题目内容

能源的开发、利用与人类社会的可持续发展息息相关,充分利用好能源是摆在人类面前的重大课题。
Ⅰ.已知:①Fe2O3(s)+3C(石墨)=2Fe(s)+3CO(g)   ΔH=a kJ·mol-1
②CO(g)+l/2O2(g)=CO2(g)    ΔH=b kJ·mol-1
③C(石墨)+O2(g)=CO2(g) ΔH=c kJ·mol-1
则反应4Fe(s)+3O2(g)=2Fe2O3(s)的焓变ΔH=       kJ·mol-1
Ⅱ.依据原电池的构成原理,下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是    (填序号)。
A.C(s)+CO2(g)=2CO(g) ΔH>0  B.NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l)  ΔH<0
C.2H2O(l)=2H2(g)+O2(g) ΔH>0  D.CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)    ΔH<0
若以稀硫酸为电解质溶液,则该原电池的正极反应式为                        
Ⅲ.氢气作为一种绿色能源,对于人类的生存与发展具有十分重要的意义。
(1)实验测得,在通常情况下,1 g H2完全燃烧生成液态水,放出142.9 kJ热量。则H2燃烧的热化学方程式为                                           
(2)用氢气合成氨的热化学方程式为N2(g)+3H2(g)2NH3(g)  ΔH=-92.4 kJ·mol-1
①一定条件下,下列叙述可以说明该反应已达平衡状态的是       
A.υ(N2)=υ(NH3)
B.各物质的物质的量相等
C.混合气体的物质的量不再变化
D.混合气体的密度不再变化
②下图表示合成氨反应达到平衡后,每次只改变温度、压强、催化剂中的某一条件,反应速率υ与时间t的关系。其中表示平衡混合物中的NH3的含量最高的一段时间是       。图中t3时改变的条件可能是        

③温度为T℃时,将4a mol H2和2a mol N2放入0.5 L密闭容器中,充分反应后测得N2的转化率为50%,则反应的平衡常数为                

Ⅰ.  6c-6b-2a Ⅱ.  D    O2+4H++4e=2H2O
Ⅲ.(1)2H2(g) +O2(g) = 2H2O(l)     △H=-571.6kJ/mol (2)① C  ②t2~t3   升高温度 ③(mol/L)-2

解析试题分析:Ⅰ(②+③)×6-①×2得反应4Fe(s)+3O2(g)=2Fe2O3(s)的焓变ΔH=(6c-6b-2a )kJ/mol. Ⅱ.若能共存原电池,则反应必须为氧化还原反应,且为放热反应。只有D符合条件。若以稀硫酸为电解质溶液,则该原电池的正极反应式为O2+4H++4e=2H2O。负极的电极式为CH4-8e-+2H2O= CO2+8H+。Ⅲ.(1)H2燃烧的热化学方程式为2H2(g) +O2(g) = 2H2O(l)    △H=-571.6kJ/mol;(2)①A.在任何时刻υ(N2):υ(NH3)=1:2,υ(NH3)=2υ(N2),若υ(N2)=υ(NH3),则υ(NH3)=2υ(NH3),反应未达到平衡。错误。B. 各物质的物质的量相等,此时仅是反应的一个极特殊的情况,可能达到平衡,也可能为达到平衡。错误。C. 若混合气体的物质的量不再变化,说明任何物质的消耗的浓度与产生的浓度不变,反应达到平衡。正确。D.若容器的容积不变,任何时刻混合气体的密度不再变化,不能说明反应达到平衡。若容器为恒压条件,混合气体的密度不再变化,说明反应达到平衡。反应条件不清楚,故不能说明反应是否达到平衡。错误。②从t0—t1反应平衡,在t1时刻增大压强,V、V都增大,V增大得多,平衡正向移动,到t2时刻达到新的平衡状态;在t2—t3保持该平衡;在t3时刻升高温度,V、V都增大,V增大得多,平衡逆向移动,达到t4时刻达到另一个新的平衡状态,在t4—t5保持该平衡;在t5时刻加入催化剂,V、V都增大,二者增大的相同,平衡没有发生移动。所以表示平衡混合物中的NH3的含量最高的一段时间是t2—t3。图中t3时改变的条件是升高温度。③在反应开始是n(H2)=4amol,n(N2)=2amol,由于平衡时N2的转化率为50%,所以此时n(N2)="1amol" ; n(H2)=amol,n(NH3)="2amol." 反应的平衡常数为(mol/L)-2.
考点:考查盖斯定律的应用、热化学方程式的书写、化学平衡状态的判断、外界条件对平衡的影响及化学平衡常数的计算等知识。

