甲醇可作為燃料電池的原料。通過下列反應可以制備甲醇：CO ( g ) + 2H2 ( g ) CH3OH ( g ) △H＝-90.8 kJ·mol－1 在一容積可變的密閉容器中充入10 mol CO 和20 molH2，CO 的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度（T）、壓強（P）的變化如圖所示，當達到平衡狀態(tài)A 時，容器的體積為20 L。

（1）該反應的化學平衡常數(shù)表達式為     。
（2）如反應開始時仍充入10mol CO 和20mol H2，
則在平衡狀態(tài)B時容器的體積V（B）=        L。
（3）關(guān)于反應CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)在化學平衡狀態(tài)時的描述正確的是  （填字母）。
A．CO的含量保持不變
B．容器中CH3OH濃度與CO濃度相等
C．2V正（CH3OH）=V正（H2）
D．容器中混合氣體的平均相對分子質(zhì)量保持不變
（4）CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)，按照相同的物質(zhì)的量 投料，測得CO在 不同溫度下的平衡轉(zhuǎn)化率與壓強的關(guān)系如圖所示。下列說法正確的是     。

A．溫度：T1 < T2 <T3
B．正反應速率：ν（a）>ν（c）； ν（b）>ν（d）
C．平衡常數(shù)： K(a) ="K(c)" ； K(b) >K(d)
D．平均摩爾質(zhì)量：M(a)<M(c)； M(b)>M(d)
（5）已知CO2（g）+H2（g）CO（g）+H2O（g） △H=" +" 41.3 kJ·mol－1，試寫出由 CO2和H2制取甲醇的熱化學方程式     。

（1）K=   （2）4 （3）A C D （4） A
（5）CO2(g) +3H2(g) CH3OH(g) +H2O(g) △H=-49.5 kJ·mol－1

解析試題分析：（1）根據(jù)平衡常數(shù)的定義可得到該反應的化學平衡常數(shù)的表達式為K=)。
（2）若密閉容器中充入10 mol CO 和20 molH2，當達到平衡狀態(tài)A 時，CO的轉(zhuǎn)化率為0.5，此時各物質(zhì)的物質(zhì)的量為CO為5mol；H2為10mol; CH3OH為5mol。n(氣體)=20mol,容器的體積為20 L。如反應開始時仍充入10mol CO 和20mol H2，在達到平衡狀態(tài)B時CO的轉(zhuǎn)化率為0.8，則此時各物質(zhì)的物質(zhì)的量為CO為2mol,H2為4mol, CH3OH為8mol。n(氣體)=14mol。由于A、B是在相同溫度下程度的。所以化學平衡常數(shù)不變設第二次達到平衡時容器的體積為v。則＝，解得v=4（L）。
(3) A．CO的含量保持不變，則各組分的物質(zhì)的量，總物質(zhì)的量不變。可逆反應達到平衡狀態(tài)。正確。B.容器中CH3OH濃度與CO濃度相等，這只是一個很特殊的情況，這時反應可能達到平衡，也可能未達到平衡狀態(tài)。錯誤。C．在任何時刻2V正（CH3OH）=V正（H2），若2V正（CH3OH）=V逆（H2），則V正（H2）=V逆（H2），反應達到平衡。正確。D．由于該反應是個反應前后氣體體積不等的反應，如果反應未達到平衡，則氣體的物質(zhì)的量就會發(fā)生改變，混合氣體的平均相對分子質(zhì)量也就會隨著改變。若容器中混合氣體的平均相對分子質(zhì)量保持不變，則氣體的物質(zhì)的量不變。故反應達到平衡狀態(tài)。正確。
（4）A.由于該反應的正反應是放熱反應，所以在其它條件不變的情況下，升高溫度，平衡向吸熱反應方向移動，也就是向逆反應方向移動，這時反應物的轉(zhuǎn)化率降低。因為CO的平衡轉(zhuǎn)化率a>b>c，所以溫度：T1 < T2 <T3。正確。B.在其它條件不變時，升高溫度，化學反應速率加快。由于溫度T1 < T2 <T3，所以速率：ν（c）>ν（a）；在其它條件相同時，增大壓強，化學反應速率加快。由于壓強b>d，所以速率：ν（b）>ν（d）.錯誤。C.化學 平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，與其它條件無關(guān)。由于溫度T1 < T2 <T3。升高溫度，平衡向逆反應方向移動，K減小。K(a) >K(c) ； K(b) =K(d)。錯誤。D．升高溫度，平衡向逆反應方向移動，平衡時氣體的物質(zhì)的量增大，氣體的平均摩爾質(zhì)量減小。由于溫度T1 < T3，所以平衡時n(c)總> n(a)總,M(a)>M(c)；在相同的溫度下，增大壓強，平衡正向移動，平衡時氣體的物質(zhì)的量減小。所以平衡時n(d)總> n(b)總,M(b)>M(d).錯誤。
（5）將CO2（g）+H2（g）CO（g）+H2O（g） △H=" +" 41.3 kJ/mol和 CO ( g ) + 2H2 ( g ) CH3OH ( g ) △H＝-90.8 kJ/mol相加可得CO2和H2制取甲醇的熱化學方程式：CO2(g) +3H2(g) CH3OH(g) +H2O(g) △H=-49.5 kJ/mol.
考點：考查化學平衡常數(shù)的表達式、熱化學方程式的書寫及平衡狀態(tài)的判斷、外界條件對化學反應速率、化學平衡的影響等知識。

