题目内容

某种优质燃油由甲、乙两种有机物混合而成，甲、乙两种物质含有C、H、O三种元素中的两种或三种。已知甲、乙及CO、H2的燃烧热如下：

物质
甲
乙
CO
H2
燃烧热/(kJ·mol－1)
1 366
5 518
283
286
 

取甲、乙按不同比例混合的燃油23 g，在足量的O2中燃烧时，放出的热量Q与混合物中乙的物质的量分数x的关系如图所示。试求：
(1)乙的相对分子质量Mr(乙)＝________。
(2)160 g由甲、乙以等物质的量混合而成的燃油在347.2 L O2中恰好完全燃烧，得492.8 L气体，冷却到室温时，还剩余224 L(气体体积均在标准状况下测定)。由此可求得混合物中，C、H、O的原子个数比为________。甲、乙的分子式为：甲________；乙________。
(3)1 mol由甲、乙以等物质的量混合而成的燃油在一定量的O2中燃烧，放出热量2 876 kJ，则反应中生成CO________mol。

　 (1)114　(2)10∶24∶1　C2H6O　C8H18　(3)2

解析

练习册系列答案
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二甲醚（CH3OCH3）是一种重要的精细化工产品，被认为是二十一世纪最有潜力的燃料[ 已知：CH3OCH3(g)+3O2(g)＝2CO2(g)+3H2O（1） △H＝－1455kJ/mol ]。同时它也可以作为制冷剂而替代氟氯代烃。工业上制备二甲醚的主要方法经历了三个阶段：
①甲醇液体在浓硫酸作用下或甲醇气体在催化作用下直接脱水制二甲醚； 2CH3OH CH3OCH3＋H2O
②合成气CO与H2直接合成二甲醚： 3H2(g)＋3CO(g)CH3OCH3(g)＋CO2(g)  △H＝－247kJ/mol
③天然气与水蒸气反应制备二甲醚。以CH4和H2O为原料制备二甲醚和甲醇工业流程如下：

（1）写出CO(g)、H2(g)、O2(g)反应生成CO2(g)和H2O（1）的热化学方程式（结果保留一位小数）                                                
（2）在反应室2中，一定条件下发生反应3H2(g)＋3CO(g)CH3OCH3(g)＋CO2(g)在密闭容器中达到平衡后，要提高CO的转化率，可以采取的措施是     
A．低温高压   B．加催化剂    C．增加CO浓度   D．分离出二甲醚
（3）在反应室3中，在一定温度和压强条件下发生了反应：3H2(g)＋CO2(g) CH3OH(g)＋H2O (g) △H＜0反应达到平衡时，改变温度（T）和压强（P），反应混合物CH3OH“物质的量分数”变化情况如图所示，关于温度（T）和压强（P）的关系判断正确的是   （填序号）

A．P3＞P2   T3＞T2       B．P2＞P4   T4＞T2
C．P1＞P3   T1＞T3       D．P1＞P4   T2＞T3
（4）反应室1中发生反应：CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g) △H＞0写出平衡常数的表达式：                          
如果温度降低，该反应的平衡常数             （填“不变”、“变大”、“变小”）

（5）如图为绿色电源“二甲醚燃料电池”的工作原理示意图则a电极的反应式为：________________

（6）下列判断中正确的是_______
A．向烧杯a中加入少量K3[Fe(CN)6]溶液，有蓝色沉淀生成
B．烧杯b中发生反应为2Zn-4eˉ ＝2Zn2+
C．电子从Zn极流出，流入Fe极，经盐桥回到Zn极
D．烧杯a中发生反应O2 + 4H++ 4eˉ ＝ 2H2O，溶液pH降低

恒温恒容条件下,硫可以发生如下转化,其反应过程和能量关系如图1所示。已知:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)　
ΔH="-196.6" kJ/mol。
  
