山东省泰安市2020届高三第四次模拟化学试题（解析版）

试卷类型：A 高三第四轮复习质量检测 化 学 试 题 2020．6 1．答题前，考生先将自己的姓名、考生号、座号填写在相应位置，认真核对条形码上的姓名、 考生号和座号，并将条形码粘贴在指定位置上。 2．选择题答案必须使用 2B 铅笔(按填涂样例)正确填涂；非选择题答案必须使用 0.5 毫米黑色 签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。 3．请按照题号在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题 卷上答题无效。保持卡面清洁，不折叠、不破损。 可能用到的相对原子质量：H 1 Li 7 C 12 O 16 Na 23 Al 27 C1 35．5 Ca 40 Ti 48 一、选择题：本题共 10 小题，每小题 2 分，共 20 分。每小题只有一个选项符合题意。 1.宋代张杲《医说》记载：每每外出，用雄黄桐子大，在火中烧烟薰脚绷、草履、领袖间，以消毒灭菌，防 止疫菌通过衣物的接触而传染。下列说法错误的是 A. 雄黄中硫的价态为－2 价 B. 古代烟熏的消毒原理与 H2O2、酒精相同 C. 人们佩戴的药剂香囊具有驱虫抑疫、防病保健等功效 D. 生活中也可使用火、盐水消毒器具 【答案】B 【解析】 【详解】A．根据雄黄的结构可知化学式为 As4S4，As 的化合价为+2 价，S 的化合价为-2 价，故 A 正确； B．过氧化氢用于杀菌消毒与具有强氧化性有关，而雄黄用火烧烟生成二氧化硫和三氧化二砷，二氧化硫和 三氧化二砷不具有强氧化性，与过氧化氢原理不同，乙醇破坏蛋白质的氢键，与过氧化氢也不同，故 B 错 误； C．佩戴药剂香囊是借中药气味挥发，具有驱虫抑疫、防病保健等功效，故 C 正确； D．生活中也可使用火消毒器具，即高温使蛋白质变性，使用盐水可使细胞脱水而使病菌死亡，达到杀菌的目的，故 D 正确； 答案选 B。 2.化学材料不断改变着人类的生活、生产方式。下列说法错误的是 A. 天宫二号空间站使用的碳纤维是一种新型有机高分子材料 B. “司烜氏，掌以夫遂(青铜凹镜)，取明火于日”的“夫遂”是一种合金 C. 我国自主研发的“东方超环”(人造太阳)应用的氕、氘、氚互为同位素 D. 制作 N95 型口罩使用的熔喷布主要原料是聚丙烯，聚丙烯属于混合物 【答案】A 【解析】 【详解】A．碳纤维是一种含碳量在 95%以上 高强度、高模量纤维的新型纤维材料，它是一种新型无机高 分子材料，A 错误； B．“夫遂”是青铜凹镜，而青铜是铜锡的合金，所以“夫遂”是一种合金，B 正确； C．氕、氘、氚是氢元素的三种核素，三者互为同位素，C 正确； D．熔喷布主要原料是聚丙烯，聚丙烯由许多个 n 值不同的分子混合而成，所以属于混合物，D 正确； 故选 A。 3.下列说法或表达方式中不正确的是 A. 电子从激发态到基态产生的光谱是发射光谱 B. HC1O 的电子式： C. NH3、H2O、CO2 分子中，中心原子孤电子对数最多的是 H2O D. 基态氯原子的价电子轨道表示式为 【答案】B 【解析】 【详解】A．电子由基态跃迁到激发态，吸收能量产生吸收光谱；由激发态跃迁到基态，释放能量产生发射 光谱，A 正确； B．HC1O 的电子式为 ，B 错误； C．NH3、H2O、CO2 的电子式分别为 、 、 ，中心原子孤电子对数分别为 1、2、 0，孤电子对数最多的是 H2O，C 正确； D．基态氯原子的价电子排布式为 3s23p5，轨道表示式为 ，D 正确； 故选 B。 的4.下列说法正确的是（ ） A. 为测定新制氯水的 pH，用玻璃棒蘸取液体滴在 pH 试纸上，与标准比色卡对照即可 B. 