题目内容

“低碳循环”已引起各国家的高度重视，而如何降低大气中CO2的含量和有效地开发利用CO2正成为化学家研究的主要课题。
（1）将不同量的CO(g)和H2O(g)分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中，进行反应
CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)，得到如下三组数据：
实验组
温度℃
起始量/mol
平衡量/mol
达到平衡所需
时间/min
CO
H2O
H2
CO
1
650
4
2
1．6
2．4
6
2
900
2
1
0．4
1．6
3
3
900
a
b
c
d
t
 
①实验2条件下平衡常数K=           。
②实验3中，若平衡时，CO的转化率大于水蒸气，则a/b 的值_______(填具体值或取值范围)。
③实验4，若900℃时，在此容器中加入CO、H2O、CO2、H2均为1mol，则此时V正    V逆（填“<” ，“>” ，“=”）。
（2）已知在常温常压下：
①2CH3OH(l) ＋ 3O2(g) ＝ 2CO2(g) ＋ 4H2O(g)   ΔH＝－1275.6 kJ／mol
②2CO (g)+ O2(g) ＝ 2CO2(g)  ΔH＝－566.0 kJ／mol
③H2O(g) ＝ H2O(l)  ΔH＝－44.0 kJ／mol
写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式：____________
（3）已知草酸是一种二元弱酸，草酸氢钠（NaHC2O4）溶液显酸性。常温下，向10 mL 0.01 mol·L-1 H2C2O4溶液中滴加10mL 0.01mol·L-1 NaOH溶液时，比较溶液中各种离子浓度的大小关系               ；
（4）CO2在自然界循环时可与CaCO3反应，CaCO3是一种难溶物质，其Ksp=2.8×10-9。CaCl2溶液与Na2CO3溶液混合可形成CaCO3沉淀，现将等体积的CaCl2溶液与Na2CO3溶液混合，若Na2CO3溶液的浓度为2×10-4mol/L ，则生成沉淀所需CaCl2溶液的最小浓度为       _______________mol/L。
（5）以二甲醚（CH3OCH3）、空气、H2SO4为原料，铂为电极可构成燃料电池，其工作原理与甲烷燃料电池的原理相似。请写出该电池负极上的电极反应式：         。
（1）①1/ 6或0.17     ②<1 （填0<a/b<1亦可）    ③<    
（2）CH3OH(l)+ O2(g) ＝ CO(g) + 2H2O(l)  ΔH＝﹣442.8 kJ∕mol  
（3）c(Na+)> c(HC2O4-)> c(H+)> c(C2O42-) > c(OH-)    （4）5.6×10—5
（5）CH3OCH3-12e—+3H2O=3CO2+12H+

