题目内容

CO2和CH4是两种重要的温室气体，通过CH4和CO2反应制造更高价值化学品是目前的研究目标。
（1）250℃时，以镍合金为催化剂，向4 L容器中通入6 mol CO2、6 mol CH4，发生如下反应：CO2(g)＋CH4(g) 2CO(g)＋2H2(g)。平衡体系中各组分体积分数如下表：

物质
 		CH4
 		CO2
 		CO
 		H2
 
体积分数
 		0.1
 		0.1
 		0.4
 		0.4
 
 
①此温度下该反应的平衡常数K=     。
②已知：CH4(g)＋2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(g) △H="-890.3" kJ·mol－1
CO(g)＋H2O (g)＝CO2(g)＋H2 (g) △H="2.8" kJ·mol－1
2CO(g)＋O2(g)＝2CO2(g) △H="-566.0" kJ·mol－1
反应CO2(g)＋CH4(g)2CO(g)＋2H2(g) 的△H=     。
（2）以二氧化钛表面覆盖Cu2Al2O4为催化剂，可以将CO2和CH4直接转化成乙酸。
①在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率如图所示。250～300℃时，温度升高而乙酸的生成速率降低的原因是   。

②为了提高该反应中CH4的转化率，可以采取的措施是   。
③将Cu2Al2O4溶解在稀硝酸中的离子方程式为     。
（3）以CO2为原料可以合成多种物质。
①聚碳酸酯是一种易降解的新型合成材料，它是由加聚而成。写出聚碳酸酯的结构简式：   。
②以氢氧化钾水溶液作电解质进行电解，CO2在铜电极上可转化为甲烷，该电极反应方程式为     。


（1）①64    ②+247.3 kJ·mol－1
（2）①温度超过250℃时，催化剂的催化效率降低
②增大反应压强或增大CO2的浓度
③3Cu2Al2O4+32H++2NO3－=6Cu2++ 6Al3++2NO↑+16 H2O
（3）①    ②CO2+8e－+6H2O=CH4+8OH－

解析试题分析：（1）①设消耗CH4物质的量为x，则平衡时CH4、CO2、CO、H2物质的量分别为(6-x)mol、(6-x)mol、2xmol、2xmol，由CH4体积分数得，解得x=4。所以K= = =64。②由盖斯定律得△H=(-890.3+2.8×2+566×2) kJ·mol－1=+247.3kJ·mol－1。（2）①温度升高，催化剂活性降低。②CO2(g)＋CH4(g)CH3COOH(l)，增大压强或增大二氧化碳气体浓度，可以提高甲烷转化率。③Cu2Al2O4中Cu为+1价，Cu2Al2O4与硝酸生成硝酸铜、硝酸铝、NO和水，根据得失电子相等、电荷守恒、质量守恒配平。（3）①CO2发生加聚反应时，断裂C=O双键中的键，聚合得。②CO2在铜电极上可转化为甲烷，C的化合价由+4降为-4，发生还原反应，由电子和电荷守恒、质量守恒写出电极反应式。
考点： 化学平衡常数 盖斯定律 化学平衡移动与转化率 离子方程式 高聚物 电极反应式的书写

练习册系列答案
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氮是地球上含量丰富的一种元素，氮及其化合物在工 农业生产、生活中有着重要作用，

（1）上图是N2(g)和H2(g)反应生成1mol NH3(g)过程中能量变化示意图，请写出N2和H2反应的热化学方程式：                                                        。
（2）若已知下列数据：

化学键
H－H
N≡N
键能/kJ·mol－1
435
943
 
试根据表中及图中数据计算N-H的键能         kJ·mol－1。
（3）合成氨反应通常用铁触媒作催化剂。使用铁触媒后E1和E2的变化是：E1               ，E2______，
△H       (填“增大”、“减小”、“不变”)。
（4）用NH3催化还原NOX还可以消除氮氧化物的污染。例如
4NH3(g)+3O2(g)＝ 2N2(g)+6H2O(g) ；△H1＝akJ·mol-1
N2(g)+O2(g)＝2NO(g)；       △H2＝bkJ/mol
若1mol NH3还原NO至N2，则该反应过程中的反应热△H3＝       kJ/mol（用含a、b的式子表示）。