做蒸馏实验时，在蒸馏烧瓶中应加入沸石，以防暴沸。如果在沸腾前发现忘记加沸石，应立即停止加热， 冷却后补加 C. 在未知溶液中滴加 BaCl2 溶液出现白色沉淀，加稀硝酸，沉淀不溶解，说明该未知溶液中存在 SO42－或 SO32－ D. 提纯混有少量硝酸钾的氯化钠，应采用在较高温度下制得浓溶液再冷却结晶、过滤、干燥的方法 【答案】B 【解析】 【详解】A、氯水中的次氯酸能漂白 pH 试纸，不能用 pH 试纸测定新制氯水的 pH 值，故 A 错误； B、液体加热要加沸石或碎瓷片，引入汽化中心，可防止溶液暴沸，如果加热一段时间后发现忘记加碎瓷片， 应该采取停止加热，待溶液冷却后重新添加碎瓷片，故 B 正确； C、硫酸钡和 AgCl 均为不溶于酸的白色沉淀，则向某溶液中加入 BaCl2 溶液生成白色沉淀，继续加稀硝酸 沉淀不消失，溶液中可能含 Ag+，故 C 错误； D、氯化钠的溶解度受温度影响小，氯化钠中混有少量的硝酸钾，氯化钠是大量的，制得的饱和溶液中硝酸 钾量较少，不能采取降温结晶的方法，故 D 错误； 故答案选 B。 5.三元轴烯（a）、四元轴烯（b）、五元轴烯（c）的结构简式如图所示，下列说法不正确的是 A. a、b、c 都能发生加成反应 B. a 与苯互为同分异构体 C. a、b、c 的一氯代物均只有一种 D. c 分子中的原子不在同一个平面上 【答案】D 【解析】 【详解】A. a、b、c 均含有碳碳双键，因此都能发生加成反应，故 A 正确； B. a 和苯的分子式均为 C6H6，且结构不同，则 a 与苯互为同分异构体，故 B 正确； C. a、b、c 分子中均只有一种氢原子，则它们的一氯代物均只有一种，故 C 正确；D. c 分子中含有碳碳双键的平面结构，根据乙烯的平面结构分析，c 中所有的原子在同一个平面上，故 D 错 误； 故选 D。 【点睛】在常见的有机化合物中，甲烷为正四面体结构，乙烯和苯是平面型结构，乙炔是直线型结构，其 它有机物可在此基础上进行判断即可。 6.下列化学用语或物质的性质描述正确的是 A. 图 1 所示烃的名称为：3－甲基－4－乙基－7－甲基辛烷 B. 图 1 所示分子中含 3 个手性碳原子 C. 青蒿素分子式是 C15H20O5 D. 青蒿素易溶于乙醚，可与 NaOH 溶液发生反应 【答案】D 【解析】 【详解】A．根据烷烃的系统命名法，该分子的名称为 2，6－二甲基－5－乙基辛烷，故 A 错误； B．图 1 所示分子中含 2 个手性碳原子，分别位于连乙基的碳原子和右侧连甲基的碳原子，故 B 错误； C．根据青蒿素的结构简式可写出它的分子式为 C15H22O5，故 C 错误； D．青蒿素含有醚基，易溶于乙醚，分子中含有酯基，可在 NaOH 溶液中发生水解反应，故 D 正确； 答案选 D。 【点睛】B 项中左边连两个甲基的碳原子不是手性碳原子，为易错点，手性碳原子必须连四种不同的基团。 7.取 1 mL 0.1 mol·L-1 AgNO3 溶液进行如下实验(实验中所用试剂浓度均为 0.1 mol·L-1)： 下列说法不正确的是 A. 实验①白色沉淀是难溶的 AgCl B. 由实验②说明 AgI 比 AgCl 更难溶 C 若按①③顺序实验，看不到黑色沉淀 D. 若按②①顺序实验，看不到白色沉淀 【答案】C .【解析】 【分析】 利用反应向着更难溶的方向进行分析。 【详解】A、AgNO3 溶液中加入 NaCl 溶液，发生 Ag＋＋Cl－=AgCl↓，即实验①中白色沉淀是 AgCl，故 A 说法正确； B、实验②中加入过量 KI 溶液，出现黄色沉淀，说明产生 AgI，即发生 AgCl(s)＋I－(aq)=AgI(s)＋Cl－(aq)， 推出 AgI 比 AgCl 更难溶，故 B 说法正确； C、实验③得到黑色沉淀，该黑色沉淀为 Ag2S，推出 Ag2S 比 AgI 更难溶，溶解度由大到小的顺序是 AgCl>AgI>Ag2S，按①③顺序实验，能观察黑色沉淀，故 C 说法错误； D、根据选项 C 分析，按照②①顺序实验，生成更难溶的 AgI，不能得到 AgCl，即无法观察到白色沉淀， 故 D 说法正确。 