题目内容

(14分)CO2是一种主要的温室气体，研究CO2的利用对促进低碳社会的构建具有重要的意义。
（1）金刚石和石墨燃烧反应中的能量变化如图所示。

①在通常状况下，金刚石和石墨中，      （填“金刚石”或“石墨”）更稳定，石墨的燃烧热为      kJ·mol－1。
②石墨与CO2反应生成CO的热化学方程式：                                   。
（2）采用电化学法可将CO2转化为甲烷。试写出以氢氧化钾水溶液作电解质时，该转化的电极反应方程式                   。
（3）CO2为原料还可合成多种物质。工业上常以CO2(g) 与H2(g)为原料合成乙醇。
①已知：H2O(l)=H2O(g) △H=+44kJ·mol－1
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H=－41.2kJ·mol－1
2CO(g)+4H2 (g) CH3CH2OH(g)+H2O(g) △H= －256.1kJ·mol－1。
则：2CO2(g)+6H2(g)  CH3CH2OH(g)+3H2O(l) △H=        。
②下图是一种以烟道气为原料合成乙醇的工作原理示意图。

对上述流程的分析，下列说法正确的是        。

A．该流程至少包含4种形式的能量转化
B．装置X中阴极反应为：2H2O－4e－=4H++O2↑
C．合成塔中生成乙醇的反应是化合反应
D．流程设计体现了绿色化学思想
③如图所示是一种酸性燃料电池酒精检测仪，具有自动吹气流量侦测与控制的功能，非常适合进行现场酒精检测。该电池负极的电极反应为                。

（1）①石墨    393.5  ② C(s、石墨)+CO2(g) =2CO(g) △H= +172.5kJ·mol－1
（2）CO2+8e－+6H2O=CH4+8OH－（3）① —305.7kJ·mol－1 ② AD
③ CH3CH2OH-4e－+H2O=4H++CH3COOH        

解析试题分析：（1）①能量越低越稳定，图中石墨的能量低于金刚石；由图像可知石墨的燃烧热ΔH=ΔH2+ΔH3=－393.5 kJ·mol－1。②将反应C(s、石墨)+ O2(g) =CO2(g) ΔH=－393.5 kJ·mol－1和2CO(g)+ O2(g) =2CO2(g) ΔH=－283.0×2kJ·mol－1相减即得：C(s、石墨)+CO2(g) =2CO(g) △H= +172.5kJ·mol－1。
（2）→得8e－，生成8个单位的负电荷，结合电解液是氢氧化钾水溶液，负电荷的离子是OH-。
（3）①由盖斯定律：Ⅲ-Ⅱ×2-Ⅰ×3可得ΔH= (－256.1kJ·mol－1)－(－41.2kJ·mol－1)×2－(+44kJ·mol－1)×3=
—305.7kJ·mol－1；②A项 光能→电能、电能→化学能，热能→化学能，化学能→化学能，热能→动能，正确；B项 电解水阴极反应式为2H2O+2e－=2OH-+H2↑，错误；C项 合成塔中的反应方程式为：
6H2+2CO2=CH3CH2OH+3H2O ，错误；D项 产物是乙醇和水，无污染，正确。
③由图可判断总反应式：CH3CH2OH+O2= CH3COOH+H2O，正极反应式：O2+4e－+4H+=2H2O，两式相减得负极反应式：CH3CH2OH－4e－+H2O=4H++CH3COOH
考点：考查热化学方程式和电极反应方程式的书写、读图读表计算与分析的综合题，是以常见物质相关的化学知识在生产、生活中具体运用的典型试题。

练习册系列答案
相关题目

（I）下图是工业生产硝酸铵的流程。

（1）吸收塔C中通入空气的目的是                           。A、B、C、D四个容器中的反应，属于氧化还原反应的是         （填字母）。
（2）已知：4NH3(g) + 3O2(g) = 2N2(g) +6H2O(g)    △H =－1266.8kJ/mol
N2(g) + O2(g) = 2NO(g)     △H =" +180.5" kJ/mol
写出氨高温催化氧化的热化学方程式：                                                          
（II）某合作小组同学将铜片加入稀硝酸，发现开始时反应非常慢，一段时间后反应速率明显加快。该小组通过实验探究其原因。
（3）该反应的离子方程式为___________________________________________________。
（4）提出合理假设。该实验中反应速率明显加快的原因可能是_____________________。
A．反应放热导致温度升高           B．压强增大
C．生成物有催化作用              D．反应物接触面积增大
（5）初步探究。测定反应过程中溶液不同时间的温度，结果如下表：

时间/min
0
5
10
15
20
25
35
50
60
70
80
温度/℃
25
26
26
26
26
26
26.5
27
27
27
27
 
结合实验目的和表中数据，你得出的结论是__________________________________。
（6）进一步探究。查阅文献了解到化学反应的产物（含中间产物）可能对反应有催化作用，请完成以下实验设计表并将实验目的补充完整：
实验
编号
铜片
质量/g
0.1mol·L-1的
硝酸体积/mL
硝酸铜
晶体/g
亚硝酸钠
晶体/g
实验目的
①
5
20
_______
_______
实验①和②探究_________的影响；实验①和③探究亚硝酸根的影响。
②
5
20
0.5
0
③
5
20
0
0.5
 

(14分)2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，反应过程的能量变化如图所示。已知1 mol SO2(g)氧化为1 mol SO3(g)的ΔH＝－99 kJ/mol。