（14分）氢气是一种清洁能源，氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点。
（1）以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法。已知：
CH4(g)＋H2O(g) ===CO(g)＋3H2(g)        ΔH＝+206.2 kJ/mol
CH4(g)＋CO2(g) ===2CO(g)＋2H2(g)       ΔH＝+247.4 kJ/mol
CH4(g)与H2O(g)反应生成CO2(g)和H2(g)的热化学方程式为               。
（2）硫铁矿(FeS2)燃烧产生的SO2通过下列碘循环工艺过程既能制H2SO4，又能制H2。

已知1g FeS2完全燃烧放出7.1 kJ热量，FeS2燃烧反应的热化学方程式为      。
该循环工艺过程的总反应方程式为      。
（3）电解尿素[CO(NH2)2]的碱性溶液制氢的装置示意图见图（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）用吸收H2后的稀土储氢合金作为电池负极材料(用MH表示)，NiO(OH)作为电池正极材料，KOH溶液作为电解质溶液，可制得高容量，长寿命的镍氢电池。电池充放电时的总反应为：
NiO(OH)＋MHNi(OH)2＋M
①电池放电时，正极的电极反应式为      。
②充电完成时，Ni(OH)2全部转化为NiO(OH)。若继续充电将在一个电极产生O2，O2扩散到另一个电极发生电极反应被消耗，从而避免产生的气体引起电池爆炸，此时，阴极的电极反应式为      。
（5）Mg2Cu是一种储氢合金。350℃时，Mg2Cu与H2反应，生成MgCu2和仅含一种金属元素的氢化物（其中氢的质量分数为0.077）。Mg2Cu与H2反应的化学方程式为           。

1）一种新型锂电池是将化学式为Li4Ti5O12的物质作为电池的正极材料，在放电的过程中变为化学式为Li4Ti5O12的物质。
①Li4Ti5O12中Ti元素的化合价为        ，锂电池的突出优点是        。
②该锂电池是一种二次电池，放电时的负极反应式为            ，充电时的阳极反应式为        。
（2）用氧化还原滴定法测定制备得到的TiO2试样中的TiO2的质量分数：在一定条件下，将TiO2溶解并还原为Ti3+，再以KSCN溶液作为指示剂，用NH4Fe（SO4）2标准溶液滴定Ti3+至全部生成Ti4+。
①TiCl4水解生成TiO2·xH2O的化学方程式为           。
②滴定终点的现象是           。
③滴定分析时，称取TiO2试样0．2g，消耗0.1mol·L-1 NH4Fe（SO4）2栎准溶液20ml．则TiO2的质量分数为____           。
④若在滴定终点，读取滴定管刻度时，俯视标准溶液的液面，使其测定结果        （填“偏大”、“偏小”或“无影响”）o
（3）已知：

则TiCl4（I）+4Na（l）=Ti（s）+4NaCl（s）的△H=       KJ·mol-1。

I．下图表示4个碳原子相互结合的方式。小球表示碳原子，小棍表示化学键，假如碳原子上其余的化学键都是与氢结合。

（1）图中属于烷烃的是        （填编号）；属于烯烃的是          （填编号）；
（2）上图中与B互为同分异构体但不属于同种类的物质的是：       。（填编号）
II．课本“交流?研讨”栏目有这样一组数据：破坏1mol氢气中的化学键需要吸收436kJ能量；破坏1/2mol氧气中的化学键需要吸收249kJ的能量；形成水分子中1 mol  H—O键能够释放463kJ能量。
下图表示氢气和氧气反应过程中能量的变化，请将图中①、②、③的能量变化的数值，填在下边的横线上。

①           kJ；②         kJ；③          kJ。

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。

工业合成氨与制备硝酸一般可连续生产，流程如下：

请回答下列问题：
（1）某科研小组研究：在其他条件不变的情况下，改变起始物氢气的物质的量，对反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ·mol-1的影响。实验结果如图所示：（图中T表示温度，n表示物质的量）