8.下列有关实验操作的说法正确的是 A. 向饱和氯化钠溶液中先通入过量二氧化碳再通入氨气，可制得大量碳酸氢钠固体 B. 为了减小实验误差，烧杯、锥形瓶和容量瓶等仪器应洗涤干净，必须烘干后使用 C. 将含有少量乙烯的甲烷气体依次通过足量酸性高锰酸钾溶液、足量碱石灰，可除去甲烷中的乙烯杂质 D. 中和滴定实验中滴定管中液体流速宜先快后慢，滴定时眼睛注视着滴定管中液体刻度的变化 【答案】C 【解析】 【详解】A．CO2 在水中的溶解度不大，氨气在水中的溶解度很大，应该先通入氨气，使溶液呈碱性，以利 于吸收更多的 CO2，产生更多的 NaHCO3，故 A 错误； B．锥形瓶、容量瓶中有少量的蒸馏水，不影响滴定结果或配制溶液的浓度，并且加热烘干时可能会影响刻 度，造成误差，所以不需要烘干锥形瓶或容量瓶，故 B 错误； C．酸性高锰酸钾溶液可以将乙烯氧化为二氧化碳，足量碱石灰可吸收二氧化碳和水蒸气，即可得纯净的甲 烷，故 C 正确； D．中和滴定实验中滴定管中液体流速可以先快速滴加，接近终点时再缓慢滴加，滴定时眼睛注视锥形瓶中 液体颜色的变化，不用注视着滴定管中液体刻度的变化，故 D 错误； 答案选 C。 【点睛】酸性高锰酸钾溶液可以将乙烯氧化为二氧化碳，随后加入足量碱石灰可吸收二氧化碳和水蒸气， 可以达到除杂的目的，也是学生的易错点。 9.处于 3 个不同短周期的元素 X、Y、Z、M，其原子序数依次增大，它们组成一种团簇分子 Z2M2Y4(YX)2。 X、M 的族序数均等于周期序数，Y 原子核外最外层电子数是其电子总数的 3/4，下列说法正确的是A. 元素形成的简单离子半径：Z＞M＞Y B. 常温下 Z 和 M 的单质均能溶于浓硝酸 C. X 与 Y 结合形成的化合物是离子化合物 D. 工业上常用电解熔融的 Z 的氯化物来制取 Z 单质 【答案】D 【解析】 【分析】 处于 3 个不同短周期的元素 X、Y、Z、M，其原子序数依次增大，X、M 的族序数均等于周期序数，则 X 为 H 元 素 ，M 为 Al 元 素 ；Y 原 子 核 外 最 外 层 电 子 数 是 其 电 子 总 数 的 3/4， 则 Y 为 O 元 素 ； 由 Z2M2Y4(YX)2，可确定 Z 显+2 价，为 Mg 元素。 【详解】A．元素形成的简单离子半径：O2->Mg2+>Al3+，A 不正确； B．常温下 Mg 的单质能溶于浓硝酸，但 Al 的单质会发生钝化，不能溶于浓硝酸，B 不正确； C．H 与 O 结合形成的化合物为 H2O 或 H2O2，它们都为共价化合物，C 不正确； D．镁是活泼 金属元素，工业上制取金属镁，常用电解熔融的氯化镁的方法来制取，D 正确； 故选 D。 10.某科研人员提出 HCHO(甲醛）与 O2 在羟基磷灰石（HAP)表面催化生成 H2O 的历程，该历程示意图如下 （图中只画出了 HAP 的部分结构）： 下列说法不正确的是 A. HAP 能提高 HCHO 与 O2 的反应速率 B. HCHO 在反应过程中，有 C-H 键发生断裂 C. 根据图示信息，CO2 分子中的氧原子全部来自 O2 D. 该反应可表示为：HCHO+O2 CO2+H2O 【答案】C 【解析】 【详解】A.根据图知，HAP 在第一步反应中作反应物，在第二步反应中作生成物，所以是总反应的催化剂， 催化剂能改变化学反应速率，因此该反应中 HAP 作催化剂而提高反应速率，A 正确； 的B.HCHO 在反应中有 C-H 断裂和 C=O 键形成，所以甲醛被氧化生成二氧化碳和水，B 正确； C.