题目内容

CO2和CO是工业排放的对环境产生影响的废气。
（1）以CO2与NH3为原料合成化肥尿素的主要反应如下：
①2NH3(g)＋CO2(g)＝NH2CO2NH4(s)；ΔH＝－159.47 kJ·mol－1
②NH2CO2NH4(s)＝CO(NH2)2(s)＋H2O(g)；ΔH＝a kJ·mol－1
③2NH3(g)＋CO2(g)＝CO(NH2)2(s)＋H2O(g)；ΔH＝－86.98 kJ·mol－1
则a为            。
（2）科学家们提出用工业废气中的CO2制取甲醇：CO2+3H2CH3OH+H2O。制得的CH3OH可用作燃料电池的燃料。

①在KOH介质中，负极的电极反应式为_________________________________。
②作介质的KOH可以用电解K2SO4溶液的方法制得。则KOH在_______出口得到,阳极的电极反应式是：_____________________________________。
（3）利用CO与H2反应可合成CH3OCH3。
已知：3H2(g) + 3CO(g)  CH3OCH3(g) + CO2(g)，ΔH＝-247kJ/mol
在一定条件下的密闭容器中，该反应达到平衡，要提高CO的转化率，可以采取的措施是           .

A．低温高压；B．加入催化剂；C．体积不变充入氦气；D．增加CO的浓度；E．分离出二甲醚
（4）CH3OCH3也可由CH3OH合成。已知反应2CH3OH(g)  CH3OCH3(g) + H2O(g)，在某温度下，在1L密闭容器中加入CH3OH ，反应到10分钟时达到平衡，此时测得各组分的浓度如下：
物质
CH3OH
CH3OCH3
H2O
浓度/（mol·L－1）
0.01
0.2
0.2
 
①0-10 min内反应速率v(CH3OH) ＝               。
②该温度下的平衡常数为              。
③若平衡后，再向容器中再加入0.01mol CH3OH和0.2mol CH3OCH3，此时正、逆反应速率的大小：
v正        v逆 （填“>”、“<”或“＝”)。

（1）+72.49kJ．mol－1  （2分）
（2）①CH3OH -6e-+8OH-=CO32-+6H2O（2分）
②D （2分）4OH- + 4e- = 2H2O + O2↑ （2分）
（3）AE （2分）
（4）①0.04 mol·L-1·min-1（2分）②  400（2分） ③ ＞ （2）

解析试题分析：（1）依据热化学方程式和盖斯定律①+②=③，得到-159.47KJ/mol+a=-86.98KJ/mol，a=+72.49KJ/mol；
（2）①甲醇作燃料制成的燃料电池生成的CO2被碱溶液吸收生成K2CO3，总反应式为：2CH3OH+4KOH+3O2=2K2CO3+6H2O,所以甲醇在负极失去电子，负极的电极反应式为：2CH3OH-12e- +16OH- =2CO32- +12H2O，正极则为：3O2+12e-+6H2O=12OH-
②电解K2SO4溶液实质就是电解水，阳极水电离的OH-失去电子被氧化，阳极产生大量H+，SO42-通过阴离子交换膜到达阳极，从A口出得到硫酸，阳极电极反应式为：4OH- + 4e- = 2H2O + O2↑；而阴极水电离得H+得到电子被还原，所以会有大量OH-生成，K+通过阳离子交换膜进入阴极，在D口出得到KOH，阴极反应式为:4H++ 4e- =2H2↑。
（3）由反应可知正反应为放热、前后气体系数减少的反应，所以增大压强、降低温度有利于正反应提高CO的转化率，所以A可行；加入催化剂只能加快反应速率，不能改变平衡，B不可行；体积不变充入氦气不改变各参加反应气体的浓度，不会改变平衡，因此C项不能提高CO转化率；增加CO的浓度能使平衡正向移动，但是CO的转化率反而降低；E项分离出生成物二甲醚，可以使反应正向移动，所以能提高CO的转化率，所以E可行；故选AE。
（4）根据表中数据有：2CH3OH(g)  CH3OCH3(g) + H2O(g)
初始浓度（mol/L）：     0.41            0           0
转化浓度（mol/L）：      0.4             0.2        0.2
平衡浓度（mol/L）：      0.01            0.2        0.2
所以①0-10 min内反应速率v(CH3OH) ＝0.4 mol/L÷10min=0.04 mol·L-1·min-1
②该温度下的平衡常数K=0.2×0.2÷0.012 =400
③因为此平衡时，容器中有0.01mol CH3OH和0.2mol CH3OCH3 、0.2mol H2O，若恒温恒容下再向容器中再加入同样的0.01mol CH3OH和0.2mol CH3OCH3、0.2mol H2O，则达到等效平衡，平衡不移动。但是只加入0.01mol CH3OH和0.2mol CH3OCH3 则不能达到等效平衡，平衡向正反应方向移动，所以此时v正>v逆 。
考点：本题考查的是化学反应与能量、电化学基础、化学反应速率与平衡等知识的综合。

