高中化学消去反应与水解反应试题

甲醇是一种新型的汽车动力燃料，工业上可通过CO和H₂化合制备甲醇，该反应的热化学方程式为：  CO (g) + 2H₂(g)  CH₃OH (g) △H ₁     （反应1）
该反应的原料CO和H₂本身都可作为燃料提供动力，已知这两种物质燃烧的热化学方程式为：
 △H₂=－283 kJ·mol^-1                （反应2）
 △H₃=－242 kJ·mol^-1       （反应3）
某些化学键的键能数据如下表：

化学键	C－C	C－H	H－H	C－O	CO	H－O
键能／kJ·mol^-1	348	413	436	358	1072	463

请回答下列问题：
（1）反应1的焓变△H₁=          。
（2）CH₃OH (g)燃烧生成CO₂(g)和H₂O(g)的热化学方程式为：
CH₃OH(g)＋O₂(g) ="=" CO₂(g)＋2H₂O(g) △H₄   该反应的焓变△H₄=           。
（3）反应1的平衡常数表达式为                                  。
为提高甲醇的产率，可以采取的措施有                     （写出2点）。既能提高产率，又能提高反应速率的措施是            。
（4）甲醇-空气燃料电池（DMFC）是一种高效能、轻污染电动汽车的车载电池，该燃料电池的电池反应式为：CH₃OH(l)＋O₂(g) ="=" CO₂(g)＋2H₂O(l)。其工作原理示意图如下：

①在上图的横线上标出a、b、c、d四个出入口通入或排出的物质名称（或化学式）
②负极的电极反应式为                   。

（1）有科学家提出“绿色自由”的构想：将CO₂变为燃料或有机化学品。其构想分成3个步骤：
① 利用浓碳酸钾溶液吸收空气中的CO₂；
② 将第①步吸收液电解产生H₂和O₂，同时分离出CO₂；
③ 将第②步产生的H₂和CO₂在一定条件下转化成CH₄和水蒸气。
已知：H₂（g）+0.5O₂（g）=H₂O（l）  △H₁=" —285.8" kJ/mol
CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）  △H₂=" —889.6" kJ/mol
H₂O（l）=H₂O（g）  △H₃=" +44.0" kJ/mol
第③步反应的热化学方程式为                                     。
（2）使用合适的催化剂和电极材料，以N₂、H₂为原料，以HCl-NH₄Cl为电解质溶液构成新型燃料电池，同时达到固氮作用。该电池的正极反应式为                         ，溶液中H⁺向     极移动（选择填写“正”或“负”）。
（3）某催化剂的主要成分是FeO、Fe₂O₃，当催化剂中Fe²⁺与Fe³⁺的物质的量之比为1:2时，其催化活性最高。以Fe₂O₃为原料制备上述催化剂，可向其中加入适量炭粉，发生如下反应：
2Fe₂O₃＋C4FeO＋CO₂。为制得这种活性最高的催化剂，应向480 g Fe₂O₃粉末中加入炭粉的质量为_____g。
（4）在T℃时，向2L固定体积的密闭容器中加入4 mol A和2 mol B，发生如下反应：
2A(g) + B(g)  C(g) + D(g)  △H =" Q" kJ·mol^－1
当反应达到平衡时，A的转化率为50﹪。
（ⅰ）在一定条件下，反应可以自发向右进行，可知Q __________0  (填“﹤”、“﹥”或“﹦”)。
（ⅱ）维持温度不变，若向该容器中加入的物质及量如下，使起始时v（正）＞v（逆）且达到平衡时C的百分含量为20﹪。下列符合要求的是                     
A．2 mol A、1 mol B         B．1 mol He、3 mol A、1.5 mol B、0.5molC、0.5mol D
C．2 mol C、2 mol D         D．2 molA、1mol B、1 mol C、1 mol D

(15分)生物质资源是一种污染小的可再生能源。生物质的主要转化途径及主要产物如下图。

（1）下列有关说法正确的是                    　                           。
a．生物质能，本质上能量来源于太阳能
b．由纤维素水解获得的乙醇作燃料是利用了生物质能
c．生物质裂解获得的汽油、柴油等属于纯净物
d．由植物秸杆等厌氧发酵获得的沼气，主要成分是甲烷
（2）由生物质能获得的CO和H₂，可以合成甲醇和二甲醚（CH₃OCH₃）及许多烃类物质。当两者1∶1催化反应，其原子利用率达100%，合成的物质可能是                                       。
a．汽油         b．甲醇              c．甲醛              d．乙酸
（3）甲醇是一种重要的化工原料，工业上合成甲醇的反应：
CO(g)＋2H₂(g)CH₃OH(g) △H= -90.8kJ·mol^-1。
若在温度、容积相同的3个密闭容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温、恒容，测得反应达到平衡时的有关数据如下：

容器	甲	乙	丙
反应物投入量	1molCO 、2molH2	1mol CH3OH	2molCO、4molH2
CH3OH的浓度（mol/L）	c1	c2	c3
反应的能量变化	放出Q1 kJ	吸收Q2 kJ	放出Q3 kJ
平衡常数	K1	K2	K3
反应物转化率	α1	α 2	α3

下列说法正确的是               。
a. c₁=c₂      b. 2Q₁＝Q₃         c. K₁=K₃      d. α₂+ α₃＜ 100%
（4）在一定温度和压强下，CO和H₂催化合成二甲醚的反应为：
3H₂（g）+3CO（g） CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）
①若一体积可变的密闭容器中充入3 mol H₂、3 mol CO、1 mol CH₃OCH₃、1 mol CO₂，经一定时间达到平衡，并测得平衡时混合气体密度是同温同压下起始时的1.6倍。则：①反应开始时正、逆反应速率的大小：v(正）____v(逆)（填“ >”、“ < ”或“=”），理由是                                                 
                          。平衡时n(CH₃OCH₃)=         mol。
②下图为绿色电源“直接二甲醚燃料电池”的工作原理示意图。

b电极是    极；a电极的反应式为                      。