根据图知，CO2 分子中的氧原子一部分还来自于甲醛，C 错误； D.该反应中反应物是甲醛和氧气，生成物是二氧化碳和水，HAP 为催化剂，反应方程式为 HCHO+O2 CO2+H2O，D 正确； 故合理选项是 C。 二、选择题：本题共 5 小题，每小题 4 分，共 20 分。每小题有一个或两个选项符合题意，全 部选对得 4 分，选对但不全的得 2 分，有选错的得 0 分。 11.某微生物电池在运行时可同时实现净化有机物污水、净化含 废水(pH 约为 6)和淡化食盐水，其装 置示意图如图所示。图中，D 和 E 为离子交换膜，Z 为待淡化食盐水。(已知 Cr3+完全沉淀所需的 pH 为 5.6) 下列说法不正确的是 A. E 为阴离子交换膜 B. X 为有机物污水，Y 为含 废水 C. 理论上处理 1 mol 的 的同时可脱除 3 mol 的 NaC1 D. C 室的电极反应式为 +6e-+8H+==2Cr(OH)3↓+H2O 【答案】AC 【解析】 【分析】 从电子流动的方向看，生物膜为负极，碳布为正极。在 C 室发生反应 +6e-+8H+==2Cr(OH)3↓+H2O， 总体上看，C 室消耗阳离子多，所以 B 室中的阳离子应向 C 室移动，则 B 室中的阴离子应向 A 室移动。 【详解】A．从以上分析知，B 室中的阳离子(Na+)应向 C 室移动，E 为阳离子交换膜，A 不正确； B．因为 转化为 Cr(OH)3 时，需要得到电子，所以含 废水应在 C 室，Y 为含 废水， 则 X 为有机物污水，B 正确； C．理论上处理 1 mol 的 的同时，需转移 6mol 电子，由反应式应有 6mol 的 Na+进入 C 室，同样有 6mol 2- 2 7Cr O 2 2 7Cr O − 2- 2 7Cr O 2 2 7Cr O − 2 2 7Cr O − 2 2 7Cr O − 2- 2 7Cr O 2 2 7Cr O − 2- 2 7Cr O的 Cl-进入 A 室，所以可脱除 6 mol 的 NaC1，C 不正确； D．在 C 室， 得电子产物与 H+反应生成 Cr(OH)3 沉淀等，电极反应式为 +6e-+8H+==2Cr(OH)3↓+H2O，D 正确； 故选 AC。 12.实验室从废定影液中回收 Ag 和 Br2 的主要步骤为：向废定影液中加入 Na2S 溶液沉淀银离子，过滤、洗 涤、干燥，灼烧 Ag2S 制取金属 Ag；制取 Cl2 并将 Cl2 通入滤液中氧化 Br－，再用苯萃取分液。其中部分实 验操作的装置如图所示。下列叙述正确的是 A. 用装置甲分离 Ag2S 时，用玻璃棒不断搅拌 B. 用装置乙在通风橱中高温灼烧 Ag2S 制取 Ag C. 用装置丙制备 Cl2，其中 KMnO4 也可用 MnO2 代替 D. 用装置丁分液时，打开分液漏斗塞子，再打开旋塞，使下层液体从分液漏斗下端放出，待两液界面与旋 塞上口相切即可关闭旋塞 【答案】D 【解析】 【详解】A．用装置甲过滤分离 Ag2S 时，用玻璃棒不断引流，将烧杯内的浊液转移入漏斗内，但不能搅拌， 以免损坏滤纸，造成过滤失败，A 不正确； B．使用装置乙时，蒸发皿不能用于灼烧固体，所以不能用于高温灼烧 Ag2S 制取 Ag，B 不正确； C．用装置丙制备 Cl2，KMnO4 不能用 MnO2 代替，因为 MnO2 与浓盐酸反应需要加热条件，C 不正确； D．用装置丁分离分层液体时，应保持内外压强相等，否则下层液体不能流出，所以应先打开分液漏斗塞子， 再打开旋塞，从分液漏斗下端放出下层液体，D 正确； 故选 D。 13.