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）

解析试题分析：（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。
考点：考查燃烧热计算、热化学方程式的书写；外界条件对平衡状态的影响；平衡常数的计算和应用等

练习册系列答案
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二甲醚（CH3OCH3，沸点为-24.9℃）被称为21世纪的新型能源。科学家利用太阳能分解水生成的氢气与从烟道气中分离出的CO2在催化剂作用下合成二甲醚，并开发出直接以二甲醚为燃料的燃料电池。其合成流程如下：

（1）已知：CH3OCH3(g)、H2(g)的标准燃烧热分别为：△H= -1455.0kJ·mol-1、△H=" -285.8" kJ·mol-1。写出以CO2、H2合成CH3OCH3的热化学方程式：                  ；
（2）15～20%的乙醇胺（HOCH2CH2NH2）水溶液具有弱碱性，上述合成线路中用作CO2吸收剂。写出吸收CO2反应的化学方程式                          ；
（3）一定条件下用CO2和H2合成二甲醚，反应物气流量对CO2的转化率、二甲醚的选择性（是指转化生成二甲醚的碳占已转化碳的比例）影响结果如图1所示，当控制气流量为28mL· min-1时，则生成0.3mol二甲醚需要通入CO2的物质的量为            ；

图1                                      图2
（4）图2为二甲醚燃料电池示意图。
①a电极的电极反应式为                           ；
②若以1.12 L·min-l（标准状况）的速率向该电池中通入二甲醚，用该电池电解50mL2 mol·L-1 CuSO4溶液，通电0.50 min后，计算理论上可析出金属铜的质量为        。

（1）家用液化石油气的主要成分之一是丁烷(C4H10)，当10 kg丁烷完全燃烧并生成二氧化碳气体和液态水时，放出的热量为5×105 kJ。试写出丁烷燃烧的热化学方程式：                             。已知1mol液态水汽化时需要吸收44 kJ热量，则反应C4H10(g)+6.5O2(g)=4CO2(g)+5H2O(g)的ΔH=         。
（2）有同学用丁烷与空气为原料制作一燃烧电池，通入丁烷的一极为      极。若以稀硫酸为电解质溶液时，其正极反应式为                                        。
（3）已知:Fe(s) +1/2O2(g)=FeO(s)  ΔH=－272.0kJ·mol-1
2Al(s)+3/2O2(g)=Al2O3(s) ΔH=－1675.7kJ·mol-1 
Al和FeO发生铝热反应的热化学方程式是                                      。
（4）已知拆开1 mol H－H键，1 molN－H键，1 molN≡N键分别需要的能量是akJ、bkJ、ckJ，则N2与H2反应生成NH3的热化学方程式为                                。

能源是现代社会发展的支柱之一。
（1）化学反应中的能量变化，通常主要表现为热量的变化。
①下列反应中，属于放热反应的是___________（填序号）。
a. Ba（OH）2·8H2O与NH4Cl混合搅拌
b. 高温煅烧石灰石
c. 铝与盐酸反应
②某同学进行如下图所示实验，测量稀盐酸与烧碱溶液中和反应的能量变化。实验表明：反应温度升高，由此判断该反应是_______（填“吸热”或“放热”）反应，其离子方程式是_______________。

（2）电能是现代社会应用最广泛的能源之一。
下图所示的原电池装置中，其负极是_____________________，正极上能够观察到的现象是____________________________，正极的电极反应式是_________________________。
原电池工作一段时间后，若消耗锌6.5g，则放出气体__________g。

合成氨反应N2（g）+3H2（g） 2NH3（g），反应过程的能量变化如图所示。已知N2（g）与H2（g）反应生成17 g  NH3（g），放出46.1 kJ的热量。

请回答下列问题：
(1)该反应通常用铁作催化剂，加催化剂会使图中E变_____（填“大”或“小”），E的大小对该反应的反应热有无影响？_ _。理由是_________                          ；
(2)图中ΔH＝________kJ·mol－1；
(3)起始充入2mol·L－1 N2和5.5 mol·L－1 H2，经过50 min，NH3的浓度为1mol·L－1，
则v(N2)＝____________mol·L－1·min－1、C(H2)＝______________mol·L－1；
已知NH3（g）= NH3 (l)  ΔH=－QkJ·mol-1，书写N2（g）+3H2（g）=2NH3 (l)的热化学方程式       ________                                       。