①图像中T2和T1的关系是：T2     T1(填“>”、“<”、“=”或“无法确定”)。
②比较在a、b、c三点所处的平衡状态中，N2的转化率最高的是   (填字母)。
③要使反应后氨的百分含量最大，则在起始体系中原料投料比n(H2)/n(N2)     3（填 “>”、“<”、“=”或“无法确定”）。若容器容积恒为1 L，起始状态n(H2)="3" mol，反应达到平衡时H2的转化率为60%，则此条件下(T2)，反应的平衡常数K=     。（结果保留小数点后两位）
（2）已知：N2(g)＋O2(g)2NO(g)   ΔH＝＋180.5 kJ·mol-1
2H2(g)＋O2(g)2H2O(g)    ΔH＝－483.6 kJ·mol-1
今有17 g氨气，假设其经催化氧化完全反应，生成一氧化氮气体和水蒸气，则该过程中所放出的热量为     kJ。
（3）在装置②中，NH3和O2从145℃就开始下列反应，在不同温度和催化剂条件下生成不同产物（如下图所示）：

温度较低时生成   为主，温度高于900℃时，NO产率下降的可能原因是   。

氮氧化合物是大气污染的重要因素。
（1）汽车排放的尾气中含NO，生成NO的反应的化学方程式为     。
（2）采取还原法，用炭粉可将氮氧化物还原。
已知： N2(g)＋O2(g)=2NO(g)        ΔH＝＋180.6 kJ·mol－1
C(s)＋O2(g)=CO2(g)         ΔH＝－393.5 kJ·mol－1
则反应 C(s)＋2NO(g)=CO2(g)＋N2(g)  ΔH＝________kJ·mol－1。
（3）将NO2变成无害的N2要找到适合的物质G与适当的反应条件，G应为  （填写“氧化剂”或“还原剂”）。下式中X必须为无污染的物质，系数n可以为0。
NO2 + G  N2 + H2O + nX（未配平的反应式）。
下列化合物中，满足上述反应式中的G是   （填写字母）。
a．NH3         b．CO2         c．SO2         d．CH3CH2OH
（4）治理水中硝酸盐污染的方法是：
①催化反硝化法中，用H2将NO3-还原为N2，一段时间后，溶液的碱性明显增强。则反应的离子方程式为：     。
②在酸性条件下，电化学降解NO3-的原理如下图，电源正极为：  （选填“A”或“B”），阴极反应式为：      。

金属铁用途广泛，高炉炼铁的总反应为：Fe2O3（s）+3CO（g）2Fe（s）+3CO2（g），请回答下列问题：
（1）一定温度下，在体积固定的密闭容器中发生上述反应，可以判断该反应已经达到平衡的是     。

A．密闭容器中总压强不变
B．密闭容器中混合气体的平均摩尔质量不变
C．密闭容器中混合气体的密度不变
D．c（CO）= c（CO2）
E．Fe2O3的质量不再变化
（2）一定温度下，上述反应的化学平衡常数为3.0，该温度下将4molCO、2molFe2O3、6molCO2、5molFe加入容积为2L的密闭容器中，此时反应将向      反应方向进行（填“正”或“逆”或“处于平衡状态”）；反应达平衡后，若升高温度，CO与CO2的体积比增大，则正反应为      反应（填“吸热”或“放热”） 。
（3）已知：3Fe2O3（s）+CO（g）2Fe3O4（s）+CO2（g） △H="–47" kJ/mol
Fe3O4（s）+CO（g）3FeO（s）+CO2（g）   △H=" +19" kJ/mol
FeO（s）+CO（g）Fe（s）+CO2（g）      △H="–11" kJ/mol
则Fe2O3（s）+3CO（g）2Fe（s）+3CO2（g）的△H=            。
（4）上述总反应在高炉中大致分为三个阶段，各阶段主要成分与温度的关系如下表：
温度
 250℃ ～  600℃ ～  1000℃ ～  2000℃
主要成分
      Fe2O3        Fe3O4          FeO            Fe
 
800℃时固体物质的主要成分为         ，该温度下若测得固体混合物中m(Fe)︰m(O)=105︰32，则Fe3O4被CO还原为FeO的百分率为            （设其它固体杂质中不含Fe、O元素）。

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