利用废铁屑(主要成分为 Fe，还含有 C，S，P 等)制取高效净水剂 K2FeO4 流程如图： 下列说法不正确的是 2 2 7Cr O − 2 2 7Cr O −A. 废铁屑在酸溶前可用热的纯碱溶液去油污 B. 步骤②是将 Fe2+转化为 Fe(OH)3 C. 步骤③中发生的反应的离子方程式为 2Fe(OH)3+3ClO-==2FeO42-+3Cl-+4H++H2O D. 步骤④中反应能发生的原因是在相同条件下，K2FeO4 的溶解度小于 Na2FeO4 【答案】C 【解析】 【详解】废铁屑(主要成分为 Fe，还含有 C、 S、P 等)加入酸溶得到亚铁盐，过滤后向滤液中加入过量 NaOH 溶液和 H2O2 溶液，NaOH 中和过量的酸，Fe2+被 H2O2 氧化为 Fe3+，在碱溶液中将溶液中 Fe2+转化为 Fe(OH)3，然后加入 NaClO 溶液，在碱溶液中发生氧化还原反应生成 Na2FeO4，加入 KCl 固体利用溶解度不 同转化为 K2FeO4 析出。 A. 纯碱是强碱弱酸盐，CO32−水解导致纯碱溶液呈碱性，碱性条件下油污水解生成高级脂肪酸盐和甘油，所 以废铁屑在酸溶前可用热的纯碱溶液去油污，故 A 正确； B. NaOH 中和过量的酸，Fe2+被 H2O2 氧化为 Fe3+，在碱溶液中将溶液中 Fe2+转化为 Fe(OH)3，步骤②的目的 是将溶液中 Fe2+转化为 Fe(OH)3，故 B 正确； C. 步骤③中发生的反应是碱性条件下发生的反应，反应的离子方程式为 2Fe(OH)3+4OH−+3ClO−═2FeO42−+3Cl−+5H2O，故 C 错误； D. 步骤④中反应的化学方程式为 2KOH+Na2FeO4=K2FeO4+2NaOH，溶解度大的能转化为溶解度小的物质， 反应能发生的原因 K2FeO4 的溶解度比 Na2FeO4 小，故 D 正确； 答案选 C。 14.T℃时，三种盐的沉淀溶解平衡曲线如图所示，已知 pM 为阳离子浓度的负对数，pR 为阴离子浓度的负 对数，下列说法正确的是( )A. Y 点：c(Ca2+)>c(SO42-)，Z 点：c(CO32-)>c(Mn2+) B. 溶度积：Ksp(MnCO3)＞Ksp(CaCO3)＞Ksp(CaSO4) C. X 点对应的 CaCO3 溶液为不饱和溶液，可以继续溶解 CaCO3 D. T℃时，CaSO4(s)+CO32-(aq) CaCO3(s)+SO42-(aq)的平衡常数 K 的数量级为 103 【答案】D 【解析】 【分析】 pM 为阳离子浓度的负对数，pR 为阴离子浓度的负对数，说明数值越大，对应的离子浓度越小；根据 O、 P、Q 三点可求出 MnCO3、CaCO3、CaSO4 的 Ksp 值，即可比较溶解度大小；若 Qc 值大于 Ksp，则有沉淀生 成。 详解】A．Y 点 pM 大于 3，pR 小于 3，则阴离子浓度大于阳离子浓度，即 c(SO42-)>c(Ca2+)；同理，Z 点 c(Mn2+)>c(CO32-)，A 项错误； B．根据 O、P、Q 三点求 MnCO3、CaCO3、CaSO4 的 Ksp 值， ；同理可得，Ksp(CaCO3)=10-8.6； Ksp(CaSO4)=10-5，故溶度积：Ksp(MnCO3)c(OH－)>c(H+) D. 图乙中 c 点的溶液：c(Na+)+c(H+)=c(HCN)+c(OH－)+c(CN－) 【答案】BC 【解析】 【分析】 NaCN 溶液中加入盐酸，发生反应 NaCN+HCl==NaCl+HCN，当 pH=9.5 时，c(HCN)=c(CN－)；当加入盐酸 的体积为 10mL 时，NaCN 与 HCl 刚好完全反应，生成 HCN 和 NaCl。 【详解】A．