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甲醇(CH3OH)和二甲醚(CH3OCH3)被称为21世纪的新型燃料.以CH4和H2O为原料制备二甲醚和甲醇的工业流程如下:
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(1)写出催化反应室1中在一定条件下进行的化学反应方程式:
 

(2)在压强为0.1MPa条件下,反应室3(容积为V L)中a mol CO与2a mol H2在催化剂作用下反应生成甲醇:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g),CO的平衡转化率与温度、压强的关系如图1所示,则
①p1
 
(填“<”“>”或“=”)p2
②在其他条件不变的情况下,反应室3再增加a mol CO与2a mol H2,达到新平衡时,CO的转化率
 
(填“增大”“减小”或“不变”).
③在p1压强下,100℃时,反应:CH3OH(g)?CO(g)+2H2(g)的平衡常数为
 
.(用含a、V的代数式表示)
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(3)图2为绿色电源“二甲醚燃料电池”的工作原理示意图,a电极的电极反应式为
 

(4)水煤气合成二甲醚的三步反应如下:
①2H2(g)+CO(g)?CH3OH(g);△H=-90.8kJ?mol-1
②2CH3OH(g)?CH3OCH3(g)+H2O(g);△H=-23.5kJ?mol-1
③CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g);△H=-41.3kJ?mol-1
则反应:3H2(g)+3CO(g)?CH3OCH3(g)+CO2(g)的△H=
 

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偏二甲肼与N2O4是常用的火箭推进剂,二者发生如下化学反应:
(CH32NNH2(l)+2N2O4(1)=2CO2(g)+3N2(g)+4H2O(g) (I)
(1)反应(I)中氧化剂是
 

(2)火箭残骸中常现红棕色气体,原因为:N2O4(g)═2NO2(g) (Ⅱ)
当温度升高时,气体颜色变深,则反应(Ⅱ)为
 
(填“吸热”或“放热”)反应.
(3)一定温度下,反应(Ⅱ)的焓变为△H.现将1molN2O4充入一恒压密闭容器中,下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是
 

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若在相同温度下,上述反应改在体积为1L的恒容密闭容器中进行,平衡常数
 
(填“增大”、“不变”或“减小”),反应3s后NO2的物质的量为0.6mol,则0~3s的平均反应速率v(N2O4)=
 
mol?L-1?s-1
(4)硝酸厂的尾气中含NO2和NO,直接排放将污染空气.目前科学家探索利用燃料气体中的甲烷等将氮的氧化物还原为氮气和水,反应机理为:
CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-574kJ?mol-1
CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-1160kJ?mol-1
则甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式为:
 

(5)氨气在纯氧中燃烧,也可生成上述反应(I)产物中的两种.科学家利用此原理,设计成氨气-氧气燃料电池,则通入氨气的电极是
 
(填“正极”或“负极”);碱性条件下,该电极发生反应的电极反应式为
 

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近年来,我国部分地区多次陷入严重雾霾之中,其中一个重要的原因是我国的能源消费结构以燃煤为主,改变煤的利用方式可减少环境污染.以下是对煤进行处理的方法:
(1)将水蒸气通过红热的碳即可产生水煤气,其反应为C(s)+H2O(g)?CO(g)+H2(g)△H=+131.3kJ?mol-1
①该反应在
 
下能自发进行(填“高温”或“低温”);
②煤气化过程中产生的有害气体H2S可用足量的Na2CO3溶液吸收,该反应的离子方程式为
 
.(已知:H2S Ka1=9.1×10-8;Ka2=1.1×10-12  H2CO3 Ka1=4.30×10-7;Ka2=5.61×10-11
(2)利用水煤气作为合成气,在同一个容器中,选择双催化剂,经过如下三步反应,最终合成二甲醚,此工艺称之为“一步法”合成二甲醚.
反应过程 化学方程式 △H(kJ?mol-1
甲醇合成反应 2H2(g)+CO(g)=CH3OH(g) -90.8
水煤气变换反应 CO(g)+H2O(g)═CO2(g)+H2(g) -41.3
甲醇脱水反应 2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g) -23.5
①一步法合成二甲醚:3H2(g)+3CO(g)=CH3OCH3(g)+CO2 (g)△H=
 

②该反应在一定条件下的密闭容器中达到平衡后,为同时提高化学反应速率和二甲醚的产率,可以采取的措施是
 
 (填字母代号).
a.降低温度           b.缩小容器体积          c.加入催化剂
d.增加H2的浓度      e.分离出二甲醚
(3)控制反应条件,水煤气作为合成气也可以用来合成甲醇.在相同条件下合成二甲醚和合成甲醇的原料转化率随氢碳比的变化如图所示:
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①合成二甲醚的最佳H2/CO比为
 
.对于气相反应,用某组分(B)的平衡压强(PB)代替物质的量浓度(cB)也可以表示平衡常数(记作KP),写出“一步法”合成二甲醚的KP=
 
,提高H2/CO比,则KP
 
(填“变大”、“变小”或“不变”)
②以水煤气作为原料气,在相同条件下一步法合成二甲醚的转化率为什么明显高于合成甲醇的转化率
 

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在高温高压下CO具有极高的化学活性,能与多种单质或化合物反应.
(1)若在恒温恒容的容器内进行反应C(s)+H2O(g)?CO(g)+H2(g),则可用来判断该反应达到平衡状态的标志有
 
.(填字母)
a.容器内的压强保持不变            
b.容器中H2浓度与CO浓度相等
c.容器中混合气体的密度保持不变    
d.CO的生成速率与H2的生成速率相等
(2)CO一空气燃料电池中使用的电解质是搀杂了Y2O3的ZrO2晶体,它在高温下能传导O2.该电池负极的电极反应式为
 

