题目内容

甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的一种反应原理如下：
CH3OH(g) + H2O(g) → CO2(g) + 3H2(g) – 49.0 kJ
下列说法正确的是
A．1 LCH3OH蒸汽与1 L水蒸汽反应生成1 L CO2气体与3 L氢气吸收热量49.0 kJ
B．1个CH3OH分子与1个水分子反应生成1个CO2分子与3个H2分子吸收49.0 kJ热量
C．相同条件下1molCH3OH(g)与1mol H2O(g)的能量总和小于1molCO2(g)与3 mol H2(g)的能量总和
D．1 molCH3OH蒸汽与1 mol液态水反应生成1mol CO2气体与3 mol 氢气吸收的热量小于49.0 kJ

试题分析：A．1molCH3OH蒸汽与1mol水蒸汽反应生成1mol CO2气体与3mol 氢气吸收热量49.0kJ，故A错误；B．1molCH3OH蒸汽与1mol水蒸汽反应生成1mol CO2气体与3mol 氢气吸收热量49.0kJ，故B错误；C．放热反应中反应物的总能量大于生成物的总能量，所以1molCH3OH（g）与1mol H2O（g）的能量总和小于1molCO2（g）与3 mol H2（g）的能量总和，故C正确；D．液态水吸收热量变为气态，所以1 molCH3OH蒸汽与1 mol液态水反应生成1mol CO2气体与3 mol 氢气吸收的热量大于49.0 kJ，故D错误；故选：C．
练习册系列答案
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已知单质硫在通常条件下以S8(斜方硫)的形式存在，而在蒸气状态时，含有S2、S4、S6及S8等多种同素异形体，其中S4、S6和S8具有相似的结构特点，其结构如下图所示：

在一定条件下，S8(s)和O2(g)发生反应依次转化为SO2(g)和SO3(g)。反应过程和能量关系可用下图简单表示(图中的ΔH表示生成1 mol含硫产物的数据)。

(1)写出表示S8燃烧热的热化学方程式_____________________。
(2)写出SO3分解生成SO2和O2的热化学方程式_________________________。
(3)若已知SO2中硫氧键的键能为d kJ·mol-1，O2中氧氧键的键能为e kJ·mol-1，则S8分子中硫硫键的键能为___________。
已知：2H2(g) + O2(g)＝2H2O(l) ΔH＝－571．6 kJ·mol－1
2H2(g) + O2(g)＝2H2O(g）   ΔH＝－483．6kJ·mol－1
2CH3OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(l) ΔH＝－1452 kJ·mol－1
下列说法正确的是
A．H2(g)的燃烧热ΔH＝－285．8 kJ·mol－1
B．1molH2O(l)变成1mo1H2O(g)，吸收88kJ能量
C．3H2(g)＋CO2(g)=CH3OH(l)＋H2O(l)ΔH＝＋135．9 kJ·mol－1
D．可以寻找特殊催化剂使H2O分解，同时放出能量
（1）医疗上常用浓度为75%的某有机物水溶液作皮肤消毒液。该有机物的结构简式是     。
（2）一定条件下，0.1mol氨气与氧气反应生成两种无毒气体，放出31.67kJ热量。写出核反应的热化学方程式：         。
（3）现有固体X，可能含有Cu、SiO2、KNO3、NH4Cl中的一种或几种。为了探究其成分，某学习小组取该样品进行如下实验（部分产物已略去）。

①步骤I中发生反应的离子方程式为                           。
②20.00gX中Cu的质量分数为                。
③为进一步确定固体X的组成，常温下，学习小组另取固体X加水，充分搅拌后过滤，测得滤液的pH＜7。他们判断一定有NH4Cl，理由是          。
（4）工业上常用电渗析法生产HI，其模拟实验如图。写出阴极的电极反应式：           。
化学反应变化过程及结果的研究。按要求回答问题：
（1）关于反应过程中能量变化的研究：

则：2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）△H=                      kJ·mol-1。
（2）关于反应速率和限度的研究：
工业生产尿素的原理是以NH3和CO2为原料合成尿素[CO(NH2)2]，反应的化学方程式为：
2NH3 (g)+ CO2 (g) CO(NH2)2 (l) + H2O (l)，该反应的平衡常数（K）和温度（T / ℃）关系如下：
T / ℃
165
175
185
195
K
111.9
74.1
50.6
34.8
 
