题目内容

“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，连续产出了热值高达122500~16000 kJ·m-3的煤炭气，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

2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)  ΔH2＝—483.6 kJ·mol-1   ②

C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) ΔH3＝＋131.3 kJ·mol-1   ③

则反应CO(g)+H2(g) +O2(g)= H2O(g)+CO2(g)，ΔH=     kJ·mol-1。标准状况下的煤炭气（CO、H2）33.6 L与氧气完全反应生成CO2和H2O，反应过程中转移    mol e-。

（2）密闭容器中充有10 mol CO与20 mol H2，在催化剂作用下反应生成甲醇：CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)；CO的平衡转化率（α）与温度、压强的关系如图所示。

①若A、B两点表示在某时刻达到的平衡状态，此时在A点时容器的体积为VAL，则该温度下的平衡常数K=                   ；A、B两点时容器中物质的物质的量之比为n(A)总：n(B)总=      。

②若A、C两点都表示达到的平衡状态，则自反应开始到达平衡状态所需的时间tA      tC（填“大于”、“小于”或“等于”）。

③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        。

A.降温     B.加压     C.使用催化剂    D.将甲醇从混合体系中分离出来

 

【答案】

（1）-524.83kJ•mol-1    3mol（2）①VA2/100    5:4   ②大于   ③ABD

【解析】

试题分析：（1）根据①C(s)+O2(g)═CO2（g）△H1=-393.5kJ•mol-1；②2H2（g）+O2（g）═2H2O（g）△H2=-483.6kJ•mol-1；③C（s）+H2O（g）═CO（g）+H2（g）△H3=+131.3kJ•mol-1三个热化学方程式，利用盖斯定律，将①-③可得反应CO(g)+H2(g)+O2（g）═H2O(g)+CO2(g)；△H=-393.5kJ•mol-1-131.3kJ•mol-1=-524.83kJ•mol-1；CO、H2与氧气反应的方程式分别为：2CO+O22CO2；2H2+O22H2O，从方程式可以看出相同物质的量的CO、H2燃烧转移的电子数目相等，所以标准状况下CO、H233.6L与氧气反应生成CO2和H2O转移的电子的物质的量为：﹛(33.6L)/(22.4L/mol)﹜×2=3mol。（2）①根据图象可以看出，A点时CO的转化率为50%，则平衡时各物质的量浓度为：c(CO)=（5mol/L）/VA；c(H2)=(10mol/L)/VA；c（CH3OH）=(5mol/L）/VA；所以平衡常数为=c(CH3OH)/c(CO)×c2(H2)＝[(5mol/L）/VA]/[(5mol/L）/VA]·[(10mol/L)/VA]2＝VA2/100；根据图象可以看出，A点时CO的转化率为50%，故平衡时CO、H2、CH3OH的物质的量分别为5mol、10mol、5mol，根据图象可以看出，A点时CO的转化率为70%，故平衡时CO、H2、CH3OH的物质的量分别为3mol、6mol、7mol，A、B两点时容器中物质的物质的量之比为n(A)总：n(B)总=20:16=5:4  ②升高温度，反应速率增大，反应开始到达平衡状态所需的时间要少，所以反应开始到达平衡状态所需的时间tA 大于tC；③提高转化率应使平衡向正反应方向移动，根据反应方程式的特征可明显判断出可采取的措施为：降温、加压，将甲醇从混合体系中分离出来，故答案为：降温、加压，将甲醇从混合体系中分离出来。

考点：氧化还原反应的电子转移数目计算；用盖斯定律进行有关反应热的计算；化学平衡。

 

练习册系列答案
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Ⅰ．以硫铁矿为原料制取硫酸的生产中排出的废水对环境危害极大．酸性废水中砷元素含量极高，为控制砷的排放，采用化学沉降法处理含砷废水，相关数据如下表．
表1．几种砷酸盐的Ksp  
难溶物 Ksp
Ca3（AsO4）2 6.8×10-19
AlAsO4 1.6×10-16
FeAsO4 5.7×10-21
表2．工厂污染物排放浓度及允许排放标准
污染物 H2SO4 As元素
浓度 28.42g/L 1.6g?L-1
排放标准 pH 6～9 0.5mg?L-1
回答以下问题：
（1）该硫酸工厂排放的废水中硫酸的物质的量浓度c（H2SO4）=
0.29
0.29
 mol?L-1．
（2）写出难溶物Ca3（AsO4）2的Ksp表达式：Ksp[Ca3（AsO4）2]=
c3（Ca2+）?c2 （AsO43-）
c3（Ca2+）?c2 （AsO43-）
，若混合溶液中Al3+、Fe3+的浓度均为1.0×10-4mol?L-1，c（AsO43-）的最大是
5.7×10-17
5.7×10-17
mol?L-1．