图甲溶液中，存在电荷守恒 c(Cl－)+ c(CN－)+ c(OH－)=c(Na+)+ c(H+)，pH=7，c(OH－)=c(H+)， 所以 c(Cl－)+c(CN－)=c(Na+)；溶液中存在物料守恒 c(Na+)=c(CN－)+c(HCN)，故 c(Cl－)=c(HCN)，A 不正确； B．常温下，a 点时，c(CN－)=c(HCN)，pH=9.5，c(OH－)=10-4.5mol/L，NaCN 的水解平衡常数：Kh(NaCN)= = 10－4.5mol·L－1，B 正确； C．图乙中 b 点时，发生反应后 c(HCN)=c(Cl－)=c(CN－)，此时溶液中 CN-发生水解：CN-+H2O HCN+OH-，水解反应后，c(HCN)增大，c(CN－)减小，所以溶液中：c(HCN)>c(Cl－)>c(CN－)>c(OH－)>c(H+)， C 正确； D．图乙中 c 点的溶液中，发生反应 NaCN+HCl==NaCl+HCN，且二者刚好完全反应，反应后，发生 HCN 的电离：HCN H++CN-，离子间满足电荷守恒：c(Na+)+c(H+)=c(Cl-)+c(OH－)+c(CN－)，物料守恒：c(Cl-)= c(HCN)+c(CN－)，故 c(Na+)+c(H+)=c(HCN)+c(OH－)+2c(CN－)，D 不正确； 故选 BC。 三、非选择题：本题共 5 小题，共 60 分。 16.(1)以甲醇为原料制取高纯 H2 具有重要的应用价值。甲醇水蒸气重整制氢主要发生以下两个反应： 主反应： ∆H=+49kJ∙mol-1 副反应： ∆H=+41kJ∙mol-1 (HCN) (OH ) (CN ) c c c − − ⋅ 3 2 2 2CH OH(g)+H O(g) CO (g)+3H (g) 2 2 2H (g)+CO (g) CO(g)+H O(g)①甲醇蒸气在催化剂作用下裂解可得到 H2 和 CO，则该反应的热化学方程式为_________________，既能加 快反应速率又能提高 CH3OH 平衡转化率的一种措施是______________。 ②分析适当增大水醇比 对甲醇水蒸气重整制氢的好处是__________。 ③某温度下，将 n(H2O)：n(CH3OH)=1：1 的原料气充入恒容密闭容器中，初始压强为 P1，反应达平衡时总 压强为 P2，则平衡时甲醇的转化率为________________(忽略副反应，用含 P1、P2 的式子表示)。 (2)工业上用 CH4 与水蒸气在一定条件下制取 H2，原理为： ∆H=+203kJ∙mol-1 ①该反应逆反应速率表达式为：v 逆=k·c(CO)·c3(H2)，k 为速率常数，在某温度下测得实验数据如下表： c(CO)/mol·L－1 c(H2)/mol·L－1 v 逆/mol·L－1·min－1 0.05 c1 4.8 c2 c1 19 2 c2 0.15 8.1 由上述数据可得该温度下，该反应的逆反应速率常数 k 为_________L3·mol－3·min－1。 ②在体积为 3L 的密闭容器中通入物质的量均为 3mol 的 CH4 和水蒸气，在一定条件下发生上述反应，测得 平衡时 H2 的体积分数与温度关系如图所示：N 点 v 正____________M 点 v 逆(填“大于”或“小于”)；Q 点对应 温度下该反应的平衡常数 K=_______________mol2·L－2。平衡后再向容器中加入 1molCH4 和 1molCO，平衡 向_____________方向移动(填“正反应”或“逆反应”)。 【答案】 (1). ∆H =+90 kJ·mol－1 (2). 升温 (3). 提高甲醇的利 用率，有利于抑制 CO 的生成或抑制副反应发生 (4). (5). 1.2×104 (6). 小于 (7). 48 (8). 正反应 【解析】 . 