练习册系列答案
相关题目

请用适当的化学用语填空。
（1）Na2CO3水解的离子方程式：                               ；
（2）H2S电离方程式：                                        ；
（3）AlCl3水解的离子方程式：                                 ；
（4）在25℃、101 kPa下，l g甲烷完全燃烧生成CO2和液态水时放热55．6 kJ热量，写出表示甲烷燃烧热的热化学方程式：                               ；
（5）碱性氢氧燃料电池的两极电极方程式
负极：                               ；
正极：                               。
（6）写出NaHCO3溶液中的离子浓度关系
c(H+)+c(Na+)=                               ；
c(Na+)=                               。

能源是制约国家发展进程的因素之一。甲醇、二甲醚等被称为2 1世纪的绿色能源，工业上利用天然气为主要原料与二氧化碳、水蒸气在一定条件下制备合成气（CO、H2），再制成甲醇、二甲醚。
（1）工业上，可以分离合成气中的氢气，用于合成氨，常用醋酸二氨合亚铜
[Cu（NH3）2Ac]溶液（Ac=CH3COO－）（来吸收合成气中的一氧化碳，其反虚原理为：
[Cu（NH3）2Ac]（aq）+CO+NH3[Cu（NH3）3]Ac?CO（aq）（△H＜0）
常压下，将吸收一氧化碳的溶液处理重新获得[Cu（NH3）2]AC溶液的措施是         ；
（2）工业上一般采用下列两种反应合成甲醇：
反应a：CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g） △H＝－49.0kJ/mol
反应b：CO（g）+2H2（g）CH3OH（g） △H<0
①对于反应a，某温度下，将4.0 mol CO2（g）和12.0 mol H2（g）充入容积为2L的密闭容器中，反应到达平衡时，测得甲醇蒸气的体积分数为30%，则该温度下反应的平衡常数为    ；
②对于反应b，某温度下，将1.0mol CO（g）和2．0 mol H2（曲充入固定容积的密闭容器中，反应到达平衡时，改变温度和压强，平衡体系中CH3OH的物质的量分数变化情况如图所示，温度和压强的关系判断正确的是         ；（填字母代号）

A．p3>p2，T3>T2
B．p2>p4，T4>T2
C．p1>p3，T1>T3
D．p1>p4，T2>T3
（3）CO可以合成二甲醚，二甲醚可以作为燃料电池的原料，化学反应原理为：
CO（g）+4H2（g）CH3OCH3（g）+H2O（g）  △H<0
①在恒容密闭容器里按体积比为1:4充入一氧化碳和氢气，一定条件下反应达到平衡状态。当改变反应的某一个条件后，下列变化能说明平衡一定向正反应方向移动的是       ；
A．逆反应速率先增大后减小
B．正反应速率先增大后减小
C．反应物的体积百分含量减小
D．化学平衡常数K值增大
②写出二甲醚碱性燃料电池的负极电极反应式         ；
③己知参与电极反应的电极材料单位质量放出电能的大小称为该电池的比能量。关于二甲醚碱性燃料电池与乙醇碱性燃料电池，下列说法正确的是         （填字母）
A．两种燃料互为同分异构体，分子式和摩尔质量相同，比能量相同
B．两种燃料所含共价键数目相同，断键时所需能量相同，比能量相同
C．两种燃料所含共价键类型不同，断键时所需能量不同，比能量不同
（4）已知l g二甲醚气体完全燃烧生成稳定的氧化物放出的热量为31.63 kJ，请写出表示二甲醚燃烧热的热化学方程式                    。