Ⅱ．“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，连续产出了热值高达122500～16000kJ?m-3的煤炭气，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．
已知：①C（s）+O2（g）=CO2（g）△H1=-393.5kJ?mol-1
②2H2（g）+O2（g）=2H2O（g）△H2=-483.6kJ?mol-1
③C（s）+H2O（g）=CO（g）+H2（g）△H3=+131.3kJ?mol-1
则反应CO（g）+H2（g）+O2（g）=H2O（g）+CO2（g），△H=
-524.8
-524.8
kJ?mol-1．
标准状况下的煤炭气（CO、H2）33.6L与氧气完全反应生成CO2和H2O，反应过程中转移
3
3
mol e-．
（2012?门头沟区一模）“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）△H1=-393.5kJ/mol①
C（s）+H2O（g）=CO（g）+H2（g）△H2=+131.3kJ/mol②
则反应CO（g）+H2（g）+O2（g）=H2O（g）+CO2（g），△H=
-524.8
-524.8
kJ/mol．在标准状况下，33.6L的煤炭合成气与氧气完全反应生成CO2和H2O，反应过程中转移
3
3
mol e-．
（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
ad
ad

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1mol CO的同时生成2molH2
②CO的平衡转化率（α）与温度、压强的关系如下图所示．

A、B两点的平衡常数
一样
一样
（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
大于
大于
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
降温、加压、将甲醇从混合体系中分离出来
降温、加压、将甲醇从混合体系中分离出来
（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
O2+4e-+2CO2=2CO32-
O2+4e-+2CO2=2CO32-
．

(14分) “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，连续产出了热值高达122500~16000 kJ·m-3的煤炭气，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
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)　　ΔH2＝—483.6 kJ·mol-1　　 ②
C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)　ΔH3＝＋131.3 kJ·mol-1　 ③
则反应CO(g)+H2(g) +O2(g)= H2O(g)+CO2(g)，ΔH= 　　　　　　kJ·mol-1。标准状况下的煤炭气（CO、H2）33.6 L与氧气完全反应生成CO2和H2O，反应过程中转移　　　　mol e-。
（2）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的混合气体在正极反应，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　　                            　　　。
（3）密闭容器中充有10 mol CO与20 mol H2，在催化剂作用下反应生成甲醇：CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)；CO的平衡转化率（α）与温度、压强的关系如右图所示。
①若A、B两点表示在某时刻达到的平衡状态，此时在A点时容器的体积为VAL，则该温度下的平衡常数K=　　             　　　；A、B两点时容器中物质的物质的量之比为n(A)总：n(B)总=　　 　　　。
②若A、C两点都表示达到的平衡状态，则自反应开始到达平衡状态所需的时间tA　　 　　　tC（填“大于”、“小于”或“等于”）。
③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　    　　。
A 降温     B 加压     C 使用催化剂    D 将甲醇从混合体系中分离出来

(14分) “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，连续产出了热值高达122500~16000 kJ·m-3的煤炭气，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

    2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)　　ΔH2＝—483.6 kJ·mol-1　　 ②

    C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)　ΔH3＝＋131.3 kJ·mol-1　  ③

则反应CO(g)+H2(g) +O2(g)= H2O(g)+CO2(g)，ΔH= 　　　　　　kJ·mol-1。标准状况下的煤炭气（CO、H2）33.6 L与氧气完全反应生成CO2和H2O，反应过程中转移　　　　mol e-。

（2）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的混合气体在正极反应，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　　                             　　　。

（3）密闭容器中充有10 mol CO与20 mol H2，在催化剂作用下反应生成甲醇：CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)；CO的平衡转化率（α）与温度、压强的关系如右图所示。

①若A、B两点表示在某时刻达到的平衡状态，此时在A点时容器的体积为VAL，则该温度下的平衡常数K=　　              　　　；A、B两点时容器中物质的物质的量之比为n(A)总：n(B)总=　　 　　　。

②若A、C两点都表示达到的平衡状态，则自反应开始到达平衡状态所需的时间tA　　 　　　tC（填“大于”、“小于”或“等于”）。

③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　     　　。

A 降温     B 加压     C 使用催化剂    D 将甲醇从混合体系中分离出来

 

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