试题分析：（1）①、平衡时CO的物质的量为1.6mol，则：
CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g），
开始（mol）：2      1        0        0
变化（mol）：0.4    0.4      0.4      0.4
平衡（mol）：1.6    0.6      0.4      0.4
该反应前后气体体积不变，故利用物质的量代替浓度计算平衡常数，故900℃时该反应平衡常数k===0.17。
②由于CO与H2的化学计量数相等都为1，所以当两者物质的量相等时二者转化率相等．要使CO转化率大于H2的转化率，则增大H2的物质的量，即a/b 的值小于1，
③由①900℃时，该反应的平衡常数为0.17，实验4，在900℃时，在此容器中加入CO、H2O、CO2、H2均为1mol，则此时浓度商Qc=1，大于平衡常数0.17，故反应向逆反应进行，所以V正＜V逆，
（2）①2CH3OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+4H2O（g）△H=－1275.6kJ·mol－1
②2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）△H=－566.0kJ·mol－1
③H2O（g）=H2O（l）△H=－44.0kJ·mol－1
依据盖斯定律①-②+③×4得：2CH3OH（l）+2O2（g）=2CO（g）+4H2O（l）△H=－885.6KJ·mol－1；
即CH3OH（l）+O2（g）="CO" （g）+2H2O（l）△H=－442.8KJ·mol－1；
（3）向10mL 0.01mol?L-1 H2C2O4溶液中滴加10mL 0.01mol·L-1 NaOH溶液，二者恰好反应，所得溶液为NaHC2O4溶液，在该溶液中，直接电离出的Na＋和HC2O4－浓度最大，NaHC2O4溶液显酸性，说明HC2O4－的电离程度大于水解，所以c(Na+)＞c(HC2O4－)，c(H+)＞ c(OH－)。，溶液中水电离生成氢离子，故c(H+)＞c(C2O42－)，溶液呈酸，电离产生的c（C2O42－）原大于 c(OH－)。，溶液中离子浓度c(Na+)> c(HC2O4－)> c(H+)> c(C2O42－) > c(OH－)。
（4）Na2CO3溶液的浓度为1×10-4mol·L－1，等体积混合后溶液中c（CO32－）=×2×10-4mol·L－1=1×10-4mol·L－1，根据Ksp=c（CO32－）·c（Ca2＋）=2.8×10-9可知，钙离子最小浓度c（Ca2＋）=mol·L－1=2.8×10-5mol·L－1，原溶液CaCl2溶液的最小浓度为混合溶液中c（Ca2＋）的2倍，故原溶液CaCl2溶液的最小浓度为2×2.8×10-5mol·L－1=5.6×10—5mol·L－1。
（5）反应本质是二甲醚的燃烧，原电池负极发生氧化反应，二甲醚在负极放电，正极反应还原反应，氧气在正极放电．二甲醚放电生成二氧化碳与氢离子，电极反应式为 CH3OCH3-12e－+3H2O=2CO2+12H＋。
练习册系列答案
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已知各破坏1 mol N≡N键、H—H键和N—H键分别需要吸收的能量为946 kJ、436 kJ、391 kJ。计算1 mol N2(g)和3 mol H2(g)完全转化为NH3(g)的能量变化理论值为   。
2013年初,雾霾天气多次肆虐我国中东部地区。其中,汽车尾气和燃煤尾气是造成空气污染的原因之一。
(1)汽车尾气净化的主要原理为:2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g)。在密闭容器中发生该反应时,c(CO2)随温度(T)、催化剂的表面积(S)和时间(t)的变化曲线,如图所示。

据此判断:
①该反应的ΔH　　0(填“>”或“<”)。 
②在T2温度下,0～2 s内的平均反应速率v(N2)=　　　　。 
③当固体催化剂的质量一定时,增大其表面积可提高化学反应速率。若催化剂的表面积S1>S2,在上图中画出c(CO2)在T1、S2条件下达到平衡过程中的变化曲线。
④若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行,下列示意图正确且能说明反应在进行到t1时刻达到平衡状态的是　　　　(填代号)。 


(2)直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题。
①煤燃烧产生的烟气含氮的氧化物,用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。
例如:
CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)     ΔH1="-867" kJ/mol
2NO2(g)N2O4(g)   ΔH2="-56.9" kJ/mol
写出CH4(g)催化还原N2O4(g)生成N2(g)和H2O(g)的热化学方程式:　                 。 
②将燃煤产生的二氧化碳回收利用,可达到低碳排放的目的。如图是通过人工光合作用,以CO2和H2O为原料制备HCOOH和O2的原理示意图。催化剂b表面发生的电极反应式为　                   。 
（1）如图表示金刚石、石墨在相关反应过程中的能量变化关系。
写出石墨转化为金刚石的热化学方程式                    。

(2)已知:Ti(s)+2Cl2(g)TiCl4(l)ΔH="-804.2" kJ/mol
2Na(s)+Cl2(g)="2NaCl(s)" ΔH="-882.0" kJ/mol
Na(s)="Na(l)" ΔH="+2.6" kJ/mol
则TiCl4(l)+4Na(l)=Ti(s)+4NaCl(s)的ΔH=   kJ/mol。
(3)已知:
①2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g)ΔH="-a" kJ/mol
②CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l)ΔH="-b" kJ/mol
③H2O(g)=H2O(l) ΔH="-c" kJ/mol则:2CO(g)+O2(g)2CO2(g)的ΔH=    kJ/mol。
(4)工业上在催化剂作用下可利用CO合成甲醇:CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g),下图表示反应过程中能量的变化情况。

