题目内容

17．科学家利用太阳能分解水生成的氢气在催化剂作用下与二氧化碳反应生成甲醇，并开发出直接以甲醇为燃料的燃料电池．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．请回答下列问题：
（1）用太阳能分解10mol水消耗的能量是2858kJ；
（2）在容积为2L的密闭容器中，由CO2和H2合成甲醇，在其他条件不变的情况下，考察温度对反应的影响，实验结果如图所示（注：T1、T2均大于300℃）：下列说法正确的是③④（填序号）
①温度为T1时，从反应开始到平衡，生成甲醇的平均速率为n（CH3OH）=$\frac{{n}_{t}}{{t}_{t}}$ mol•L-1•min-1
②该反应在T1时的平衡常数比T2时的小
③该反应为放热反应
④处于A点的反应体系从T1变到T2，达到平衡时$\frac{n（{H}_{2}）}{n（C{H}_{3}OH）}$增大
（3）在T1温度时，将1mol CO2和3mol H2充入一密闭恒容容器中，充分反应达到平衡后，若CO2的转化率a，则容器内的压强与起始压强之比为1-$\frac{a}{2}$．

分析 （1）氢气的燃烧热可知水分解吸收的能量，然后利用化学计量数与反应热的关系来计算；
（2）利用图象中甲醇的变化来计算反应速率，并利用图象中时间与速率的关系来分析T1、T2，再利用影响平衡的因素来分析解答；
（3）根据化学平衡的三段法计算平衡时各物质的物质的量，再利用反应前后气体的物质的量之比等于压强之比来解答．

解答 解：（1）H2（g）的燃烧热△H为-285.8kJ•mol-1知，1molH2（g）完全燃烧生成1molH2O（l）放出热量285.8kJ，即分解1mol H2O（l）为1mol H2（g）消耗的能量为285.8kJ，则分解10mol H2O（l）消耗的能量为285.8kJ×10=2858kJ，
故答案为：2858；
（2）根据题给图象分析可知，T2先达到平衡则T2＞T1，由温度升高反应速率增大可知T2的反应速率大于T1，又温度高时平衡状态CH3OH的物质的量少，则说明可逆反应CO2+3H2?CH3OH+H2O向逆反应方向移动，故正反应为放热反应，则T1时的平衡常数比T2时的大，③、④正确，②中该反应在T1时的平衡常数比T2时的大，故②错误，①中按照其计算速率的方法可知反应速率的单位错误，应为mol•min-1，故①错误，
故答案为：③④；
（3）由化学平衡的三段模式法计算可知，
                CO2（g）+3H2（g）=CH3OH（g）+H2O（g）
起始（mol）：1        3       0          0
转化（mol）：a         3a       a            a
平衡（mol）：1-a       3-3a     a            a
根据相同条件下气体的压强之比等于物质的量之比，即（1-a+3-3a+a+a）：（1+3）=$\frac{4-2a}{4}$=1-$\frac{a}{2}$，
故答案为：1-$\frac{a}{2}$．

点评 本题考查较为综合，涉及热化学方程式的书写、化学平衡的相关知识，该题对这些知识的要求比较高，综合性强，解答本题比较费时，该题难度较大．

练习册系列答案
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7．实验中的下列操作正确的是（　　）
A．用98%、1.84g/mL的浓硫酸配制1mol/L、500mL的稀硫酸时，应用量筒量取浓硫酸约27.17mL
B．从碘水中萃取碘，如果没有四氯化碳和苯，其实也可以用酒精代替
C．用蒸发方法使NaCl 从溶液中析出时，应将蒸发皿中NaCl 溶液蒸干
D．从石蜡油中取用金属钠，发现取量过多，为了不浪费，又把过量的金属钠放回试剂瓶中
8．高纯氧化铝可用于制高压钠灯的陶瓷管．工业上常用铝土矿（主要成分为Al2O3和少量的 SiO2、Fe2O3杂质）先生产铵明矾晶体，再热分解铵明矾晶体得到高纯氧化铝．其工艺流程图如下：