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相關(guān)習題

科目：高中化學 來源： 題型：填空題

節(jié)能減排是當今社會的熱門話題，研發(fā)混合動力汽車對于中國汽車業(yè)的未來具有重要的戰(zhàn)略意義。混合動力汽車持續(xù)工作時間長，動力性好的優(yōu)點，無污染、低噪聲的好處，汽車的熱效率可提高10%以上，廢氣排放可改善30%以上，某種混合動力汽車的動力系統(tǒng)由“1．6L汽油機十自動變速器十20kW十200V鎳氫電池”組成。
①混合動力汽車所用的燃料之一是乙醇，lg乙醇完全燃燒生成CO2氣體和液態(tài)H2O放出30.0kJ熱量，寫出乙醇燃燒的燃燒熱的熱化學方程式            。
②鎳氫電池的使用可以減少對環(huán)境的污染，它采用儲氫金屬為負極，堿液NaOH為電解液，鎳氫電池充電時發(fā)生反應                                  。其放電時的正極的電極反應方程式為        。
③常溫下，同濃度的Na2CO3溶液和NaHCO3溶液的pH都大于7，兩者中哪種的pH更大，其原因是    。0．1mol·L－1 Na2CO3中陰離子濃度大小關(guān)系是   ，向0．1mol·L－1 NaHCO3溶液中滴入少量氫氧化鋇溶液，則發(fā)生反應的離子方程式為：             。
（2）二氧化錳、鋅是制備干電池的重要原料，工業(yè)上用軟錳礦（含MnO2）和閃鋅礦（含ZnS）
聯(lián)合生產(chǎn)二氧化錳、鋅的工藝如下：

①操作Ⅰ需要的玻璃儀器是      。
②軟錳礦（含MnO2）和閃鋅礦與硫酸反應的化學方程式為       ，上述電解過程中，當陰極生成6．5g B時陽極生成的MnO2的質(zhì)量為      。
③利用鋁熱反應原理，可以從軟錳礦中提取錳，發(fā)生的化學方程式為      。

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科目：高中化學 來源： 題型：填空題

2012年11月16日，5名男孩被發(fā)現(xiàn)死于貴州省畢節(jié)市七星關(guān)區(qū)街頭垃圾箱內(nèi)，經(jīng)當?shù)毓膊块T初步調(diào)查，5名男孩是因在垃圾箱內(nèi)生火取暖導致CO中毒而死亡。
(1)CO中毒是由于CO與血液中血紅蛋白的血紅素部分反應生成碳氧血紅蛋白，反應的化學方程式可表示為CO＋HbO2O2＋HbCO，實驗表明，c(HbCO)即使只有c(HbO2)的 ，也可造成人的智力損傷。已知t ℃時上述反應的平衡常數(shù)K＝200，吸入肺部O2的濃度約為1.0×10－2 mol·L－1，若使c(HbCO)小于c(HbO2)的，則吸入肺部CO的濃度不能超過______mol·L－1。
(2)有如下三個與CO相關(guān)的反應：
Fe(s)＋CO2(g)FeO(s)＋CO(g)　ΔH＝Q1，平衡常數(shù)K1
Fe(s)＋H2O(g)FeO(s)＋H2(g)　ΔH＝Q2，平衡常數(shù)為K2
H2(g)＋CO2(g)CO(g)＋H2O(g)　ΔH＝Q3，平衡常數(shù)為K3
在不同的溫度下K1、K2、K3的數(shù)值如下：

