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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

（1）CO(g)＋H2(g)＋O2(g) CO2(g)＋H2O(l) △H＝—567.3kJ/mol
（2）AD （3）C D  （4）k＝，变小
（5）CH3OCH3－12e－+16OH－＝2CO32－+11 H2O（6）B

解析试题分析：（1）将CH3OCH3(g)+3O2(g)＝2CO2(g)+3H2O（1） △H＝－1455kJ/mol 和3H2(g)＋3CO(g)  CH3OCH3(g)＋CO2(g)  △H＝－247kJ/mol相加，整理可得：CO(g)＋H2(g)＋O2(g) CO2(g)＋H2O(l) △H＝—567.3kJ/mol。（2）由于反应3H2(g)＋3CO(g)CH3OCH3(g)＋CO2(g) △H＝－247kJ/mol的正反应是个气体体积减小的放热反应，所以达到平衡后，要提高CO的转化率，即是平衡正向移动，应该低温高压或分离出二甲醚。加入加催化剂只能缩短达到平衡所需要的时间，但平衡不发生移动。若   增加CO浓度，平衡正向移动，转化量增加，但加入量远远大于平衡转化消耗量，所以CO的转化率反而降低。选项为AD。（3）反应3H2(g)＋CO2(g) CH3OH(g)＋H2O (g) △H＜0达到平衡后，若增大压强或降低温度，平衡正向移动，CH3OH的含量增加；若降低压强或升高温度，平衡逆向移动，CH3OH的含量减少。则A.P2>P3，T2>T3.错误。B．P2＞P4   T2＞T4.错误。C．P1＞P3 ，， T1＞T3正确。D．P1＞P4，T2＞T3。正确。（4）反CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g) △H＞0的化学平衡常数的表达式为k＝如果温度降低，根据平衡移动原理。化学平衡向放热反应方向(即向逆反应方向)移动，所以该反应的平衡常数减小。（5）在燃料电池“二甲醚燃料电池”中，通入燃料的电极a电极为负极，电极的反应式为CH3OCH3－12e－+16OH－＝2CO32－+11 H2O。（6）A.由于活动性Zn>Fe,所以是Zn失去电子，作负极。Fe作正极。因为Fe未发生氧化反应，所以向烧杯a中加入少量K3[Fe(CN)6]溶液，不会有蓝色沉淀生成。A错误，B正确。C. 电子从Zn极流出，流入Fe极，在溶液中阳离子从负极向正极移动，阴离子从正极相负极移动，从而形成闭合回路。错误.D．NaCl溶液呈中性，所以在烧杯a中发生反应O2 + 2H2O + 4eˉ ＝4OH-，溶液pH升高。错误。
考点：考查热化学方程式的书写、外界条件对化学平衡的影响、化学平衡常数的含义及应用、原电池工作原理及正误判断的知识。

练习册系列答案
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当前环境问题是一个全球重视的问题，引起环境问题的气体常见的有温室气体CO2、
污染性气体NOx、SOx等。如果对这些气体加以利用就可以成为重要的能源，既解决了对环境的污染，又解决了部分能源危机问题。
(1)二氧化碳是地球温室效应的罪魁祸首，目前人们处理二氧化碳的方法之一是使其与氢气反应合成甲醇，甲醇是汽车燃料电池的重要燃料。CO2与H2反应制备CH3OH和H2O的化学方程式为                                                                  
(2)在高温下一氧化碳可将二氧化硫还原为单质硫。
已知：
①C(s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH1＝－393.5 kJ·mol－1
②CO2(g)＋C(s)=2CO(g)ΔH2＝＋172.5 kJ·mol－1
③S(s)＋O2(g)=SO2(g)ΔH3＝－296.0 kJ·mol－1
请写出CO与SO2反应的热化学方程式                                      。
(3)硝酸厂常用催化还原方法处理尾气。CH4在催化条件下可以将NO2还原为N2。
已知：CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－889.6 kJ·mol－1①
N2(g)＋2O2(g)=2NO2(g)ΔH＝＋67.7 kJ·mol－1②
则CH4还原NO2生成水蒸气和氮气的热化学方程式是                                 。

在25 ℃、101 kPa的条件下，断裂1 mol H—H键吸收436 kJ能量，断裂1 mol Cl—Cl键吸收243 kJ能量，形成1 mol H—Cl键放出431 kJ能量。H2＋Cl2===2HCl的化学反应可用下图表示：