氮是地球上含量最丰富的一种元素，氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用。请回答下列问题：
（1）右图是1 mol NO2和1mol CO反应生成CO2和NO过程中能量变化示意图，请写出NO2和CO反应的热化学方程式                     。
（2）在0.5L的密闭容器中，一定量的氮气和氢气进行如下化学反应：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)△H<0其化学平衡常数K与温度t的关系如右表：请完成下列问题；

t/℃
200
300
400
K
K1
K2
0.5
 
①试比较K1、K2的大小，K1____K2（填写“>”、“=”或“<”）
②下列各项能作为判断该反应达到化学平衡状态的依据是____一（填序号字母）
a．容器内N2、H2、NH3的浓度之比为1：3：2
b．v（N2）正=3v（H2）逆
c．容器内压强保持不变
d．混合气体的密度保持不变
③400℃时，反应2NH3(g) N2(g)+3H2(g)的化学平衡常数的值为       。当测得NH3和N2、H2的物质的量分别为3mol和2mol、1mol时，则该反应的v（N2）正 __          v（N2）逆（填写“>”、“=”或“<”=）

氮是一种地球上含量丰富的元素，氮及其化合物的研究在生产、生活中有着重要意义。
（1）下图是1 mol NO2和1 mol CO反应生成CO2和NO过程中能量变化示意图，写出NO2和CO反应的热化学方程式                                 。

（2）已知：N2(g)+ O2(g)＝2 NO(g) △H＝＋180 kJ ? mol-1
2NO(g)+2 CO(g)＝N2(g) + 2 CO2(g) △H＝－746 kJ ? mol-1
则反应CO(g) +O2(g)＝CO2(g)的 △H＝         kJ ? mol-1。
（3）在一固定容积为2L的密闭容器内加入0.2 mol的N2和0.6 mol的H2，在一定条件下发生如下反应： N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) △H ＜0， 若第5分钟时达到平衡，此时测得NH3的物质的量为0.2 mol，平衡时H2的转化率为     。
（4）在固定体积的密闭容器中，1.0×103 kPa时，发生反应 N2(g)+3H2(g)2NH3(g)  △H＜0，其平衡常数K与温度T的关系如下表：

T/K
298
398
498
平衡常数K
51
K1
K2
 
① K1      K2（填写“＞”、“＝”或“＜”）
②下列各项能说明上述合成氨反应一定达到平衡状态的是       （填字母）。
a、容器内N2、H2、NH3的浓度之比为1:3:2
b、NH3的浓度保持不变
c、容器内压强保持不变
d、混合气体的密度保持不变

工业上用CO生产燃料甲醇。一定温度和容积条件下发生反应：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。图1表示反应中的能量变化；图2表示一定温度下，在体积为1L的密闭容器中加入2mol H2和一定量的CO后，CO和CH3OH(g)的浓度随时间变化。

请回答下列问题：
（1）在“图1”中，曲线  (填“a”或“b”)表示使用了催化剂；没有使用催化剂时，在该温度和压强条件下反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的△H=        。
（2）下列说法正确的是     
A．起始充入的CO的物质的量为1mol
B．增加CO的浓度，H2的转化率会增大
C．容器中压强恒定时，反应达到平衡状态 
（3）从反应开始到建立平衡，v(CO)=       ；达到平衡时，c(H2)=     ，该温度下CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)的化学平衡常数为             。达到平衡后若保持其它条件不变，将容器体积压缩为0.5L，则平衡          移动 (填“正向”、“逆向”或“不”)。
（4）已知CH3OH(g)＋3/2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(g)；ΔH＝－193kJ/mol
又知H2O(l)= H2O(g)；ΔH＝＋44 kJ/mol，请写出32g的CH3OH(g)完全燃烧生成液态水的热化学方程式                            。