T/℃
K1
K2
K3
700
1.47
2.38
0.62
900
2.15
1.67
 
 
請回答下列問題：
①Q(mào)1、Q2、Q3的關(guān)系式：Q3＝________。
②K1、K2、K3的關(guān)系式：K3＝________，根據(jù)此關(guān)系式可計算出上表中900 ℃時，K3的數(shù)值為________(精確到小數(shù)點后兩位)�？蛇M一步推斷反應H2(g)＋CO2(g)CO(g)＋H2O(g)為________(填“放”或“吸”)熱反應，Q3________0(填“＞”、“＜”或“＝”)。③改變條件使可逆反應H2(g)＋CO2(g)CO(g)＋H2O(g)已經(jīng)建立的平衡逆向移動，可采取的措施有________。
A．縮小容器體積      B．降低溫度
C．使用催化劑   D．設法增加H2O(g)的量
E．升高溫度
(3)在一定條件下，使CO和O2的混合氣體13 g充分反應，所得混合氣體在常溫下與足量的Na2O2固體反應，結(jié)果固體增重7 g，則原混合氣體中CO的質(zhì)量是________g。

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科目：高中化學 來源： 題型：填空題

煤制備CH4是一種有發(fā)展前景的新技術(shù)。
I. 煤炭氣化并制備CH4包括以下反應:
C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2 (g)    ΔH 1 = +131 kJ/mol 
CO(g) + H2O(g)=CO2 (g)+ H2(g)     ΔH 2 = ?41 kJ/mol  
CO(g) + 3H2 (g)=CH4 (g)+ H2O(g)    ΔH 3 = ?206 kJ/mol 
(1)寫出煤和氣態(tài)水制備CH4(產(chǎn)物還有CO2)的熱化學方程式                                   。
(2)煤轉(zhuǎn)化為水煤氣(CO和H2)作為燃料和煤直接作為燃料相比，主要的優(yōu)點有                    。
(3)寫出甲烷—空氣燃料電池(電解質(zhì)溶液為KOH溶液)中負極的電極反應式                      。
II. 對以上反應CO(g)  + H2O(g) CO2 (g)+ H2(g)  ΔH 2 = ?41 kJ/mol，起始時在密閉容器中充入1.00 molCO和1.00 molH2O，分別進行以下實驗，探究影響平衡的因素（其它條件相同且不考慮任何副反應的影響）。實驗條件如下表：

實驗編號
容器體積/L
溫度/°C
①
2.0
1200
②
2.0
1300
③
1.0
1200
 
(1)實驗①中c(CO2)隨時間變化的關(guān)系見下圖，請在答題卡的框圖中，畫出實驗②和③中c(CO2)隨時間變化關(guān)系的預期結(jié)果示意圖。

(2)在與實驗①相同的條件下，起始時充入容器的物質(zhì)的量：n(CO)=n(H2O)=n(CO2) =n( H2)=1.00mol。通過計算，判斷出反應進行的方向。（寫出計算過程。）

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科目：高中化學 來源： 題型：填空題

2013年12月15日4時搭載長征系列火箭的“玉兔號”順利駛抵月球表面，實現(xiàn)了五星紅旗耀月球的創(chuàng)舉�；鸺招枰吣苋剂�，通常用肼（N2H4）作燃料，N2O4做氧化劑。請回答下列問題：
（1）已知：N2(g) + 2O2(g) ="=" 2NO2(g)                 ΔH= + 67.7kJ·mol-1
N2H4(g) + O2（g）="=" N2(g) + 2H2O(g)     ΔH= - 534.0kJ·mol-1
2NO2(g)  N2O4（g）             ΔH=" -" 52.7kJ·mol-1
寫出氣態(tài)肼在氣態(tài)四氧化二氮中燃燒生成氮氣和氣態(tài)水的熱化學方程式：                                  ；
（2）工業(yè)上用次氯酸鈉與過量的氨氣反應制備肼，該反應的化學方程式為：                                    ；
（3）工業(yè)上可以用下列反應原理制備氨氣：
2N2(g)+6H2O(l)4NH3(g)+3O2(g)  ΔH= Q kJ·mol-1
①已知該反應的平衡常數(shù)K與溫度的關(guān)系如圖，則此反應的 Q        0 （填“＞”“＜”或“=”）。

②若起始加入氮氣和水，15分鐘后，反應達到平衡，此時NH3的濃度為0.3mol/L，則用氧氣表示的反應速率為           。
③常溫下，如果上述反應在體積不變的密閉容器中發(fā)生，當反應達到平衡時，          （選填編號）.