(3)一定条件下,CO与H2可合成甲烷,反应方程式为:CO(g)+3H2(g)?CH4(g)+H2O(g)
①一定条件下,该反应能够自发进行的原因是
 

②已知H2(g)、CO(g)和 CH4(g)的燃烧热分别为285.8kJ?mol-1、283.0kJ?mol-1和890,0kJ?mol-1
写出CO与H2反应生成CH4和CO2的热化学方程式:
 

(4)工业上可通过甲醇羰基化法制取甲酸甲酯,反应方程式为:CH3OH(g)+CO(g)
催化剂
HCOOCH3(g)△H=-29.1kJ?mol-1.科研人员对该反应进行了研究.部分研究结果如图所示:精英家教网
①从反应压强对甲醇转化率的影响“效率“看,工业制取甲酸甲酯应选择的压强是
 

②实际工业生产中采用的温度是80℃,其理由是
 

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(1)一定温度下,向某容积固定的容器中加入NH4I固体,发生如下反应:
①NH4I(s)?NH3(g)+HI(g)         ②2HI(g)?H2(g)+I2(g)
达到平衡时测得HI和H2物质的量浓度分别为4mol?L-1和1mol?L-1.则反应①的化学平衡常数K=
 

(2)实验室用Zn和稀硫酸反应制取H2,反应过程中水的电离平衡
 
精英家教网动(填“向左”、“向右”或“不”).
(3)Cu与稀硫酸不能自发反应产生H2,为了使反应2H++Cu═Cu2++H2↑能进行,请设计一个合适的实验方案,在方框中画出实验装置图(不书写方案,只要求画出装置图).
(4)近年来,在化学电源的研究方面取得了一些重要成果,燃料电池就是其中一项.已知2.3g液态乙醇在室温时完全燃烧放出的热量为68.4kJ,则该条件下乙醇燃烧的热化学方程式为
 
.若将乙醇的燃烧反应设计成原电池装置,能量的利用率会更高,当电解质溶液为氢氧化钾溶液时,负极的电极反应式为.
(5)室温时,在0.10mol?L-1硫酸铜溶液中加入氢氧化钠稀溶液充分搅拌有浅蓝色氢氧化铜沉淀生成,当溶液的pH=8时,c(Cu2+)=
 
mol?L-1(室温时Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20).

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氮气与氢气反应生成氨气的平衡常数见表:
N2+3H2?2NH3
温度 25℃ 200℃ 400℃ 600℃
平衡常数K 5×108 650 0.507 0.01
(1)工业上合成氨的温度一般控制在500℃,原因是
 

(2)在2L密闭容器中加入1mol氮气和3mol氢气,进行工业合成氨的模拟实验,若2分钟后,容器内压强为原来的0.8倍,则0到2分钟,氨气的反应速率为
 
mol/(L?min).
(3)下列说法能表明该反应达到平衡的是
 

A.气体的平均分子量不再变化
B.密闭容器内的压强不再变化
C.v(N2)=2v(NH3)                    
D.气体的密度不再变化
(4)下列措施,既能加快该反应的反应速率,又能增大转化率的是
 

A.使用催化剂   B.缩小容器体积   C.提高反应温度   D.移走NH3
(5)常温下,在氨水中加入一定量的氯化铵晶体,下列说法错误的是
 

A.溶液的pH增大    B.氨水的电离度减小    C.(OH-)减小    D.(NH4+)减小
(6)将氨水与盐酸等浓度等体积混合,下列做法能使(NH4+)与(Cl-)比值变大的是
 

A.加入固体氯化铵    B.通入少量氯化氢    C.降低溶液温度    D.加入少量固体氢氧化钠.

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下列有关描述错误的是(  )
A、催化剂只能改变化学反应的速率,不能改变化学反应进行的限度B、一定条件下的可逆反应,反应物的转化率不可能达到100%C、既能与盐酸反应又能与氢氧化钠溶液反应的化合物肯定是Al2O3或Al(OH)3D、在同一氧化还原反应中,同种元素在被氧化的同时也可能被还原

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精英家教网如图是某化学反应的反应速率随反应时间变化的示意图.下列叙述与示意图相符合的是(  )
A、平衡状态I后,增加反应物浓度,达到平衡状态ⅡB、平衡状态I后,升高温度,达到平衡状态Ⅱ,由此推知该反应正反应为放热反应C、平衡状态I后,增大压强,达到平衡状态Ⅱ,由此推知该反应正反应为气体体积缩小的反应D、平衡状态I后,使用适宜催化剂,达到平衡状态Ⅱ

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精英家教网如右图所示,在容器A中装有20℃的水50mL,容器B中装有1mol/L的盐酸50mL,试管C、D相连通.其中装有红棕色NO2和无色N2O4的混合气体,并处于下列平衡:2NO2?N2O4△H=-57kJ/mol;当向A中加入50g NH4NO3晶体使之溶解;向B中加入2g苛性钠时:
(1)C中的气体颜色
 
;D中的气体颜色
 

(2)25℃时,2NO2??N2O4达到平衡时,c(NO2)=0.012 5mol/L,c(N2O4)=0.032 1mol/L,则NO2的起始浓度为
 
,NO2的转化率为
 

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精英家教网密闭容器A和B,A保持恒压,B保持恒容.起始时向容积相等的A、B中分别通入体积比为2:1的等量SO2和O2,发生反应:2SO2+O2?2SO3,并达平衡后.B容器中SO2的质量分数
 
(填“>”、“<”或“=”) A 容器中SO2的质量分数.

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同步练习册答案