CO2的固定和利用在降低温室气体排放中具有重要作用，从CO2加氢合成甲醇不仅可以有效缓解减排压力，还是其综合利用的一条新途径。CO2和H2在催化剂作用下能发生反应CO2＋3H2CH3OH＋H2O，测得甲醇的理论产率与反应温度、压强的关系如图所示。请回答下列问题：

（1）提高甲醇产率的措施是                                                      。
（2）分析图中数据可知，在220 ℃、5MPa时，CO2的转化率为                ，再将温度降低至
140℃，压强减小至2MPa，化学反应速率将                （填“增大、减小 或 不变“ 下同），CO2的转化率将                                。
（3）200℃时，将0.100molCO2和0.275molH2充入1L密闭容器中，在催化剂作用下反应达到平衡。若CO2的转化率为25%，则此温度下该反应的平衡常数K＝                。(要求写出算式和计算结果)
（4）已知已知：CO的燃烧热△H＝－283.0KJ/mol、2H2(g)+O2(g)＝2H2O(g)  △H＝－483.6KJ/mol、
CO(g)+2H2(g)＝CH3OH(g) △H＝－90.1KJ/mol，写出CO2与H2合成甲醇的热化学方程式       。

汽车尾气已成为重要的空气污染物。
（1）汽车内燃机工作时引起反应：N2(g)+O2(g)2NO(g)，是导致汽车尾气中含有NO的原因之一。T ℃时，向5L密闭容器中充入8mol N2和9molO2，5min后达平衡时NO物质的量为6mol，计算该条件下的平衡常数（写出计算过程）。
（2）H2或CO可以催化还原NO以达到消除污染的目的：
①已知：N2(g)+ O2(g) = 2NO(g)     △H = +180.5kJ/mol
2H2(g)+ O2(g) = 2H2O(l)    △H = -571.6kJ/mol
则H2(g)与NO(g)反应生成N2(g)和H2O(l)的热化学方程式为                          。
②当质量一定时，增大固体催化剂的表面积可提高化学反应速率。右图是反应：2NO(g) + 2CO(g)2CO2(g)+ N2(g) 中NO的浓度随温度(T)、催化剂表面积(S)和时间(t)的变化曲线，据此判断该反应的△H      0 (填“＞”、“＜”或“无法确定”)。若催化剂的表面积S1＞S2 ，在图中画出NO的浓度在T1、S2 条件下达到平衡过程中的变化曲线，并注明条件。

(I某氮肥厂氨氮废水中的氮元素多以NH4+和NH3·H2O的形式存在。在微生物作用下，NH4+经过两步反应被氧化成NO3-，两步反应的能量变化示意图如下:

（1）1 mo1NH4+(aq)全部氧化成NO3-(aq)的热化学方程式是   _                    。
（2）在一定条件下，向废水中加入CH3OH，将HNO3还原成 N2，若该反应消耗32gCH3OH转移6mol电子，则参加反应的还原剂和氧化剂的物质的量之比是_          。
(B)超音速飞机在平流层飞行时，尾气中的NO会破坏臭氧层。科学家正在研究利用催化技术
将尾气中的NO和CO转变成CO2和N2，化学方程式如下:2NO十2CO2CO2+ N2 △H
某温度下用气体传感器测得不同的时间的NO和CO浓度如下表:

请回答下列问题(均不考虑温度变化对催化剂催化效率的影响):
（1）在上述条件下反应能够自发进行，则反应的△H  0(填写“>”、“<”、“=”)
（2）在该温度下，反应的平衡常数K=              (只写出计算结果);
（3）某同学设计了三组实验，分别验证温度、催化剂比表面积对化学反应速率的影响规律，
部分实验条件如下表:

该同学画出了表中三个实验条件下，混合气体中NO浓度随时间变化的趋势曲线图，请在图上标明各条曲线的实验编号;

⑴20世纪30年代，Eyring和Pzer在碰撞理论的基础上提出化学反应的过渡态理论：化学反应并不是通过简单的碰撞就能完成的，而是在反应物到生成物的过程中经过一个高能量的过渡态。如图⑴所示是NO2和CO反应生成CO2和NO过程中的能量变化示意图，说明这个反应是        （填“吸热”或“放热”）反应，NO2和CO的总能量     （填“＞”、“＜”或“＝”）CO2和NO的总能量。
    
⑵某温度时，在一个2 L的密闭容器中，X、Y、Z三种物质物质的量随时间的变化曲线如图⑵所示。根据图中数据，试填写下列空白：
①该反应在            min时达到平衡状态（反应限度）；
②该反应的化学方程式为：                                       ；

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