题目内容

（14分）化学在能源开发与利用中起着十分重要的作用。
（1）蕴藏在海底的可燃冰是高压下形成的外观像冰的甲烷水合物固体．被称之为“未来能源”。在25℃、101 kPa下，1g甲烷完全燃烧生成和液态水时放热55.6 kJ。甲烷燃烧的热化学方程式为 ______：相同条件下，356 g可燃冰（分子式为CH4·9H2O，Mr＝178）释放的甲烷气体完全燃烧生成CO2和液态水，放出的热量为_______kJ。
（2）二甲醚(CH3OCH3)是无色气体，可作为一种新型能源，具有清洁、高效的优良性能。由合成气(组成为H2、CO和少量的CO2)直接制各二甲醚，其中的主要过程包括以下四个反应：
甲醇合成反应：
（Ⅰ）CO（g）+2H2（g）═CH3OH（g）  △H1＝－90.1kJ?mol-1
（Ⅱ）CO2（g）+3H2（g）═CH3OH（g）+H2O（g） △H2＝－49.0kJ?mol-1
水煤气变换反应：（Ⅲ）CO（g）+H2O（g）═CO2（g）+H2 （g） △H3＝－41.1kJ?mol-1
二甲醚合成反应：（Ⅳ）2CH3OH（g）═CH3OCH3（g）+H2O（g）△H4＝－24.5kJ?mol-1
①分析二甲醚合成反应(iv)对于CO转化率的影响___________________________________。
②由H2和CO直接制备二甲醚（另一产物为水蒸气）的热化学方程式为：__________________。根据化学反应原理，分析增加压强对直接制备二甲醚反应的影响_________________________________。
（3）二甲醚直接燃料电池具有启动快、效率高等优点。若电解质为碱性，二甲醚直接燃料电池的负极反应为______________________，一个二甲醚分子经过电化学氧化，可以产生________电子的电量。
（1）2O2（g）+CH4（g）═CO2（g）+H2O（l） △H＝－889.6kJ/mol   1779.2
（2）①消耗甲醇，促进甲醇合成反应（Ⅰ）平衡右移，CO转化率增大；生成的H2O，通过水煤气变换反应（Ⅲ）消耗部分CO
②2CO（g）+4H2（g）＝CH3OCH3（g）+H2O（g） △H＝－204.7kJ?mol-1
该反应分子数减少，压强升高使平衡右移，CO和H2转化率增大，CH3OCH3产率增加．压强升高使CO和H2浓度增加，反应速率增大
（3）CH3OCH3＋16OH－－12e－＝2CO32－＋11H2O；12

试题分析：（1）1g甲烷完全燃烧生成和液态水时放热55.6 kJ，则16g甲烷即1mol甲烷完全燃烧生成和液态水时放热55.6 kJ×16＝889.6kJ，因此甲烷燃烧的热化学方程式为2O2（g）+CH4（g）═CO2（g）+H2O（l） △H＝－889.6kJ/mol。356 g可燃冰（分子式为CH4·9H2O，Mr＝178）中甲烷的质量是356g×＝32g，即含有2mol甲烷，所以释放的甲烷气体完全燃烧生成CO2和液态水，放出的热量为889.6kJ/mol×2mol＝1779.2kJ。
（2）①二甲醚合成反应（Ⅳ）对于CO转化率的影响，消耗甲醇，促进甲醇合成反应（Ⅰ）CO（g）+2H2（g）═CH3OH（g）平衡右移，CO转化率增大；生成的H2O，通过水煤气变换反应（Ⅲ）CO（g）+H2O（g）═CO2（g）+H2 （g）消耗部分CO，故答案为：消耗甲醇，促进甲醇合成反应（Ⅰ）平衡右移，CO转化率增大；生成的H2O，通过水煤气变换反应（Ⅲ）消耗部分CO；
②Ⅰ、CO（g）+2H2（g）═CH3OH（g）△H1=-90.1kJ?mol-1、Ⅳ、2CH3OH（g）═CH3OCH3（g）+H2O（g）△H4=-24.5kJ?mol-1，依据盖斯定律Ⅰ×2+Ⅳ得到：2CO（g）+4H2（g）=CH3OCH3+H2O（g） △H＝－204.7kJ?mol-1。该反应是气体体积减小的反应，增加压强平衡正向进行，反应速率增大，CO和H2转化率增大，CH3OCH3产率增加；故答案为：2CO（g）+4H2（g）＝CH3OCH3（g）+H2O（g）△H＝－204.7kJ?mol-1；该反应分子数减少，压强升高使平衡右移，CO和H2转化率增大，CH3OCH3产率增加．压强升高使CO和H2浓度增加，反应速率增大；
（3）原电池中负极失去电子，则二甲醚在负极发生氧化反应。若电解质为碱性，二甲醚直接燃料电池的负极反应为二甲醚失电子生成碳酸根，结合原子守恒和电荷守恒写出电极反应为：CH3OCH3＋16OH－－12e－＝2CO32－＋11H2O； 根据负极电极反应式可知一个二甲醚分子经过电化学氧化，可以产生12个电子的电量。
练习册系列答案
相关题目
下列关于热化学反应的描述中正确的是
A．HCl和NaOH反应的中和热△H＝－57．3kJ/mol，则H2SO4和Ca(OH)2反应的中和热为2×（－57．3） kJ/mol
B．CO(g)的燃烧热是283．0 kJ/mol，则表示CO燃烧热的热化学方程式为CO(g)＋1/2O2(g)===CO2 (g)；△H＝－283．0 kJ/mol
C．需要加热才能发生的反应一定是吸热反应
D．1 mol硫燃烧生成气态三氧化硫所放出的热量是硫磺的燃烧热
已知：
2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)　ΔH＝－566 kJ·mol－1
Na2O2(s)＋CO2(g)===Na2CO3(s)＋O2(g) ΔH＝－266 kJ·mol－1
根据以上热化学方程式判断，下列说法正确的是                          
A．CO的燃烧热为283 kJ
B．下图可表示由CO生成CO2的反应过程和能量关系
C．2Na2O2(s)＋2CO2(s)===2Na2CO3(s)＋O2(g)　ΔH>－532kJ·mol－1
D．CO(g)与Na2O2(s)反应放出549 kJ热量时，电子转移数为6．02×1023
已知反应3H2+N22NH3为放热反应，由此推断出 （   ）
A．氢气和氮气在常温常压下，不需要任何能量就可以迅速发生反应
B．3mol氢气和1mol氮气所具有的总能量低于2mol氨气所具有的总能量
C．断裂1molN≡N键和3molH—H键吸收的能量小于形成6molN—H键所放出的能量
D．氢气和氮气是高能极不稳定的物质，氨气是低能且非常稳定的物质
用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。已知：
①CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(l) △H=－574 kJ/mol
②CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=－1160 kJ/mol
③H2O(g)=H2O(l) △H=－44kJ/mol。下列说法不正确的是
A．等物质的量的CH4参加反应，反应①②转移的电子数相同
B．CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=－530 kJ/mol
C．0.2 mol CH4还原NO2至N2，且生成H2O(g)放出的热量为164.6 kJ
D．若用4.48 L(标准状况)CH4还原NO2至N2且生成H2O(g)，整个过程中转移电子1.60 mol
(15分)（1）已知在常温常压下：
① 2CH3OH(l)+3O2(g)  2CO2(g)+4H2O(g)  △H=" -1275.6" kJ·mol－1
② H2O(l)     H2O(g)                   △H=" +" 44.0 kJ.mol－1
写出表示甲醇燃烧热的热化学方程式                               。
（2）甲醇是一种重要的化工原料，又是一种可再生能源，具有开发和应用的广阔前景。
方法一
CO(g) +2H2(g) CH3OH(g)
方法二
CO2(g) +3H2(g) CH3OH(g) +H2O(g)
工业上可用如下方法合成甲醇：
     