请回答下列问题:
(1)写出能表示硫的燃烧热的热化学方程式:                   。
(2)ΔH2=　　　　　　　　　　。
(3)恒温恒容时,1 mol SO2和2 mol O2充分反应,放出热量的数值比∣ΔH2∣　　　　(填“大”、“小”或“相等”)。
(4)将Ⅲ中的混合气体通入足量的NaOH溶液中消耗NaOH的物质的量为　　　　,若溶液中发生了氧化还原反应,则该过程的离子方程式为　                                                   。
(5)恒容条件下,下列措施中能使n(SO3)/ n(SO2)增大的有　　　　。
a.升高温度
b.充入He气
c.再充入1 mol SO2(g)和1 mol O2(g)
d.使用催化剂
(6)某SO2(g)和O2 (g)体系,时间t1达到平衡后,改变某一外界条件,反应速率v与时间t的关系如图2所示,若不改变SO2(g)和O2 (g)的量,则图中t4时引起平衡移动的条件可能是　　　　;图中表示平衡混合物中SO3的含量最高的一段时间是　　　　。

能源的开发利用与人类社会的可持续发展息息相关。
Ⅰ.已知：Fe2O3（s）＋3C（s）=2Fe（s）＋3CO（g）
ΔH1＝a kJ·mol－1
CO（g）＋O2（g）=CO2（g）　    ΔH2＝b kJ·mol－1
4Fe（s）＋3O2（g）=2Fe2O3（s）　 ΔH3＝c kJ·mol－1
则C的燃烧热ΔH＝________kJ·mol－1。
Ⅱ.（1）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）
B．NaOH（aq）＋HCl（aq）=NaCl（aq）＋H2O（l）
C．2H2O（l）=2H2（g）＋O2（g）
D．2CO（g）＋O2（g）=2CO2（g）
若以熔融的K2CO3与CO2为反应的环境，依据所选反应设计成一个原电池，请写出该原电池的负极反应：_____________________________________。
（2）某实验小组模拟工业合成氨反应N2（g）＋3H2（g）2NH3（g）　ΔH＝－92.4 kJ·mol－1，开始他们将N2和H2混合气体20 mol（体积比1∶1）充入5 L合成塔中，反应前压强为P0，反应过程中压强用P表示，反应过程中与时间t的关系如图所示。

请回答下列问题：
①反应达平衡的标志是__________________________（填字母代号，下同）。
A．压强保持不变
B．气体密度保持不变
C．NH3的生成速率是N2的生成速率的2倍
②0～2 min内，以c（N2）变化表示的平均反应速率为________________。
③欲提高N2的转化率，可采取的措施有_____________________________。
A．向体系中按体积比1∶1再充入N2和H2
B．分离出NH3
C．升高温度
D．充入氦气使压强增大
E．加入一定量的N2
（3）25℃时，BaCO3和BaSO4的溶度积常数分别是8×10－9和1×10－10，某含有BaCO3沉淀的悬浊液中，c（CO32-）＝0.2 mol·L－1，如果加入等体积的Na2SO4溶液，若要产生BaSO4沉淀，加入Na2SO4溶液的物质的量浓度最小是________mol·L－1。

（1）已知： C(s)+O2(g)=CO2(g)         ΔH1＝－393.5 kJ/mol
C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) ΔH2＝＋131.3 kJ/mol
则反应CO(g)+H2(g) +O2(g)= H2O(g)+CO2(g)，ΔH= ____ ___kJ/mol。
（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) ΔH
①下列情形不能说明该反应已达到平衡状态的是_______（填序号）。
A．每消耗1 mol CO的同时生成2molH2
B．混合气体总物质的量不变
C．生成CH3OH的速率与消耗CO的速率相等
D．CH3OH、CO、H2的浓度都不再发生变化
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K(A)_______K(B)（填“＞”、“=”或“＜”,下同）；由图判断ΔH _____0。

③某温度下，将2.0 mol CO和6.0 molH2充入2 L的密闭容器中，充分反应后，达到平衡时测得c(CO)="0.25" mol/L，则CO的转化率=          ，此温度下的平衡常数K=             （保留二位有效数字）。
（3）工作温度650℃的熔融盐燃料电池，用煤炭气（CO、H2）作负极反应物，空气与CO2的混合气体为正极反应物，催化剂镍作电极，用一定比例的Li2CO3和Na2CO3低熔点混合物作电解质。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                        。

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－1
2NO2（g）N2O4（g）　ΔH2＝－56.9 kJ·mol－1
写出CH4（g）催化还原N2O4（g）生成N2（g）、CO2（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_______________________________________。