（1）废渣a成分是：二氧化硅；（写名称）从铵明矾溶液中获得铵明矾晶体的操作“结晶”操作中，母液经蒸发浓缩至溶液表面刚出现薄层的结晶为止，冷却结晶，得到铵明矾（含结晶水）．母液不能蒸干的原因是减少可溶性杂质的析出及Al3+水解；
（2）反应Ⅶ的化学方程式为：（NH4）2S2O8+2H2O=2NH4HSO4+H2O2；
（3）测定铵明矾组成的方法是：
a．称取90.6g铵明矾样品，高温灼烧，得Al2O3残留固体10.2g；
b．称取90.6g铵明矾样品，用适量蒸馏水溶解，再加入稍过量的BaCl2溶液，经静置、过滤、洗净，得BaSO493.2g；
c．称取90.6g样品，加入足量的NaOH溶液，加热，产生气体依次通过碱石灰和浓硫酸，浓硫酸增重3.40g．则铵明矾的化学式为NH4Al（SO4）2•12H2O；
（4）有同学认为，第（3）问测定铵明矾组成的方法a、b、c三个试验中，有一个实验不必实施也能推导出铵明矾的化学式，您认为合理吗？若合理，请在下列空格写出不必实施的实验代号（即填上a、b、或c）；若不合理，则在下列空格填上“不合理”，并说明原因．你的结论是a或c；
（5）过硫酸铵[（NH4）2S2O8]在工业生产中有广泛的用途，可以作为氧化剂和漂白剂，广泛地用于蓄电池工业；还用作聚合的引发剂、纤维工业的脱浆剂．在上述的工艺流程中用惰性电极电解X与反应Ⅵ所得物质的混合溶液可以得到过硫酸铵．写出阳极反应式：2SO42--2e-=S2O82-．
5．可逆反应①X（g）+2Y（g）?2Z（g）、②2M（g）?N（g）+P（g）分别在密闭容器的两个反应室中进行，反应室之间有无摩擦、可滑动的密封隔板．反应开始和达到平衡状态时有关物理量的变化如图所示：
（1）反应①的正反应△H＜0（填“＞”、“=”或“＜”）；
（2）达平衡（Ⅰ）时体系的压强与反应开始时体系的压强之比为20：23；（用分数表示）
（3）达平衡（Ⅰ）时，X的转化率为$\frac{15}{23}$；（用分数表示）
（4）在平衡（Ⅰ）和平衡（Ⅱ）中，M的体积分数（Ⅰ）无法确定（Ⅱ） （填“＞”、“=”、“＜”或
“无法确定”）．
12．在水溶液 里或熔融状态下能够导电的化合物叫电解质．在水溶液里能够完全电离成离子的电解质叫强电解质，如HCl（填化学式）；只能部分电离成离子的电解质叫弱电解质，如HF（填化学式）．
2．天然海水中主要含有Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-、CO32-、HCO3-、Br-等离子．火力发电燃煤排放的含有SO2的烟气可利用海水脱硫，其工艺流程如图所示，下列说法错误的是（　　）
A．含SO2的烟气若不经过海水脱硫直接排放可造成酸性降雨
B．“氧化”是利用氧气将H2SO3、HSO3-、SO32-等氧化生成SO42-
C．“反应、稀释”时加天然海水的目的是中和、稀释经氧化后海水中生成的酸
D．“排放”出来的海水中SO42-的物质的量浓度与进入吸收塔的天然海水相同
9．amL三种气态烃的混合物和足量的氧气混合点燃爆炸后，恢复到原来的状态（常温常压），气体体积共缩小2amL（不考虑二氧化碳的溶解）．则三种烃可能的组合是（　　）
A．CH4、C2H4、C3H4任意体积比
B．CH4、C3H6、C2H2保持C3H6：C2H2=1：2（物质的量之比）
C．CH4、C2H6、C3H8同条件下体积比为2：1：2
D．C2H4、C3H6、C4H8任意质量比
6．下列有关物质的性质或结构的说法正确的是（　　）
A．L层上的电子数为奇数的原子一定是主族元素的原子
B．核电站泄漏的放射性物质131I和127I互为同位素，化学性质相似
C．化学键的形成一定伴随着电子的转移和能量变化
D．元素周期表中，位于金属和非金属分界线附近的元素属于过渡元素
7．化学反应常常伴随着能量变化．
（1）在25℃、101kPa下，1g液态甲醇（CH3OH）燃烧生成CO2和液态水时放热22.68kJ．则表示甲醇燃烧热的热化学方程式为CH3OH（l）+$\frac{3}{2}$O2（g）═CO2（g）+2H2O（l）△H=-725.8 kJ•mol-1．
（2）已知断开1mol H-H键，1mol N-H键，1mol N≡N键分别需要的能量是436kJ、391kJ、946kJ，则N2与H2反应生成NH3的热化学方程式为N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H=-92kJ•mol-1
（3）在298K下，C、Al的单质各1mol完全燃烧，分别放出热量a kJ和b kJ．又知一定条件下，Al能将C从CO2置换出来，写出此置换反应的热化学方程式：4Al（s）+3CO2（g）═2Al2O3（s）+3C（s）△H=-（4b-3a）kJ/mol．
（4）0.1mol的气态高能燃料乙硼烷（B2H6）在O2中燃烧，生成固态B2O3和液态水，放出216.5kJ的热量，其热化学方程式为B2H6（g）+3O2（g）═B2O3（s）+3H2O（l）△H=-2165kJ/mol．又知：H2O（l）=H2O（g）△H=+44kJ•mol-1，则11.2L （标准状况下）B2H6完全燃烧生成气态水时放出的热量是1016.5kJ．

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