A．容器中氣體的平均相對分子質(zhì)量不隨時間而變化
B．v（N2）/v（O2）=2∶3
C．容器中氣體的密度不隨時間而變化
D．通入稀有氣體能提高反應的速率
E．若向容器中繼續(xù)加入N2，N2的轉(zhuǎn)化率將增大
（4）最近華南理工大提出利用電解法制H2O2并以此處理廢氨水，裝置如圖。

①為不影響H2O2的產(chǎn)量，需要向廢氨水加入適量硝酸調(diào)節(jié)溶液的pH約為5，則所得廢氨水溶液中c(NH4+)       c(NO3-)（填“＞”“＜”或“=”）；
②Ir—Ru惰性電極有吸附O2作用，該電極的電極反應為                     ；
③理論上電路中每轉(zhuǎn)移3mol電子，最多可以處理NH3·H2O的物質(zhì)的量為            。

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科目：高中化學 來源： 題型：填空題

請參考題中圖表，已知E1＝134 kJ·mol－1、E2＝368 kJ·mol－1，根據(jù)要求回答問題：
　
（1）圖Ⅰ是1 mol NO2(g)和1 mol CO(g)反應生成CO2和NO過程中的能量變化示意圖，若在反應體系中加入催化劑，反應速率增大，E1的變化是________(填“增大”、“減小”或“不變”，下同)，ΔH的變化是________。請寫出NO2和CO反應的熱化學方程式：________________________________。
（2）甲醇質(zhì)子交換膜燃料電池中將甲醇蒸汽轉(zhuǎn)化為氫氣的兩種反應的熱化學方程式如下：
①CH3OH(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋3H2(g)ΔH＝＋49．0 kJ·mol－1
②CH3OH(g)＋O2(g)=CO2(g)＋2H2(g)ΔH＝－192．9 kJ·mol－1
又知③H2O(g)=H2O(l)　ΔH＝－44 kJ·mol－1，則甲醇蒸汽燃燒為液態(tài)水的熱化學方程式為______________________。
（3）如表所示是部分化學鍵的鍵能參數(shù)：

化學鍵
 		P—P
 		P—O
 		O=O
 		P=O
 
鍵能/kJ·mol－1
 		a
 		b
 		c
 		x
 
 
已知白磷的燃燒熱為d kJ·mol－1，白磷及其完全燃燒的產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)如圖Ⅱ所示，則表中x＝________ kJ·mol－1(用含a、b、c、d的代表數(shù)式表示)。

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科目：高中化學 來源： 題型：填空題

二甲醚(CH3OCH3)是一種重要的清潔燃料氣，其儲運、燃燒安全性、理論燃燒溫度等性能指標均優(yōu)于液化石油氣，也可用作燃燒電池的燃料，具有很好的好展前景。
（1）已知H2、CO和CH3OCH3的燃燒熱(ΔH)分別為-285.5kJ/mol、-283kJ/mol和-1460.0 kJ/mol，則工業(yè)上利用水煤氣成分按1:1合成二甲醚的熱化學方程式為    。
（2）工業(yè)上采用電浮遠凝聚法處理污水時，保持污水的pH在5.0，通過電解生成Fe(OH)3膠體，吸附不溶性雜質(zhì)，同時利用陰極產(chǎn)生的H2，將懸浮物帶到水面，利于除去。實驗室以二甲醚燃料電池模擬該方法設計的裝置如下圖所示：

①乙裝置以熔融碳酸鹽為電解質(zhì)，稀土金屬材料為電極。寫出該燃料電池的正極電極反應式                         ；下列物質(zhì)可用做電池熔融碳酸鹽的是                    。
A.MgCO3           B.Na2CO3           C.NaHCO3            D.(NH4)2CO3
②寫出甲裝置中陽極產(chǎn)物離子生成Fe(OH)3沉淀的離子方程式：                       。
③已知常溫下Kap[Fe(OH)3]=4.0×10—38，電解一段時間后，甲裝置中c(Fe3+)=          。
④已知：H2S的電離平衡常數(shù)：K1=9.1×10—8、K2=1.1×10—12；H2CO3的電離平衡常數(shù)：K1=4.31×10—7、K2=5.61×10—11。測得電極上轉(zhuǎn)移電子為0.24mol時，將乙裝置中生成的CO2通入200mL 0.2mol/L的Na2S溶液中，下列各項正確的是
A．發(fā)生反應的離子方程式為：CO2+S2—+H2O=CO32—+H2S
B．發(fā)生反應的離子方程式為：CO2+S2—+H2O=HCO3—+HS—
C．c(Na+)=2[c(H2S)+c(HS—)+c(S2—)]
D．c(Na+)+c(H+)=2c(CO32—)+2c(S2—)+c(OH—)
E．c(Na+)>c(HCO3—)>c(HS—)>c(OH—)

