甲醇被称为2l世纪的新型燃料，工业上通过下列反应Ⅰ和Ⅱ，用CH4和H2O为原料来制备甲醇：
CH4(g)+H2O(g)
CO(g)+3H2(g)……Ⅰ CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ……Ⅱ。
（1）将1.0 mol CH4和2.0 mol H2O(g)通入容积为100L反应室，在一定条件下发生反应I，CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如图。
①已知100℃时达到平衡所需的时间为5min，则用H2表示的平均反应速率为 。
②图中的P1 P2（填“<”、“>”或“=”），100℃时平衡常数的值为 。
（2）在压强为0.1 MPa条件下, 将a mol CO与 3a mol H2的混合气体在催化剂作用下，自发反应Ⅱ，生成甲醇。
③该反应的△H 0；若容器容积不变，下列措施可增加甲醇产率的是 。
| A．升高温度 | B．将CH3OH(g)从体系中分离 |
| C．充入He，使体系总压强增大 | D．再充入1mol CO和3mol H2 |
④为了寻找合成甲醇的温度和压强的适宜条件，某同学设计了三组实验，部分实验条件已经填在下面实验设计表中。
| 实验编号 |
T(℃) |
n(CO)/n(H2) |
P（Mpa） |
| i |
150 |
1/3 |
0.1 |
| ii |
|
|
5 |
| iii |
350 |
|
5 |
a．请在上表空格中填入剩余的实验条件数据。
b．根据反应Ⅱ的特点，在给出的坐标图中，补画出在5MPa条件下CO的转化率随温度变化的趋势曲线示意图，并标明压强。
消除汽车尾气是减少城市空气污染的热点研究课题。
（1）汽车内燃机工作时发生的反应N2(g) + O2(g)
2NO(g)，生成的NO是汽车尾气的主要污染物。T ℃时，向5L密闭容器中充入6.5 molN2和7.5 molO2，在5 min时反应达到平衡状态，此时容器中NO的物质的量是5 mol（不考虑后续反应）。则：
①5 min内该反应的平均速率ν(NO) = ；在T ℃时，该反应的平衡常数K = 。
② 反应开始至达到平衡的过程中，容器中下列各项发生变化的是 （填序号）。
a．混合气体的密度 b．混合气体的压强
c．正反应速率 d．单位时间内，N2和NO的消耗量之比
（2）用H2或CO催化还原NO可以达到消除污染的目的。
已知：2NO(g) = N2(g) + O2(g) △H =" —180.5" kJ·mol－1
2H2O(l) =2H2(g) + O2(g) △H =" +571.6" kJ·mol－1
则H2(g)与NO(g)反应生成N2(g)和H2O(l)的热化学方程式是
。
（3）当质量一定时，增大固体催化剂的表面积可提高化学反应速率。下图表示在其他条件不变时，反应2NO(g) + 2CO(g)
2CO2(g) + N2(g) 中，NO的浓度[c(NO)]随温度（T）、催化剂表面积（S）和时间（t）的变化曲线。
① 该反应的H 0 （填“＞”或“＜”）。
②若催化剂的表面积S1＞S2 ，在右图中画出c(NO) 在T1、 S2 条件下达到平衡过程中的变化曲线（并作相应标注）。
高炉炼铁是冶炼铁的主要方法。
（1）从炼铁高炉口排出的尾气中含有一定量的有毒气体 （填化学式），会污染空气。100多年前，人们曾耗巨资改建高炉，结果尾气中的该物质含量并未减少。高炉炼铁的主要反应方程式为（设铁矿石用磁铁矿） 。
（2）已知：①4Fe(s) + 3O2=2Fe2O3(s) ΔH1
②4Fe3O4(s)+O2(g)=6Fe2O3(s) ΔH2
③3Fe(s)+2O2(g)=Fe3O4(s) ΔH3
则ΔH2＝ （用含上述ΔH的代数式表示）。
（3）高铁酸钠（Na2FeO4）是铁的一种重要化合物，可用电解法制备，阳极材料为铁，其电解质溶液应选用_______ （填H2SO4、HNO3、KOH、NaOH、Na2SO4）溶液，原因是_____________，阳极反应式为_________________。
（4）某温度下，HX的电离平衡常数K为1×10-5。计算该温度下0.100mol/L的HX溶液的 H＋浓度。（平衡时HX的浓度以0.100mol/L计，水的电离忽略不计，写出计算过程。）
甲醇可作为燃料电池的原料。以CH4和H2O为原料，通过下列反应来制备甲醇。
I：CH4(g)+H2O(g)
CO(g)+3H2(g) △H=+206.0kJ•molˉ1
II：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H=－129.0kJ•molˉ1
（1）CH4(g)与H2O(g)反应生成CH3OH(g)和H2(g)的热化学方程式为 。
（2）将1.0mol CH4和1.0mol H2O(g)通入容积为100 L的反应室，在一定条件下发生反应I，测得在一定的压强下CH4的转化率与温度的关系如图。
①假设100℃时达到平衡所需构时间为5min，则用H2表示该反应的平均反应速率为 。
②1000C时反应I的平衡常数为 。
（3）在压强为0.1 MPa、温度为300℃条件下，将a molCO与2a mol H2的混合气体在催化剂作用下发生反应II生成甲醇，平衡后将容器舶容积压缩到原来的1/2，其他条件不变，对平衡体系产生的影响是 （填字母序号）。
| A．平衡常数K增大 | B．正反应速率加快，逆反应速率减慢 |
| C．CH3OH的物质的量增加 | D．重新平衡c(H2)/c(CH3OH)减小 |
（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CO2+氧化成CO3+，然后以CO3+做氧化剂再把水中的甲醇氧化成CO2而净化。若下图装置中的电源为甲醇－空气－KOH溶液的燃料电池，则电池正极的电极反应式： ，该电池工作时，溶液中的OHˉ向 极移动。净化含1mol甲醇的水，燃料电池转移电子 mol。
工业上以氨气为原料(铂铑合金网为催化剂)催化氧化法制硝酸的过程如下：
|
（1）己知反应一经发生，铂铑合金网就会处于红热状态。写出氨催化氧化的化学方程式：______________________________________________；当温度升高时，该反应的平衡常数K值___________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
（2）硝酸厂尾气常用的处理方法是催化还原法：催化剂存在时用H2将NO2还原为N2。已知：
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H= a kJ·mol－1
N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) △H= b kJ·mol－1
H2O(1)=H2O(g) △H= c kJ·mol－1
则反应2NO2(g)+4H2(g)=N2(g)+4H2O(1)的△H=_________。(用a、b、c表示)
（3）①合成氨反应的化学方程式为N2+3H2
2NH3，该反应在固定容积的密闭容器中进行。下列各项标志着该反应达到化学平衡状态的是____________(填序号)
A．容器内N2、H2、NH3的浓度之比为1∶3∶2
B．3v正(N2)=v逆(H2)
C．容器内压强保持不变
D．混合气体的相对分子质量保持不变
E．1mol N≡N键断裂，同时1mol H—H键断裂
②若在恒温条件下，将N2与H2按一定比例混合通入一个容积为2L的密闭容器中，5min反应达平衡，n(N2)=1mol，n(H2)=1mol，n(NH3)=2mol，则反应速率v(N2)=________________，H2的平衡转化率=_________________；若保持容器的温度不变，在10min时将容器的容积压缩为lL，请在答题卡坐标图中，画出从反应开始至15min时c(NH3)随时间变化曲线示意图。
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