③常温下，0.1 mol·L－1的HCOONa溶液pH为10，则HCOOH的电离常数Ka＝________。

(1)(广东)由磷灰石[主要成分Ca5(PO4)3F]在高温下制备黄磷(P4)的热化学方程式为：4Ca5(PO4)3F(s)＋21SiO2(s)＋30C(s)===3P4(g)＋20CaSiO3(s)＋30CO(g)＋SiF4(g)　ΔH
①上述反应中，副产物矿渣可用来________。
②已知相同条件下：
4Ca5(PO4)3F(s)＋3SiO2(s)===6Ca3(PO4)2(s)＋2CaSiO3(s)＋SiF4(g)　ΔH1
2Ca3(PO4)2(s)＋10C(s)===P4(g)＋6CaO(s)＋10CO(g)　ΔH2
SiO2(s)＋CaO(s)===CaSiO3(s)　ΔH3
用ΔH1、ΔH2和ΔH3表示ΔH，ΔH＝____________。
(2)(江苏)用H2O2和H2SO4的混合溶液可溶出印刷电路板金属粉末中的铜。已知：
①Cu(s)＋2H＋(aq)===Cu2＋(aq)＋H2(g)   ΔH1＝＋64.39 kJ·mol－1
②2H2O2(l)===2H2O(l)＋O2(g)    ΔH2＝－196.46 kJ·mol－1
③H2(g)＋O2(g)===H2O(l)    ΔH3＝－285.84 kJ·mol－1
在H2SO4溶液中，Cu与H2O2反应生成Cu2＋和H2O的热化学方程式为______。

已知反应①Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g)　ΔH="a" kJ·mol-1,平衡常数为K;反应②CO(g)+1/2O2(g)CO2(g)　ΔH="b" kJ·mol-1;反应③Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g)　ΔH="c" kJ·mol-1。测得在不同温度下,K值如下:

温度/℃
500
700
900
K
1.00
1.47
2.40
 
(1)若500 ℃时进行反应①,CO2的起始浓度为2 mol·L-1,CO的平衡浓度为　　　　。 
(2)反应①为　　　　(选填“吸热”或“放热”)反应。 
(3)700 ℃时反应①达到平衡状态,要使该平衡向右移动,其他条件不变时,可以采取的措施有　　　　(填序号)。 
A.缩小反应器体积        B.通入CO2       C.温度升高到900 ℃     D.使用合适的催化剂
E.增加Fe的量
(4)下列图像符合反应①的是　　　　(填序号)(图中v为速率,φ为混合物中CO含量,T为温度且T1>T2)。 

(5)由反应①和②可求得,反应2Fe(s)+O2(g)2FeO(s)的ΔH=　　　　。 
(6)请运用盖斯定律写出Fe(固体)被O2(气体)氧化得到Fe2O3(固体)的热化学方程式:　。 

汽车尾气中NOx的消除及无害化处理引起社会广泛关注。
（1）某兴趣小组查阅文献获得如下信息：
N2(g)+O2(g)=2NO(g)  △H=+180.5kJ/mol
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)) △H=―483.6kJ/mol
则反应2H2(g)+2NO(g)=2H2O(g)+N2(g) △H=          。
（2）该小组利用电解原理设计了如图1装置进行H2还原NO的实验[高质子导电性的SCY陶瓷(能传递H+)为介质，金属钯薄膜做电极]。

钯电极A为  极，电极反应式为              。
（3）氨法催化还原NO原理如下：
主反应：4NO(g)+4NH3(g)+O2(g) 4N2(g)+6H2O(g)   (△H <0)
副反应：4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g)
4NH3(g)+ 4O2(g)2N2O(g)+6H2O(g)
4NO(g)+4NH3(g)+3O2(g)4N2O(g)+6H2O(g)
有关实验结论如图2、图3所示，据此回答以下问题：

①催化还原NO应控制n(NH3)/n(NO)的最佳值为            ，理由是           。
②主反应平衡常数表达式：K=                       ，随着温度的增加，K将  (选填“增加”、 “减小”或“不变”。
③影响N2O生成率的因素有          、氧气浓度和           。

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