂CO₃(s)+H₂O(g) ΔH₁=+58.73kJ·mol^－1
Na₂CO₃·10H₂O(s)==Na₂CO₃·H₂O(s)+9H₂O(g) ΔH₂=" +473.63" kJ·mol^－1
把该过程产生的气态水完全液化释放的热能全部用于生产Na₂CO₃所需的能耗（不考虑能量损失），若生产1molNa₂CO₃需要耗能92.36kJ，由此得出：H₂O(g）==H₂O(l) △H =　。

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甲烷和氨在国民经济中占有重要地位。
（1）制备合成氨原料气H₂，可用甲烷蒸汽转化法，主要转化反应如下：
CH₄(g) + H₂O(g)

CO(g) + 3H₂(g) ΔH =" +206.2" kJ/mol
CH₄(g) + 2H₂O(g)

CO₂(g) +4H₂(g) ΔH = +165.0kJ/mol
上述反应所得原料气中的CO能使氨合成催化剂中毒，必须除去。工业上常采用催化剂存在下CO与水蒸气反应生成易除去的CO₂，同时又可制得等体积的氢气的方法。此反应称为一氧化碳变换反应，该反应的热化学方程式是。
（2）工业生产尿素的原理是以NH₃和CO₂为原料合成尿素[CO(NH₂)₂]，反应的化学方程式为：2NH₃ (g)+ CO₂ (g)

CO(NH₂)₂ (l) + H₂O (l)，该反应的平衡常数和温度关系如下：

T / ℃	165	175	185	195
K	111.9	74.1	50.6	34.8

① 反应热ΔH（填“＞”、“＜”或“＝”）_______0。
② 在一定温度和压强下，若原料气中的NH₃和CO₂的物质的量之比（氨碳比）

，下图是氨碳比（x）与CO₂平衡转化率（α）的关系。求图中的B点处，NH₃的平衡转化率。

（3）已知甲烷燃料电池的工作原理如下图所示。该电池工作时，a口放出的物质为_________，该电池正极的电极反应式为：____ ，工作一段时间后，当3.2g甲烷完全反应生成CO₂时，有 mol 电子发生转移。

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甲醇是一种可再生能源，具有开发和应用的广阔前景。工业上一般以CO和H₂为原料合成甲醇，该反应的热化学方程式为：CO(g)+2H₂(g)

CH₃OH(g) △H₁=－116 kJ·mol^－1
（1）下列有关上述反应的说法正确的是________。
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．保持容器体积不变，升高温度可提高CO的转化率
d．使用合适的催化剂能缩短达到平衡的时间并提高CH₃OH的产量
（2）在容积为1L的恒容容器中，分别研究在230℃、250℃、270℃三种温度下合成甲醇的规律。右图是上述三种温度下不同的H₂和CO的起始组成比（起始时CO的物质的量均为1mol）与CO平衡转化率的关系。

①在上述三种温度中，曲线Z对应的温度是。
②利用图中a点对应的数据，计算该反应在对应温度下的平衡常数K （写出计算过程）。
③在答题卡相应位置上画出：上述反应达到平衡后，减小体系压强至达到新的平衡过程中，正逆反应速率与时间的变化关系图并标注。

（3）已知：CO(g)+

O₂(g)=CO₂(g) △H₂=－283 kJ·mol^－1
H₂(g)+

O₂(g)=H₂O(g) △H₃=－242 kJ·mol^－1
则表示1mol气态甲醇完全燃烧生成CO₂和水蒸气时的热化学方程式为。

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乙醇汽油是被广泛使用的新型清洁燃料，工业生产乙醇的一种反应原理为：
2CO(g) + 4H₂(g)

CH₃CH₂OH(g) + H₂O(g) △H =" —256.1" kJ·mol^－¹
已知：CO(g) + H₂O(g)

CO₂(g)+H₂(g) △H=" —41.2" kJ·mol^－¹
（1）以CO₂(g)与H₂(g)为原料也可合成乙醇，其热化学方程式如下：
2CO₂(g) +6H₂(g)

CH₃CH₂OH(g) +3H₂O(g) △H = 。
（2）汽车使用乙醇汽油并不能减少NO_x的排放，这使NO_x的有效消除成为环保领域的重要课题。
①某研究小组在实验室以Ag– ZSM– 5为催化剂，测得NO转化为N₂的转化率随温度变化情况如下图。若不使用CO，温度超过800℃，发现NO的转化率降低，其可能的原因为；在n(NO)/n(C O)=1的条件下，应控制的最佳温度在左右。

②用活性炭还原法处理氮氧化物。有关反应为：C (s) +2NO₂(g)

N₂ (g) + CO₂ (g)。某研究小组向某密闭容器中加人足量的活性炭和NO，恒温( T₁℃)条件下反应，反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下：

浓度/mol∙L^－¹ 时间/min	NO	N₂	CO₂
0	1.00	0	0
20	0.40	0.30	0.30
30	0.40	0.30	0.30
40	0.32	0.34	0.17
50	0.32	0.34	0.17

I．根据表中数据，求反应开始至20min以v(NO)表示的反应速率为 (保留两位有效数字)，T₁℃时该反应的平衡常数为 (保留两位有效数字)。
II．30min后，改变某一条件，反应重新达到平衡，则改变的条件可能是。下图表示CO₂的逆反应速率[v_逆(CO₂)]随反应时间的变化关系图。请在图中画出在30min改变上述条件时，在40min时刻再次达到平衡的变化曲线。

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