请回答下列问题：
（1）图中A、C分别表示__________、______________，E的大小对该反应的反应热有无影响？______________。该反应通常用V2O5作催化剂，加V2O5会使图中B点升高还是降低？____________；
（2）图中ΔH＝__________kJ/mol；
（3）如果反应速率v(SO2)为0．05 mol/(L·min)，则v(O2)＝________mol/(L·min)
（4）已知单质硫的燃烧热为296 kJ/mol，计算由S(s)生成3 mol SO3(g)的ΔH＝_   _。

Ⅰ．甲醇是一种新型的能源。
（1）合成气（组成为H2和CO）是生产甲醇的重要原料，请写出由焦炭和水在高温下制取合成气的化学方程式           。
（2）已知H2（g）、CO（g）和CH3OH（l）的燃烧热△H分别为-285.8kJ·mol-1、-283.0kJ·mol-1和-726.5kJ·mol-1，则甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为      ；
（3）在容积为l L的密闭容器中，由CO和H2合成甲醇。在其他条件不变的情况下，考查温度对反应的影响，实验结果如下图所示（注：T1、T2均大于300℃）；

下列说法正确的是       （填序号）

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时的大 
C．该反应为吸热反应 
D．处于A点的反应体系从T1变到T2，达到平衡时减小 
（4）在T1温度时，将1 mol CO和2mol H2充入一密闭恒容容器中，充分反应达到平衡后，若CO转化率为a，则容器内的压强与起始压强之比为          ；
（5）在直接以甲醇为燃料的电池中，电解质溶液为碱性，负极的反应式为        ；假设原电解质为NaOH，且电池工作一段时间后溶质只有Na2CO3，此时溶液中各离子浓度大小关系为          
Ⅱ．已知Ksp(AgCl)=1.56×10-10，Ksp(AgBr)=7.7×10-13，Ksp(Ag2CrO4)=9×10-11。某溶液中含有C1-， Br-和CrO42-，浓度均为0.010mo1·L-1，向该溶液中逐滴加入0.010mol·L-1的AgNO3溶液时，三种阴离子产生沉淀的先后顺序为        。

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。

已知H＋(aq)＋OH－(aq)=H2O(l)  ΔH＝－57.3 kJ·mol－1。回答有关中和反应的问题。
（1）用0.1 mol Ba(OH)2配成稀溶液与足量稀硝酸反应，能放出________kJ热量。

（2）如图装置中仪器A的名称是                                          ，碎泡沫塑料的作用是                                           。
（3）若通过实验测定中和热的ΔH，其结果常常大于－57.3 kJ·mol－1，其原因可能是            
                                                                     。
（4）用相同浓度和体积的氨水(NH3·H2O)代替NaOH溶液进行上述实验，测得的中和热的数值会        (填“偏大”、“偏小”、“无影响”)。

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       。

I.科学家一直致力于“人工固氮”的方法研究。目前合成氨的技术原理为氮气和氢气在高温高压催化剂条件下生成氨气，一定条件下，向一个2L的密闭容器中充入2molN2和6molH2，反应达平衡时生成NH3的浓度为0.5mol/L，并放出QkJ热量，该反应的热化学方程式可表示为______。
II.已知：N2O4(g)2NO2(g) △H＝＋57.20kJ/mol。
在1000C时，将0.100molN2O4气体充入lL恒容抽空的密闭容器中，每隔一定时间对该容器内的物质浓度进行分析得到下表数据：

时间（s）
0
20
40
60
80
c(N2O4)/mol
0.100
c1
0.050
c3
c4
c(NO2)/mol
0.000
0.060
c2
0.120
0.120
 
(1)该反应的平衡常数表达式为______；从表中数据分析：c1______c2、c3______c4(选填“>”、“<”或“=”）。
(2)在右图中画出并标明此反应中N2O4和NO2的浓度随时间变化的曲线。

(3)在上述条件下，从反应开始至达到化学平衡时，四氧化二氮的平均反应速率为______。
(4)若起始时充入NO2气体0.200mol，则达到平衡时NO2气体的转化率为______；其它条件不变时，下列措施能提高NO2转化率的是______ (填字母）。
A.减小NO2的浓度 B.降低温度  C.增加NO2的浓度
D.升高温度 E.再充入一定量的He
(5)向容积相同、温度分别为T1和T1的两个密闭容器中分别充入等量NO2，发生反应：2NO2N2O4(g)(g) △H＝－57.20kJ/mol。恒温恒容下反应相同时间后，分别测得体系中NO2的百分含量分别为a1和a2。巳知T1<T2,则a1____a2(选择A、B、C、D填空）。
A.大于    B.小于    C.等于   D.以上都有可能

氮是地球上含量丰富的原子元素，氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用。
（1）25℃时，0.1mol/LNH4NO3溶液中水的电离程度     （填“大于”、“等于”或“小于”） 0.1mol/L NaOH溶液中水的电离程度。
（2）若将0.1mol/L NaOH溶液和0.2mol/LNH4NO3溶液等体积混合，混合溶液中2c(NH4+)＞c(NO3－)，所得溶液中离子浓度由大到小的顺序是                       。
（3）发射火箭时肼(N2H4)为燃料，二氧化氮作氧化剂，两者反应生成氮气和气态水。经测定16g气体在上述反应中放出284kJ的热量。则该反应的热化学方程式是                       。
（4）下图是1mol NO2和1mol CO反应生成CO2和NO过程中能量变化示意图。

已知：N2(g)＋O2(g)＝2NO(g)  △H＝＋180kJ/mol
2NO (g)＋O2(g)＝2NO2(g)     △H＝－112.3kJ/mol
则反应：2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)的△H是       。

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