2 3 (H O) (CH OH) n n 4 2 2CH (g)+H O(g) CO(g)+3H (g) 3 2CH OH(g) CO(g)+2H (g) 2 1 P( -1) 100%P ×【分析】 利用已知的两个反应，依据盖斯定律，可求出甲醇蒸气在催化剂作用下裂解生成 H2 和 CO 的热化学方程式； 分析浓度变化对热化学方程式 ∆H =+90 kJ·mol－1 的速率和 CH3OH 平衡转 化率的影响，从而确定改变的反应条件；适当增大水醇比 ，即考虑主反应的的产率，又考虑对 副反应产物的影响，从而得出这样操作的好处；利用 n(H2O)：n(CH3OH)=1：1，建立三段式，求出甲醇的 物质的量的变化量，从而平衡时甲醇的转化率。利用表中数据及公式 v 逆=k·c(CO)·c3(H2)求出 c2，再代入公 式求出 k。利用已知条件“在体积为 3L 的密闭容器中通入物质的量均为 3mol 的 CH4 和水蒸气”，建立三段式， 利用 H2 的平衡体积分数为 60%，求出 CH4 的物质的量浓度，从而求出 Q 点对应温度下该反应的平衡常数 K；平衡后再向容器中加入 1molCH4 和 1molCO，求出浓度商，与平衡常数进行比较，从而确定平衡移动的 方向。 【详解】。 (1)主反应： ∆H=+49kJ∙mol- ① 副反应： ∆H=+41kJ∙mol-1 ② ①利用盖斯定律，将①+②得：甲醇蒸气在催化剂作用下裂解可得到 H2 和 CO，则该反应的热化学方程式为 ∆H=+90kJ·mol－1，加快反应速率需增大浓度、压强、升高温度、加入催 化剂等，但增大浓度、压强、加入催化剂都不能提高 CH3OH 平衡转化率，所以既能加快反应速率又能提高 CH3OH 平衡转化率的一种措施是升温。答案为： ∆H =+90 kJ·mol－1；升 温； ②适当增大水醇比 ，可增加主反应中 CH3OH 的平衡转化率，同时对副反应起抑制作用，所以 对甲醇水蒸气重整制氢的好处是提高甲醇的利用率，有利于抑制 CO 的生成或抑制副反应发生。答案为：提 高甲醇的利用率，有利于抑制 CO 的生成或抑制副反应发生； ③某温度下，将 n(H2O)：n(CH3OH)=1：1 的原料气充入恒容密闭容器中，此时设 n(H2O)=n(CH3OH)=1mol， 甲醇的物质的量的变化量为 x，建立以下三段式： 3 2CH OH(g) CO(g)+2H (g) 2 3 (H O) (CH OH) n n 3 2 2 2CH OH(g)+H O(g) CO (g)+3H (g) 2 2 2H (g)+CO (g) CO(g)+H O(g) 3 2CH OH(g) CO(g)+2H (g) 3 2CH OH(g) CO(g)+2H (g) 2 3 (H O) (CH OH) n n 3 2 2CH OH(g) H O(g) CO(g) 3H (g) (mol) 1 1 0 0 (mol) 3 (mol) 1 1 3 x x x x x x x x + + − −  起始量 变化量 平衡量，x= mol，则平衡时甲醇的转化率为 = 。答案为： ； (2)①依据 v 逆可得： ，c2=0.2mol/L，8.1= k×0.2×0.153，k=1.2×104L3·mol－3·min－1。答案为： 1.2×104； ②从图中可以看出，M 点时温度高于 N 点，所以 N 点 v 正小于 M 点 v 逆；Q 点对应温度为 T3，此时 H2 的平 衡体积分数为 60%，设参加反应的 CH4 的物质的量浓度为 y，由题给数据可建立以下三段式： ，y= mol/L，该反应的平衡常数 K= mol2·L－2=48mol2·L－2。平衡后再向容器中加入 1molCH4 和 1molCO，此时浓度商 Q= mol2·L－2=36 mol2·L－2