①焓变ΔH  _______0 （填“>”、“<”或“=”）。
②在一定温度和压强下，若原料气中的NH3和CO2的物质的量之比（氨碳比），下图（1）是氨碳比（x）与CO2平衡转化率（α）的关系。α随着x增大而增大的原因是                    。

③上图中的B点处，NH3的平衡转化率为              。
（3）关于电化学的研究：
铝是日常生活中用途最多的金属元素，下图为Al-AgO电池的构造简图，电解质溶液为NaOH，它可用作水下动力电源，该电池中铝电极反应式为                             。用该电池电解尿素[CO(NH2)2]的碱性溶液制氢的装置示意图如下图（电解池中隔膜仅阻止气体通过，阴、阳极均为惰性电极）。电解时，阳极的电极反应式为                         。
   
（4）关于电离平衡的研究：
人体血液里存在重要的酸碱平衡：，使人体血液pH保持在7.35～7.45，否则就会发生酸中毒或碱中毒。其pH随c(HCO3-)∶c(H2CO3)变化关系如下表：
c(HCO3-)∶c(H2CO3)
1.0
17.8
20.0
22.4
pH
6.10
7.35
7.40
7.45
 
试回答：
正常人体血液中，HCO3-的水解程度       电离程度（填“大于”、“小于”、“等于”）；
②人体血液酸中毒时，可注射缓解        （填选项）；
A．NaOH溶液   B．NaHCO3溶液    C．NaCl溶液    D．Na2SO4溶液
③ pH=7.00的血液中，c(H2CO3)       c(HCO3－) （填“<”、“>”、“＝”）
氨气是生产化肥、硝酸等的重要原料，围绕合成氨人们进行了一系列的研究
（1）氢气既能与氮气又能与氧气发生反应，但是反应的条件却不相同。
已知：2H2 (g) + O2 (g) = 2H2O (g)  ΔH =" -483.6" kJ/mol
3H2 (g) + N2 (g)  2NH3 (g) ΔH =" -92.4" kJ/mol

计算断裂1 mol N≡N键需要能量      kJ ， 氮气分子中化学键比氧气分子中的化学键键     （填“强”或“弱”），因此氢气与二者反应的条件不同。
（2）固氮是科学家致力研究的重要课题。自然界中存在天然的大气固氮过程：N2 (g) + O2 (g) =" 2NO" (g) ΔH =" +180.8" kJ/mol ，工业合成氨则是人工固氮。
分析两种固氮反应的平衡常数，下列结论正确的是       。
 反应
大气固氮
工业固氮
温度/℃
27
2000
25
350
400
450
K
3.84×10-31
0.1
5×108
1.847
0.507
0.152
 
A．常温下，大气固氮几乎不可能进行，而工业固氮非常容易进行
B．人类大规模模拟大气固氮是无意义的
C．工业固氮温度越低，氮气与氢气反应越完全
D．K越大说明合成氨反应的速率越大
（3）在恒温恒容密闭容器中按照甲、乙、丙三种方式分别投料, 发生反应：3H2 (g) + N2 (g)  2NH3 (g)测得甲容器中H2的转化率为40%。
 
N2
H2
NH3
甲
1
3
0
乙
0.5
1.5
1
丙
0
0
4
判断乙容器中反应进行的方向       。（填“正向”或“逆向”）
达平衡时，甲、乙、丙三容器中NH3的体积分数大小顺序为       。
（4）氨气是合成硝酸的原料，写出氨气与氧气反应生成一氧化氮和气态水的热化学方程式       。
碳和碳的化合物在生产、生活中的应用非常广泛，在提倡健康生活已成潮流的今天，“低碳生活”不再只是一种理想，更是一种值得期待的新的生活方式。
（1）将CO2与焦炭作用生成CO，CO可用于炼铁等。
①已知：Fe2O3(s)＋3C(石墨)＝2Fe(s)＋3CO(g)  ΔH1＝ +489.0 kJ/mol
C(石墨)＋CO2(g)＝2CO(g)   ΔH2＝+172.5 kJ/mol
则CO还原Fe2O3的热化学方程式为                                        ；
②氯化钯（PdCl2）溶液常被应用于检测空气中微量CO。PdCl2被还原成单质，反应的化学方程式为                                                ；
（2）将两个石墨电极插入KOH溶液中，向两极分别通入C3H8和O2构成丙烷燃料电池。
①负极电极反应式是：                                            ；
②某同学利用丙烷燃料电池设计了一种电解法制取Fe(OH)2的实验装置（如下图所示），通电后，溶液中产生大量的白色沉淀，且较长时间不变色。下列说法中正确的是          （填序号）