练习册系列答案
相关题目

CH4、H2、C都是优质的能源物质,它们燃烧的热化学方程式为:
①CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890.3 kJ·mol-1
②2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ·mol-1
③C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-393.5 kJ·mol-1
(1)在深海中存在一种甲烷细菌,它们依靠酶使甲烷与O2作用产生的能量存活,甲烷细菌使1 mol甲烷生成CO2气体与液态水,放出的能量________(填“>”“<”或“=”)890.3 kJ。
(2)甲烷与CO2可用于合成合成气(主要成分是一氧化碳和氢气):CH4+CO2=2CO+2H2,1 g CH4完全反应可释放15.46 kJ的热量,则:
①下图能表示该反应过程中能量变化的是________(填字母)。

②若将物质的量均为1 mol的CH4与CO2充入某恒容密闭容器中,体系放出的热量随着时间的变化如图所示,则CH4的转化率为________。

(3)C(s)与H2(g)不反应,所以C(s)+2H2(g)=CH4(g)的反应热无法直接测量,但通过上述反应可求出,C(s)+2H2(g)=CH4(g)的反应热ΔH=________。
(4)目前对于上述三种物质的研究是燃料研究的重点,下列关于上述三种物质的研究方向中可行的是________(填字母)。

A.寻找优质催化剂,使CO2与H2O反应生成CH4与O2,并放出热量
B.寻找优质催化剂,在常温常压下使CO2分解生成碳与O2
C.寻找优质催化剂,利用太阳能使大气中的CO2与海底开采的CH4合成合成气(CO、H2)
D.将固态碳合成为C60,以C60作为燃料

二甲醚(DME)被誉为“21世纪的清洁燃料”。由合成气制备二甲醚的主要原理如下:
① CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)         △H 1=-90.7 kJ·mol-1
② 2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)  △H 2=-23.5 kJ·mol-1
③ CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)      △H 3=-41.2kJ·mol-1
回答下列问题:
(1)则反应3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)的△H=   kJ·mol-1
(2)下列措施中,能提高CH3OCH3产率的有   
A.使用过量的CO          B.升高温度             C.增大压强 
(3)反应③能提高CH3OCH3的产率,原因是   
(4)将合成气以n(H2)/n(CO)=2通入1 L的反应器中,一定条件下发生反应:
4H2(g)+2CO(g) CH3OCH3(g)+H2O(g) △H,其CO的平衡转化率随温度、压强变化关系如图1所示,下列说法正确的是   
A.△H <0     
B.P1<P2<P3 
C.若在P3和316℃时,起始时n(H2)/n(CO)=3,则达到平衡时,CO转化率小于50%[
(5)采用一种新型的催化剂(主要成分是Cu-Mn的合金),利用CO和H2制备二甲醚。观察图2回答问题。催化剂中n(Mn)/n(Cu)约为   时最有利于二甲醚的合成。
(6)图3为绿色电源“二甲醚燃料电池”的工作原理示意图,a电极的电极反应式为   

图1                       图2                      图3     
(7)甲醇液相脱水法制二甲醚的原理是:CH3OH +H2SO4→CH3HSO4+H2O,
CH3 HSO4+CH3OH→CH3OCH3+H2SO4。与合成气制备二甲醚比较,该工艺的优点是反应温度低,转化率高,其缺点是   

利用太阳能分解水生成的氢气,在催化剂作用下氢气与二氧化碳反应生成甲醇,并开发出直接以甲醇为燃料的燃料电池。已知H2(g)、CO(g)和CH3OH(l)的燃烧热ΔH分别为-285.8 kJ·mol-1、-283.0 kJ·mol-1和-726.5 kJ·mol-1。请回答下列问题:
(1)用太阳能分解10 mol水消耗的能量是          kJ。
(2)液态甲醇不完全燃烧生成一氧化碳气体和液态水的热化学方程式为                                                                    
(3) 在容积为2 L的密闭容器中,由CO2和H2合成甲醇,反应式:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),在其他条件不变的情况下,考察温度对反应的影响,实验结果如下图所示(注:T1、T2均大于300 ℃):

