题目内容

碳及其化合物有广泛的用途。
(1)将水蒸气通过红热的碳即可产生水煤气。反应为
C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) ΔH=+131.3 kJ·mol1
以上反应达到平衡后,在体积不变的条件下,以下措施有利于提高H2O的平衡转化率的是________。(填序号)
A.升高温度B.增加碳的用量C.加入催化剂D.用CO吸收剂除去CO
(2)已知:C(s)+CO2(g)2CO(g) ΔH=+172.5 kJ·mol1,则CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的焓变ΔH=________。
(3)CO与H2在一定条件下可反应生成甲醇:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。甲醇是一种燃料,可利用甲醇设计一个燃料电池,用稀硫酸作电解质溶液,多孔石墨作电极,该电池负极反应式为__________________________________。
若用该电池提供的电能电解60 mL NaCl溶液,设有0.01 mol CH3OH完全放电,NaCl足量,且电解产生的Cl2全部逸出,电解前后忽略溶液体积的变化,则电解结束后所得溶液的pH=________。
(4)将一定量的CO(g)和H2O(g)分别通入到体积为2.0 L的恒容密闭容器中,发生以下反应:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)。得到如下数据:
温度/℃
起始量/mol
平衡量/mol
达到平衡所需时间/min
H2O
CO
H2
CO
 
900
1.0
2.0
0.4
1.6
3.0
 
通过计算求出该反应的平衡常数(结果保留两位有效数字)________。改变反应的某一条件,反应进行到t min时,测得混合气体中CO2的物质的量为0.6 mol。若用200 mL 5 mol/L的NaOH溶液将其完全吸收,反应的离子方程式为(用一个离子方程式表示)__________________________
(5)工业生产是把水煤气中的混合气体经过处理后获得的较纯H2用于合成氨。合成氨反应原理为N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·mol1。实验室模拟化工生产,分别在不同实验条件下反应,N2浓度随时间变化如图甲所示。

请回答下列问题:
①与实验Ⅰ比较,实验Ⅱ改变的条件为________________________________。
②实验Ⅲ比实验Ⅰ的温度要高,其他条件相同,请在图乙中画出实验Ⅰ和实验Ⅲ中NH3浓度随时间变化的示意图。
(1)AD
(2)-41.2 kJ·mol1
(3)CH3OH(g)+H2O-6e=CO2+6H 14
(4)K==0.17 3CO2+5OH=2CO32—+HCO3+2H2O
(5)①使用催化剂
(1)该反应为吸热反应,升高温度,平衡向右移动,反应物平衡转化率升高,A项正确;增加固体反应物的量不会引起平衡的移动,B项错误;催化剂不能使平衡移动,C项错误;生成物浓度降低,平衡向正反应方向移动,反应物平衡转化率升高,D项正确。(2)根据盖斯定律,方程式C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)与C(s)+CO2(g)??2CO(g)相减可得CO(g)+H2O(g)??CO2(g)+H2(g),则ΔH=+131.3 kJ·mol1-172.5 kJ·mol1=-41.2 kJ·mol1。(3)电池总反应为2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O,酸性条件下,正极反应为O2+4H+4e=2H2O,总反应减去正极反应可得负极反应为CH3OH(g) +H2O-6e=CO2+6H;0.01 mol CH3OH完全放电可提供0.06 mol电子,则电解NaCl溶液时电路中流过的电子为0.06 mol,生成OH的物质的量为0.06 mol,溶液中c(OH)=1 mol/L,pH=14。
(4)由题目所给数据可知:
CO(g) + H2O(l)??CO2(g) + H2(g)  
起始量  2.0 mol  1.0 mol  0  0
转化的量  0.4 mol  0.4 mol  0.4 mol  0.4 mol
平衡量  1.6 mol  0.6 mol  0.4 mol  0.4 mol
平衡浓度  0.8 mol/L  0.3 mol/L  0.2 mol/L  0.2 mol/L
则K=≈0.17;由题意可知,CO2和NaOH的物质的量之比为3∶5,可知产物中CO32—和HCO3共存。(5)①与实验Ⅰ比较,实验Ⅱ中反应速率加快且反应物平衡转化率没有改变,故改变的条件为使用了催化剂;②温度升高,达到平衡的时间缩短,则在曲线中早到达拐点;该反应为放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向移动,故生成物浓度降低
练习册系列答案
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2013年初,雾霾天气多次肆虐我国中东部地区。其中,汽车尾气和燃煤尾气是造成空气污染的原因之一。
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据此判断:
①该反应的ΔH________0(填“>”或“<”)
②在T2温度下,0~2 s内的平均反应速率v(N2)=______________________。
③当固体催化剂的质量一定时,增大其表面积可提高化学反应速率。若催化剂的表面积S1>S2,在上图中画出c(CO2)在T1、S2条件下达到平衡过程中的变化曲线。
④若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行,下列示意图正确且能说明反应在进行到t1时刻达到平衡状态的是________(填代号)。


(2)直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题。
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例如:CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH1=-867 kJ/mol
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写出CH4(g)催化还原N2O4(g)生成N2(g)、CO2(g)和H2O(g)的热化学方程式:________________________________________________________________________。
②将燃煤产生的二氧化碳回收利用,可达到低碳排放的
目的。如图是通过人工光合作用,以CO2和H2O为原料制备HCOOH和O2的原理示意图。催化剂b表面发生的电极反应式为__________________________。

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(2)雄黄(As4S4)和雌黄(As2S3)是提取砷的主要矿物原料。已知As2S3和HNO3有如下反应:
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(4)硫的有机物()与甲醛、氯化氢以物质的量之比1:1:1反应,可获得一种杀虫剂中间体X和H2O。
及X的核磁共振氢谱如下图,其中      (填“Ⅰ”或“Ⅱ”)为的核磁共振氢谱图。写出X的结构简式:      
开发使用清洁能源,发展“低碳经济”正成为科学家研究的主要课题。氢气、甲醇是优质的清洁燃料,可制作燃料电池。
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②100℃时,将1 mol CH4和2 mol H2O通入容积为1 L的定容密封容器中,发生反应,能说明该反应已经达到平衡状态的是__________
a.容器内气体密度恒定  
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(3)25℃时,在20mL0.1mol/L氢氟酸中加入VmL0.1mol/LNaOH溶液,测得混合溶液的pH变化曲线如图所示,下列说法正确的是_____。

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(4)长期以来,一直认为氟的含氧酸不存在。1971年美国科学家用氟气通过细冰末时获得HFO,其结构式为H—O—F。HFO与水反应得到HF和化合物A,该反应的化学方程式为                     

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