请回答下列有关问题：
(1)反应物断键吸收的总能量为________。
(2)生成物成键放出的总能量为________。
(3)判断H2＋Cl2===2HCl是________(填“吸收”或“放出”)能量。
(4)反应物的总能量________(填“＞”，“＝”或“＜”)生成物的总能量。

在人类生产、生活对能量的需求日益增长的今天，研究化学反应及其能量变化，对合理利用常规能源和开发新能源具有十分重要的意义。能源是人类赖以生存和发展不可缺少的因素。请完成下列问题：
(1)人类利用能源分为三个阶段，即________、________、________。
(2)矿物能源是现代人类社会赖以生存的重要物质基础。目前，全球仍主要处于化石能源时期。下列不属于化石能源的是________。(填序号，下同)
A．石油      B．煤  C．天然气    D．生物质能
(3)下列对能源的看法合理的是   (　　)。
A．化石能源属于不可再生能源，只会越用越少
B．生物能是一种可再生能源，有广泛的前景
C．太阳能、氢能、核能、地热能都属于新能源
D．我国人口众多、资源相对匮乏、环境承载能力较弱，因此要建设节约型社会

某实验小组设计用50 mL 1.0 mol/L盐酸跟50 mL 1.1 mol/L 氢氧化钠溶液在如图装置中进行中和反应。在大烧杯底部垫碎泡沫塑料(或纸条)，使放入的小烧杯杯口与大烧杯杯口相平。然后再在大、小烧杯之间填满碎泡沫塑料(或纸条)，大烧杯上用泡沫塑料板(或硬纸板)作盖板，在板中间开两个小孔，正好使温度计和环形玻璃搅拌棒通过。通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热。试回答下列问题：

（1）本实验中用稍过量的NaOH的原因教材中说是为保证盐酸完全被中和。试问：盐酸在反应中若因为有放热现象，而造成少量盐酸在反应中挥发，则测得的中和热____________(填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
（2）在中和热测定实验中存在用水洗涤温度计上的盐酸的步骤，若无此操作步骤，则测得的中和热会____________(填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
（3）若用等浓度的醋酸与NaOH溶液反应，则测得的中和热会____________(填“偏大”、“偏小”或“不变”)，其原因是_______________________________________________。
（4）该实验小组做了三次实验，每次取溶液各50 mL，并记录下原始数据(见下表)。

实验序号
起始温度t1/℃
终止温度(t2)/℃
温差(t2－t1)/℃
盐酸
NaOH溶液
平均值
1
25.1
24.9
25.0
31.6
6.6
2
25.1
25.1
25.1
31.8
6.7
3
25.1
25.1
25.1
31.9
6.8
 
已知盐酸、NaOH溶液密度近似为1.00g/cm3，中和后混合液的比热容c＝4.18×10－3kJ/(g·℃)，则该反应的中和热为ΔH＝______    __。根据计算结果，写出该中和反应的热化学方程式_______________________________。

丙烷在燃烧时能放出大量的热，它也是液化石油气的主要成分，作为能源应用于人们的日常生产和生活。已知：
①2C3H8(g) ＋7O2(g) = 6CO(g)＋8H2O(g)  △H = －2389.8 kJ/mol
②2CO(g) + O2(g) = 2CO2(g)             △H = －566 kJ/mol
③H2O(l) = H2O(g)    △H =" +" 44.0 kJ/mol
（1）写出C3H8燃烧时燃烧热的热化学方程式                                            。
（2）C3H8在不足量的氧气里燃烧，生成CO、CO2、H2O(g)，将所有的产物通入一个体积固定的密闭
容器中，在一定条件下发生如下可逆反应： CO(g) +  H2O(g)CO2(g) +  H2(g)
该反应的平衡常数与温度的关系如下表：

温度/℃
400
500
800
平衡常数K
9.94
9
1
 
保持温度为800℃，在甲、乙两个恒容密闭容器中，起始时按照下表数据进行投料，充分反应直至达到平衡。
 
H2O
CO
CO2
H2
甲 （质量/g）
1.8
8.4
a
1
乙 （质量/g）
1.8
2.8
0
0
 
①起始时，要使甲容器中反应向正反应方向进行，则a的取值范围是                 ；达到平衡
时，乙容器中CO的转化率为        。
②如图表示上述甲容器中反应在t1时刻达到平衡，在t2时刻因改变某一个条件而发生变化的情况。则t2时刻改变的条件可能是                            、                   （答两个要点即可）。

