题目内容

为了减少CO对大气的污染,某研究性学习小组拟研究CO和H2O反应转化为绿色能源H2。已知:
2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)   △H=-566kJ·moL-1
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)   △H=-483.6KJ·moL-1
H2O (g)=H2O(l)         △H=-44.0KJ·moL-1
(1)氢气的标准燃烧热△H=           kJ·moL-1
(2)写出CO和H2O(g)作用生成CO2和H2的热化学方程式                 
(3)往 1L体积不变的容器中加入1.00mol CO和1.00mol H2O(g),在t℃时反应并达到平衡,若该反应的化学平衡常数K=1,则t℃时CO的转化率为       ;反应达到平衡后,升高温度,此时平衡常数将      (填“变大”、“不变”或“变小”),平衡将向        (填“正”或“逆”)方向移动。
(4)在CO和H2O反应转化为绿色能源H2中,为了提高CO的转化率,可采取的措施是        
A.增大的CO浓度B.增大的H2O(g)浓度C.使用催化剂D.降低温度
(共11分)(1)-285.8(2分)
(2)CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) △H=-41.2kJ/mol(3分)
(3)50%(2分);变小(1分);逆(1分)  (4)BD(2分)

试题分析:(1)通常条件下,1mol氢气完全燃烧生成液态水放出的热量为氢气的燃烧热。已知反应①2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)  △H=-483.6KJ·moL-1、②H2O (g)=H2O(l) △H=-44.0KJ·moL-1,则根据盖斯定律可知,①×+②即得到反应H2(g)+O2(g)=H2O(g),所以该反应的△H=-483.6KJ?moL-1÷2+-44.0KJ·moL-1=-285.8KJ?moL-1,即氢气的标准燃烧热△H=-285.8KJ?moL-1
(2)已知反应①2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)   △H=-566kJ·moL-1、②2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)   △H=-483.6KJ·moL-1,则根据盖斯定律可知,(①-②)÷2即得到反应CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ,所以该反应的分液△H=(-566kJ·moL-1+483.6KJ·moL-1)÷2=-41.2kJ/mol。(3)(3)令参加反应的CO的物质的量浓度为nmol/L,则:
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)
起始浓度(mol/L)1      1         0      0
转化浓度(mol/L)n      n          n      n
平衡浓度(mol/L)1-n  1-n      n      n
所以根据平衡常数可知K==1
解得n=0.5mol/L
所以t℃时CO的转化率为×100%=50%
由(2)可知该反应正反应是放热反应,升高温度平衡向逆反应移动,平衡常数变小。
(4)A、增大的CO浓度,平衡向正反应移动,但CO的转化率降低,故A错误;B、增大的H2O(g)浓度,平衡向正反应移动,但CO的转化率增大,故B正确;C、使用催化剂加快反应速率,平衡不移动,CO转化率不变,故C错误;D、降低温度平衡向正反应移动,但CO的转化率增大,故D正确,答案选BD。
练习册系列答案
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Ⅰ.甲醇是一种新型的能源。
(1)合成气(组成为H2和CO)是生产甲醇的重要原料,请写出由焦炭和水在高温下制取合成气的化学方程式           
(2)已知H2(g)、CO(g)和CH3OH(l)的燃烧热△H分别为-285.8kJ·mol-1、-283.0kJ·mol-1和-726.5kJ·mol-1,则甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为      
(3)在容积为l L的密闭容器中,由CO和H2合成甲醇。在其他条件不变的情况下,考查温度对反应的影响,实验结果如下图所示(注:T1、T2均大于300℃);

下列说法正确的是       (填序号)
A.温度为T1时,从反应开始到平衡,生成甲醇的平均速率为v(CH3OH)=(mol·L-1·min-1)
B.该反应在T1时的平衡常数比T2时的大
C.该反应为吸热反应
D.处于A点的反应体系从T1变到T2,达到平衡时减小
(4)在T1温度时,将1 mol CO和2mol H2充入一密闭恒容容器中,充分反应达到平衡后,若CO转化率为a,则容器内的压强与起始压强之比为          
(5)在直接以甲醇为燃料的电池中,电解质溶液为碱性,负极的反应式为        ;假设原电解质为NaOH,且电池工作一段时间后溶质只有Na2CO3,此时溶液中各离子浓度大小关系为          
Ⅱ.已知Ksp(AgCl)=1.56×10-10,Ksp(AgBr)=7.7×10-13,Ksp(Ag2CrO4)=9×10-11。某溶液中含有C1-, Br-和CrO42-,浓度均为0.010mo1·L-1,向该溶液中逐滴加入0.010mol·L-1的AgNO3溶液时,三种阴离子产生沉淀的先后顺序为        
尿素(H2NCONH2)是一种非常重要的高氮化肥,在工农业生产中有着非常重要的地位。
(1)工业上合成尿素的反应如下:
2NH3(l)+CO2(g)H2O(l)+H2NCONH2(l)  △H=-103.7 kJ·mol-1
下列措施中有利于提高尿素的生成速率的是           
A.采用高温
B.采用高压
C.寻找更高效的催化剂
D.减小体系内CO2浓度
(2)合成尿素的反应在进行时分为如下两步:
第一步:2NH3(l)+CO2(g) H2NCOONH4(氨基甲酸铵)(l) △H1
第二步:H2NCOONH4(l) H2O(l)+H2NCONH2(l)  △H2
某实验小组模拟工业上合成尿素的条件,在一体积为0.5 L密闭容器中投入4 mol氨和l mol二氧化碳,实验测得反应中各组分随时间的变化如下图I所示:

①已知总反应的快慢由慢的一步决定,则合成尿素总反应的快慢由第    步反应决定,总反应进行到   min时到达平衡。
②第二步反应的平衡常数K随温度的变化如上图II所示,则△H2    0(填“>” “<” 或 “=”)
(3)在温度70-95℃时,工业尾气中的NO、NO2可以用尿素溶液吸收,将其转化为N2
①尿素与NO、NO2三者等物质的量反应,化学方程式为
                                                            
②已知:N2(g)+O2(g)=2NO(g).△H=180.6 kJ·mol-1
N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) △H=-92.4 kJ·mol-1
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)  △H=-483.6 kJ·mol-1
则4NO(g)+4NH3(g)+O2(g)=4N2(g)+6H2O(g)  △H=    kJ·mol-1
(4)尿素燃料电池结构如上图III所示。其工作时负极电极反应式
可表示为                                                   。

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