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科目：高中化學 來源： 題型：填空題

大氣中的部分碘源于O3對海水中I－的氧化。將O3持續(xù)通入NaI溶液中進行模擬研究。

(1)O3將I－氧化成I2的過程由3步反應組成：
①I－(aq)＋ O3(g)===IO－(aq)＋O2(g)　ΔH1
②IO－(aq)＋H＋(aq)HOI(aq)　ΔH2
③HOI(aq)＋I－(aq)＋H＋(aq)I2(aq)＋H2O(l)　ΔH3
總反應的化學方程式為_________________________________，其反應熱ΔH＝________。
(2)在溶液中存在化學平衡：I2(aq)＋I－(aq)I3—(aq)，其平衡常數(shù)表達式為________。
(3) 為探究Fe2＋對O3氧化I－反應的影響(反應體系如上圖)，某研究小組測定兩組實驗中I3—濃度和體系pH，結(jié)果見下圖和下表。

編號
反應物
反應前pH
反應后pH
第1組
O3＋I－
5.2
11.0
第2組
O3＋I－＋Fe2＋
5.2
4.1
 

圖2
①第1組實驗中，導致反應后pH升高的原因是_____________________________
②圖1中的A為________。由Fe3＋生成A的過程能顯著提高I－的轉(zhuǎn)化率，原因是_____________________________________________
③第2組實驗進行18 s后，I3—濃度下降。導致下降的直接原因有(雙選)________。
A．c(H＋)減小　　　B．c(I－)減小   C．I2(g)不斷生成  D．c(Fe3＋)增加
(4)據(jù)圖2，計算3～18 s內(nèi)第2組實驗中生成I3—的平均反應速率(寫出計算過程，結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。

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科目：高中化學 來源： 題型：填空題

隨著世界工業(yè)經(jīng)濟的發(fā)展、人口的劇增，全球能源緊張及世界氣候面臨越來越嚴重的問題，如何降低大氣中CO2的含量及有效地開發(fā)利用CO2引起了全世界的普遍重視。

（1）如圖為C及其氧化物的變化關(guān)系圖，若①變化是置換反應，則其化學方程式可為______________________________________；
圖中變化過程哪些是吸熱反應________（填序號）。
（2）甲醇是一種可再生能源，具有開發(fā)和應用的廣闊前景，工業(yè)上可用如下方法合成甲醇：
方法一　CO（g）＋2H2（g）??CH3OH（g）
方法二　CO2（g）＋3H2（g）??CH3OH（g）＋H2O（g）
在25℃、101 kPa下，1克甲醇完全燃燒放熱22.68 kJ，寫出甲醇燃燒的熱化學方程式：_____________________________________________；
某火力發(fā)電廠CO2的年度排放量是2 200萬噸，若將此CO2完全轉(zhuǎn)化為甲醇，則理論上由此獲得的甲醇完全燃燒放熱約是________kJ（保留三位有效數(shù)字）。
（3）金屬鈦冶煉過程中其中一步反應是將原料金紅石轉(zhuǎn)化：TiO2（金紅石）＋2C＋2Cl2高溫,TiCl4＋2CO　已知：C（s）＋O2（g）=CO2（g）　ΔH＝－393.5 kJ·mol－1
2CO（g）＋O2（g）=2CO2（g）　ΔH＝－566 kJ·mol－1
TiO2（s）＋2Cl2（g）=TiCl4（s）＋O2（g）　ΔH＝＋141 kJ·mol－1
則TiO2（s）＋2Cl2（g）＋2C（s）=TiCl4（s）＋2CO（g）的ΔH＝________。
（4）臭氧可用于凈化空氣，飲用水消毒，處理工業(yè)廢物和作為漂白劑。臭氧幾乎可與除鉑、金、銥、氟以外的所有單質(zhì)反應。如：
6Ag（s）＋O3（g）=3Ag2O（s）　ΔH＝－235.8 kJ·mol－1，
已知：2Ag2O（s）=4Ag（s）＋O2（g）ΔH＝＋62.2 kJ·mol－1，
則O3轉(zhuǎn)化為O2的熱化學方程式為_________________________。

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