“富煤、贫油、少气”是我国能源发展面临的现状。随着能源的日益紧张，发展“煤化工”对我国能源结构的调整具有重要意义。下图是煤化工产业链之一。

“洁净煤技术”研究在世界上相当普遍，科研人员通过向地下煤层气化炉中交替鼓入空气和水蒸气的方法，连续产出热值很高的煤炭合成气，其主要成分是CO和H2。CO和H2可作为能源和化工原料，应用十分广泛。
（1）已知：C(s)+O2(g)=CO2(g)            ΔH1＝－393.5 kJ·mol–1          ①
C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)      ΔH2＝＋131.3 kJ·mol–1          ②
则反应CO(g)+H2(g) +O2(g)= H2O(g)+CO2(g)，ΔH= _________kJ·mol–1。在标准状况下，33.6 L的煤炭合成气(设全部为CO和H2)与氧气完全反应生成CO2和H2O，反应中转移______mole－。
（2）在一恒容的密闭容器中，由CO和H2合成甲醇：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)
①下列情形能说明上述反应已达到平衡状态的是_______
a．体系压强保持不变
b．密闭容器中CO、H2、CH3OH(g)3种气体共存
c．CH3OH与H2物质的量之比为1:2
d．每消耗1 mol CO的同时生成2molH2
②CO的平衡转化率(α)与温度、压强的关系如图所示。

A、B两点的平衡常数_____(填“前者”、“后者”或“一样”)大；达到A、C两点的平衡状态所需的时间tA      tC(填“大于”、“小于”或“等于”)。
在不改变反应物用量的情况下，为提高CO的转化率可采取的措施是_____________(答出两点即可)。
（3）工作温度650℃的熔融盐燃料电池，是用煤炭气(CO、H2)作负极燃气，空气与CO2的混合气体为正极燃气，用一定比例的Li2CO3和Na2CO3低熔点混合物做电解质，以金属镍(燃料极)为催化剂制成的。负极的电极反应式为：CO + H2－4e－ + 2CO32－= 3CO2+H2O；则该电池的正极反应式为____________。

生物质能是一种洁净、可再生能源。生物质气(主要成分为 CO、CO2、H2等)与H2混合，催化合成甲醇和二甲醚（CH3OCH3）及许多烃类物质等，是生物质能利用的方法之一.
（1）已知碳的气化反应在不同温度下平衡常数的对数值（lgK）如下表:

反应：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)，该反应的△H________0（选填：“＞”、“＜”、“＝”）；在900K时，该反应平衡常数的对数值（lgK）=_____________.
（2）甲醇是一种重要的能源和化工原料，工业上合成甲醇的反应为：CO+2H2?CH3OH．现已知：H2(g)、CO(g)、CH3OH(l)的燃烧热ΔH分别为-285.8KJ/mol、-283.0KJ/mol和-726.5KJ/mol。则：CH3OH不完全燃烧生成CO和液态H2O的热化学反应方程式                        .
（3）在一定温度、压强和催化条件下，工业上用CO和H2反应生成二甲醚，同时产生一种参与大气循环的无机物。则该反应的化学反应方程式为：                        ．
（4）下图左为绿色电源“二甲醚燃料电池”的工作原理示意图．a电极上发生反应的电极反应式为                                  .

（5）连接下图右装置的电源为（4）问中的二甲醚燃料电池。接通电源一段时间后，观察到装置中电解质溶液颜色由无色变为蓝色，并逐渐加深。则该装置中的Cu电极应与二甲醚燃料电池中      电极（填a或b）相连。通电时发生反应的总的离子反应方程式为：                    .

化学反应中一定伴随着能量的变化，化学能在实际生产生活中的应用将越来越广泛。
（1）利用氢气可以制取工业原料乙酸。已知：
①CH3COOH(l)+2O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l)  △H1 = －870.3kJ／mo1
②C(s)+O2(g)=CO2(g) △H 2= －393.5kJ／mo1
③H2(g) + 1/2O2(g)=H2O(l)  △H 3= －285.8kJ／mo1
试利用上述信息计算下述反应的反应热：
2C(s)+2H2(g)+O2(g)=CH3COOH(l)   △H=             。
（2）科学家可用焓变和熵变来判断化学反应进行的方向，下列都是能自发进行的化学反应，其中是吸热反应且反应后熵增的为         （填字母）。

A．2Na+2H2O=2NaOH+H2↑B．3Fe+2O2=Fe3O4
C．(NH4)2CO3=NH4HCO3+NH3↑D．NaOH+HCl=NaCl+H2O
（3）实验室可以利用下图装置进行中和热测定。回答下列问题：

①请指出该装置还缺少的仪器是                     ；
②两烧杯间填满碎泡沫塑料的作用是                 ；
③若向三份等体积、等物质的量浓度的NaOH溶液中分别加入稀醋酸、浓硫酸、稀硝酸至恰好完全反应，并将上述过程中放出的热量分别记为Ql、Q2、Q3。则三者的大小关系是                 （由大到小）。

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