A．电源中的a一定为正极，b一定为负极
B．可以用NaCl溶液作为电解液
C．A、B两端都必须用铁作电极
D．阴极发生的反应是：2H+＋2e－＝H2↑
（3）将不同量的CO(g)和H2O(g)分别通入体积为2L的恒容密闭容器中，进行反应：CO(g)＋H2O(g)  CO2(g)＋H2(g)，得到如下三组数据：
实验组
温度/℃
起始量/mol
平衡量/mol
达到平衡所需时间/min
H2O
CO
CO2
1
650
2
4
1.6
5
2
900
1
2
0.4
3
3
900
1
2
0.4
1
 
①该反应的正反应为          （填“吸”或“放”）热反应；
②实验2中，平衡常数K＝          ；
③实验3跟实验2相比，改变的条件可能是                （答一种情况即可）；
（4）将2.4g碳在足量氧气中燃烧，所得气体通入100mL 3.0mol/L的氢氧化钠溶液中，完全吸收后，溶液中所含离子的物质的量浓度由大到小的顺序                   。
氮的化合物合成、应用及氮的固定一直是科学研究的热点。
（1）以CO2与NH3为原料合成化肥尿素的主要反应如下：
①2NH3(g)＋CO2(g)＝NH2CO2NH4(s)；ΔH＝－159.47 kJ·mol－1
②NH2CO2NH4(s)＝CO (NH2)2(s)＋H2O(g)；ΔH＝a kJ·mol－1
③2NH3(g)＋CO2(g)＝CO(NH2)2(s)＋H2O(g)；ΔH＝－86.98 kJ·mol－1
则a为               。
（2）反应2NH3(g)＋CO2(g)CO(NH2)2(l)＋H2O(g)在合成塔中进行。下图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三条曲线为合成塔中按不同氨碳比 [n(NH3)/n(CO2)]和水碳比[n(H2O)/n(CO2)]投料时二氧化碳转化率的情况。

①曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ水碳比的数值分别为：
A. 0.6～0.7       B. 1～1.1        C. 1.5～1.61
生产中应选用水碳比的数值为     （选填序号）。
②生产中氨碳比宜控制在4.0左右，而不是4.5的原因可能是   。
（3）尿素可用于湿法烟气脱氮工艺，其反应原理为：
NO＋NO2＋H2O＝2HNO2      2HNO2＋CO(NH2)2＝2N2↑＋CO2↑＋3H2O。
①当烟气中NO、NO2按上述反应中系数比时脱氮效果最佳。若烟气中V(NO)∶V(NO2)＝5∶1时，可通入一定量的空气，同温同压下，V(空气)∶V(NO)＝      （空气中氧气的体积含量大约为20%）。
②下图是尿素含量对脱氮效率的影响，从经济因素上考虑，一般选择尿素浓度约为           %。

（4）下图表示使用新型电极材料，以N2、H2为电极反应物，以HCl－NH4Cl为电解质溶液制造出既能提供能量，同时又能实现氮固定的新型燃料电池。请写出该电池的正极反应式             。生产中可分离出的物质A的化学式为       。
已知N≡N键的键能是a kJ﹒mol-1，H－H键的键能是b kJ﹒mol-1，N－H键的键能是c kJ﹒mol-1，则N2(g) + 3 H2(g) =" 2" NH3(g)的△H（单位：kJ﹒mol-1）为
A．3c–a-bB．a+b-3cC．a+3b-2cD．a+3b-6c

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