（3）CO2可用NaOH溶液吸收得到Na2CO3或NaHCO3。
① Na2CO3溶液中离子浓度由大到小的顺序为　　          　　　　　　　　   　　　　　；
② 已知25℃时，H2CO3的电离平衡常数K1 = 4.4×10-7 mol/L、K2 = 4.7×10-11 mol/L，当Na2CO3溶液的pH为11时， 溶液中c(HCO3-)∶c(CO32-) =            。
③ 0.1 mol/L Na2CO3溶液中c(OH-) － c(H+ ) =                        [用含c(HCO3－)、c(H2CO3)的符号表示]。

(1)甲醇可作为燃料电池的原料。以CH4和H2O为原料,通过下列反应来制备甲醇。
Ⅰ:CH4 (g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) ΔH="+206.0" kJ·mol-1
Ⅱ:CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) ΔH="-129.0" kJ·mol-1
CH4(g)与H2O(g)反应生成CH3OH (g)和H2(g)的热化学方程式为                        。
(2)甲醇对水质会造成一定的污染,有一种电化学法可消除这种污染,其原理是:通电后,将Co2+氧化成Co3+,然后以Co3+作氧化剂把水中的甲醇氧化成CO2而净化。实验室用如图装置实现上述过程:

①写出阳极电极反应式:                       。
②写出除去甲醇的离子方程式:                   。
(3)写出以NaHCO3溶液为介质的Al—空气原电池的负极反应式:               。
(4)人工肾脏可采用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素,原理如图:

①电源的负极为   (填“A”或“B”)。
②阳极室中发生的反应依次为                        。
③电解结束后,阴极室溶液的pH与电解前相比将      ;若两极共收集到气体13.44 L(标准状况),则除去的尿素为       g (忽略气体的溶解)。

(1)新的《环境空气质量标准》(GB 30952012)将于2016年1月1日在我国全面实施。据此,环境空气质量指数(AQI)日报和实时报告包括了SO2、NO2、CO、O3、PM10、PM2.5等指标,为公众提供健康指引,引导当地居民合理安排出行和生活。
①汽车排出的尾气中含有CO和NO等气体,用化学方程式解释产生NO的原因                                。
②汽车排气管内安装的催化转化器,可使汽车尾气中的主要污染物转化为无毒的大气循环物质。已知:
N2(g)+O2(g)="2NO(g)" ΔH="+180.5" kJ/mol
2C(s)+O2(g)="2CO(g)" ΔH="-221.0" kJ/mol
C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH="-393.5" kJ/mol
则反应2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)的ΔH=   kJ/mol。
(2)直接排放氮氧化物会形成酸雨、雾霾,催化还原法和氧化吸收法是常用的处理方法。利用NH3和CH4等气体除去烟气中的氮氧化物。已知:CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH1="a" kJ/mol;欲计算反应CH4(g)+4NO(g)=CO2(g)+2H2O(l)+2N2(g)的焓变ΔH2则还需要查询某反应的焓变ΔH3,当反应中各物质的化学计量数之比为最简整数比时,ΔH3="b" kJ/mol,该反应的热化学方程式是                 ,据此计算出ΔH2=   kJ/mol(用含a、b的式子表示)。
(3)下表列出了工业上吸收SO2的三种方法。

方法Ⅰ
用氨水将SO2转化(NH4)2SO3,再氧化成(NH4)2SO4
方法Ⅱ
用生物质热解气(主要成分CO、CH4、H2)将SO2在高温下还原成单质硫
方法Ⅲ
用Na2SO3溶液吸收SO2,再经电解转化为H2SO4
方法Ⅱ主要发生了下列反应:
2CO(g)+SO2(g)=S(g)+2CO2(g) ΔH="+8.0" kJ/mol
2H2(g)+SO2(g)=S(g)+2H2O(g)ΔH="+90.4" kJ/mol
2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH="-566.0" kJ/mol
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH="-483.6" kJ/mol
则S(g)与O2(g)反应生成SO2(g)的热化学方程式可表示为                     。
(4)合成氨用的氢气可以甲烷为原料制得。有关化学反应的能量变化如图所示,则CH4(g)与H2O(g)反应生成CO(g)和H2(g)的热化学方程式为                          。 

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。

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