在图中,曲线   (填“a”或“b”)表示使用了催化剂;该反应属于   (填“吸热”或“放热”)反应。
苯乙烯是现代石油化工产品中最重要的单体之一。在工业上，苯乙烯可由乙苯和CO2
催化脱氢制得。总反应原理如下：
   △H
回答下列问题：
（1）乙苯在CO2气氛中的反应可分两步进行：
△H1=＋117.6kJ·mol－1
H2 (g)＋CO2 (g)CO (g)＋H2O (g) △H2=＋41.2kJ·mol－1
由乙苯制取苯乙烯反应的             。
（2）在温度为T1时，该反应的平衡常数K=0.5mol/L。在2L的密闭容器中加入乙苯与CO2，反应到某时刻测得混合物中各组分的物质的量均为1.0mol。
①该时刻化学反应          （填“是”或“不是”）处于平衡状态；
②下列叙述能说明乙苯与CO2在该条件下反应已达到平衡状态的是          （填正确答案编号）；
a．正、逆反应速率的比值恒定     b．c(CO2)=c(CO)
c．混合气体的密度不变                    d．CO2的体积分数保持不变
③若将反应改为恒压绝热条件下进行，达到平衡时，则乙苯的物质的量浓度     （填正确答案编号）
A．大于0.5mol/LB．小于0.5mol/L
C．等于0.5mol/LD．不确定
（3）在温度为T2时的恒容器中，乙苯、CO2的起始浓度分别为2.0mol/L和3.0mol/L，设反应平衡后总压强为P、起始压强为，则反应达到平衡时苯乙烯的浓度为      ，           （均用含、P的表达式表示）。
（4）写出由苯乙烯在一定条件下合成聚苯乙烯的化学方程式                       。
研究CO2的利用对促进低碳社会的构建具有重要的意义。
(1)将CO2与焦炭作用生成CO，CO可用于炼铁等。
①已知：Fe2O3(s)＋3C(石墨)=2Fe(s)＋3CO(g)　ΔH1＝＋489.0 kJ·mol－1
C(石墨)＋CO2(g)=2CO(g)　ΔH2＝＋172.5 kJ·mol－1
则CO还原Fe2O3的热化学方程式为___________________________
②利用燃烧反应可设计成CO/O2燃料电池(以KOH溶液为电解液)，写出该电池的负极反应式___________________________________________
(2)某实验将CO2和H2充入一定体积的密闭容器中，在两种不同条件下反应：
CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　  ΔH＝－49.0 kJ·mol－1

测得CH3OH的物质的量随时间变化如上图所示，回答问题：
①下列措施中能使n(CH3OH)/n(CO2)增大的是________。
A．升高温度B．充入He(g)使体系压强增大
C．将H2O(g)从体系中分离D．再充入1 mol CO2和3 mol H2
②曲线Ⅰ、Ⅱ对应的平衡常数大小关系为KⅠ________KⅡ(填“大于”“等于”或“小于”)。
③一定温度下，在容积相同且固定的两个密闭容器中，按如下方式投入反应物，一段时间后达到平衡。
容器
甲
乙
反应物投入量
1 mol CO2、3 mol H2
a mol CO2、b mol H2、c mol CH3OH(g)、c mol H2O(g)
 
若甲中平衡后气体的压强为开始时的，要使平衡后乙与甲中相同组分的体积分数相等，且起始时维持反应逆向进行，则c的取值范围为________。
(3)用0.10 mol·L－1盐酸分别滴定20.00 mL 0.10 mol·L－1的NaOH溶液和20.00 mL 0.10 mol·L－1氨水所得的滴定曲线如下：

请指出盐酸滴定氨水的曲线为________(填“A”或“B”)，请写出曲线a点所对应的溶液中各离子浓度由大到小的排列顺序________。
氨是氮循环过程中的重要物质,氨的合成是目前普遍使用的人工固氮方法。
(1)根据图1提供的信息,写出该反应的热化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,在图1中曲线　　　　　　　(填“a”或“b”)表示加入铁触媒的能量变化曲线。 