①可逆反应的平衡常数表达式K=                
②下列说法正确的是            

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时的小  
C.该反应为放热反应 
D.处于A点的反应体系从T1变到T2,达到平衡时增大 
③在T1温度时,将1 mol CO2和3 mol H2充入一密闭恒容容器中,充分反应达到平衡后,若CO2的转化率为α,则容器内的压强与起始压强之比为                  
(4) 在直接以甲醇为燃料的燃料电池中,电解质溶液为酸性,总反应式为
2CH3OH + 3O2=2CO2+4H2O,则正极的反应式为                             
负极的反应式为                                                          。[来

我国工业上主要采用以下四种方法降低尾气中的含硫量:

方法1
燃煤中加入石灰石,将SO2转化为CaSO3,再氧化为CaSO4
方法2
用氨水将SO2转化为NH4HSO3,再氧化为(NH4)2SO4
方法3
高温下用水煤气将SO2还原为S
方法4
用Na2SO3溶液吸收SO2,再电解转化为H2SO4
 
(1)方法1中已知:① CaO(s)+CO2(g)=CaCO3(s)  ΔH=-178.3 kJ/mol
②CaO(s)+SO2(g)=CaSO3(s) ΔH=-402.0 kJ/mol 
③2CaSO3(s)+O2(g)=2CaSO4(s) ΔH=-2314.8 kJ/mol
写出CaCO3与SO2反应生成CaSO4的热化学方程式:____;此反应的平衡常数表达式为:_____。

(2)方法2中最后产品中含有少量(NH4)2SO3,为测定(NH4)2SO4的含量,分析员设计以下步骤:
①准确称取13.9 g 样品,溶解;
②向溶液中加入植物油形成油膜,用滴管插入液面下加入过量盐酸,充分反应,再加热煮沸;
③加入足量的氯化钡溶液,过滤;
④进行两步实验操作;
⑤称量,得到固体23.3 g,计算。
步骤②的目的是:_____。步骤④两步实验操作的名称分别为:  _____、_____。样品中(NH4)2SO4的质量分数:____(保留两位有效数字)。
(3)据研究表明方法3的气配比最适宜为0.75[即煤气(CO、H2的体积分数之和为90%)∶SO2烟气(SO2体积分数不超过15%)流量=30∶40]。用平衡原理解释保持气配比为0.75的目的是:_____。
(4)方法4中用惰性电极电解溶液的装置如图所示。阳极电极反应方程式为_____。

由于温室效应和资源短缺等问题,如何降低大气中的CO2含量并加以开发利用,引起了各国的普遍重视。目前工业上有一种方法是用CO2生产燃料甲醇。一定条件下发生反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),如图表示该反应进行过程中能量(单位为kJ·mol1)的变化。

(1)关于该反应的下列说法中,其△H     0。(填“大于”、“小于”或“等于”), 且在     (填“较高”或“较低”)温度下有利于该反应自发进行。
(2)该反应平衡常数K的表达式为               
(3)温度降低,平衡常数K            (填“增大”、“不变”或“减小”)。
(4)若为两个容积相同的密闭容器,现向甲容器中充入1 mol CO2(g)和3 molH2(g),乙容器中充入1mol CH3OH(g)和1 mol H2O(g),在相同的温度下进行反应,达到平衡时,甲容器内n(CH3OH)     (填“大于”“小于”或“等于”)乙容器内n(CH3OH)。
(5)已知:CO(g)+2H2(g) = CH3OH (g) △H=" -116" kJ?mol-1;CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) △H="-283" kJ?mol-1;H2 (g)+1/2O2(g)=H2O(g) △H="-242" kJ?mol-1 ,写出CH3OH燃烧生成CO2和水蒸气的热化学方程式______________________________________。
(6)以甲醇和氧气为燃料,氢氧化钾溶液为电解质溶液构成电池。
①负极的电极反应式为                                    
②若以石墨为电极,电解硫酸铜溶液,写出电解的总反应方程式             。若以此燃料电池电解200 mL 0.8mol/L的硫酸铜溶液,当消耗1.6甲醇时,在阴极会析出             g铜。

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