(2)在恒容容器中,下列描述中能说明上述反应已达平衡的是　　　　。 
A.3v(H2)正=2v(NH3)逆
B.单位时间内生成n mol N2的同时生成2n mol NH3
C.混合气体的密度不再改变
D.容器内压强不随时间的变化而变化
(3)一定温度下,向2 L密闭容器中充入1 mol N2和3 mol H2,保持体积不变,0.5 min后达到平衡,测得容器中有0.4 mol NH3,则平均反应速率v(N2)=　　　　　　,该温度下的平衡常数K=　　　　　　　。若升高温度,K值变化　　　　(填“增大”、“减小”或“不变”)。 
(4)为了寻找合成NH3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(N2)/n(H2)
p(MPa)
ⅰ
450
1/3
1
ⅱ
　 
　 
10
ⅲ
480
　 
10
 
A.请在上表空格中填入剩余的实验条件数据。
B.根据反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的特点,在给出的坐标图2中,画出其在1 MPa和10 MPa条件下H2的转化率随温度变化的趋势曲线示意图,并标明各条曲线的压强。
近几年，大气污染越来越严重，雾霾天气对人们的生活、出行、身体健康产生许多不利的影响。汽车尾气是主要的大气污染源。降低汽车尾气危害的方法之一是在排气管上安装催化转化器，发生的反应为：

则,△H=__________kJ（用含a、b、c、d的式子表示）。
（2）某温度下，向容积为1L的容器中充人3 mol NO和1 mol CO, NO的转化率随时间的变化如下图所示。

回答下列问题：
①该温度下，化学平衡常数K=___________，平衡时CO的转化率为__________。
②A点的逆反应速率逆(CO)___________B点的逆反应速率(NO)（填“>”、“<”或“=”）。
③下列图像正确且能表明在时间T1时刻反应一定处于平衡状态的是__________。

如果该反应达平衡后，降低温度，平衡常数增大，则△H___________0（填“>”、“< ”或“=”）
④达平衡后，将容器的容积扩大一倍，下列说法正确的是
A．平衡向正反应方向移动B．CO的体积分数增大
C．平衡常数减小D．一氧化碳的浓度增大
（15分）资源化利用二氧化碳不仅可减少温室气体的排放，还可重新获得燃料或重要工业产品。
（1）以CO2与NH3为原料可合成化肥尿素[CO(NH2)2]。已知：
①2NH3（g）＋ CO2（g）＝ NH2CO2NH4（s）    △H ＝ -159.47 kJ·mol-1
②NH2CO2NH4（s）＝ CO(NH2)2（s）＋ H2O（g） △H ＝ +116.49 kJ·mol-1
③H2O（l）＝ H2O（g） △H ＝+88.0 kJ·mol-1
试写出NH3和CO2合成尿素和液态水的热化学方程式                           。
（2）在一定条件下，二氧化碳转化为甲烷的反应如下：
CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)  ΔH＜0
①向一容积为2L的恒容密闭容器中充入一定量的CO2和H2，在300℃时发生上述反应，达到平衡时各物质的浓度分别为CO2：0.2mol·L—1，H2：0.8mol·L—1，CH4：0.8mol·L—1，H2O：1.6mol·L—1，起始充入CO2和H2的物质的量分别为         、          。CO2的平衡转化率为              。
②现有两个相同的恒容绝热（与外界没有热量交换）密闭容器I、II，在I中充入1 molCO2,和4 molH2，在II中充入1 mol CH4和2 mol H2 O(g) ，300℃下开始反应。达到平衡时，下列说法正确的是                （填字母）。
A．容器I、II中正反应速率相同
B．容器I、II中CH4的物质的量分数相同
C．容器I中CO2的物质的量比容器II中的多
D．容器I中CO2的转化率与容器II中CH4的转化率之和小于1
（3）华盛顿大学的研究人员研究出一种方法，可实现水泥生产时CO2零排放，其基本原理如图所示：

①上述生产过程的能量转化方式是       。
②上述电解反应在温度小于900℃时进行碳酸钙先分解为CaO和CO2，电解质为熔融碳酸钠，则阳极的电极反应式为               ，阴极的电极反应式为                          。

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