方法一                                      方法二
①方法一：该反应的△S      0（填“＞”或“＜”）。图中曲线a到曲线b的措施是           
               ，恒温恒容时，下列说法能说明反应到达平衡状态的是            。
A.体系的平均摩尔质量不再改变                B. V(CO)= V(CH3OH)
C. H2的转化率达到了最大限度                 D. △H不再改变
②方法二：将CO2和H2按物质的量之比1:3充入体积为2.0L的恒容密闭容器中反应，如图两条曲线分别表示压强为0.1 MPa和5.0 MPa下CO2转化率随温度的变化关系，其中a点的平衡常数表达式为：             ；a，b两点化学反应速率别用Va、Vb表示，则Va       Vb（填“大于”、“小于”或“等于”）。 已知原子利用率=期望产物的总质量与生成物的总质量之比，则方法一的原子利用率是方法二的原子利用率的            倍(保留两位小数).
（3）甲醇对水质会造成一定的污染，有一种电化学法可消除这种污染，其原理是通电后将Co2＋氧化成Co3＋，然后以Co3＋做氧化剂把水中的甲醇氧化成CO2而净化。写出除去甲醇的离子方程式              。 
下列反应既是氧化还原反应又是放热反应的是(    )
A．过氧化钠与水反应B．氨水与稀硫酸的反应
C．灼热的炭与CO2反应D．Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl 的反应
（16分）尿素可作为H2O2的稳定载体，生产一种固态、耐储存、易运输的新型氧化剂和消毒剂—过氧化尿素[CO(NH2)2·H2O2]，其合成工艺流程如下：

请回答下列问题：
（1）操作I、II的名称分别是______、_______。CO(NH2)2·H2O2分子中尿素和过氧化氢之间以________结合，其结合力较弱，具有尿素和过氧化氢双重性质。
（2）工业上生产尿素所需的原料气可由天然气与水反应制备，已知：
①甲烷、氢气的燃烧热分别为890．3KJ/mol、285．8kJ/mol
②
写出CH4与水蒸气作用生产CO2和H2的热化学方程式：_______________。
（3）合成过氧化氢尿素加入的稳定剂可以是水杨酸、酒石酸等。酒石酸分子式为C4H6O6，其核磁共振氢谱只有3种锋，只含羧基和羟基两种官能团，则酒石酸的结构简式为_____。
（4）为测定产品中H2O2的含量，称取干燥样品12．0g配成250mL溶液，取25．00mL
于锥形瓶中，加入适量硫酸酸化，用0．20mol/LKMnO4标准溶液滴定，三次滴定平均消耗KMnO4溶液20．00mL．（KMO4溶液与尿素不反应）．
①完成并配平方程式：MnO4-+    H2O2+   _________=Mn2++ O2↑+___；
②计算出产品中H2O2的质量分数为_______。
（5）电解尿素的废水既可以处理废水，又可制得纯氢，电解原理如图所示。电解池中隔膜仅阻止气体通过，B两极均为惰性电极。B极连接电源的____极（填
“正”或“负”），阳极电极反应方程为_____________。
（2014届河南省中原名校高三下学期第一次联考化学试卷）
亚硝酸钠是一种工业盐，在生产、生活中应用广泛。现用下图所示仪器（夹持装置已省略）及药品，探究亚硝酸钠与硫酸反应及生成气体产物的成分。已知：
①NO＋NO2＋2OH-＝2NO2-＋2H2O
②气体液化的温度：NO2  21℃、NO －152℃

（1）为了检验装置A中生成的气体产物，仪器的连接顺序为（从左向右连接）：A→C→_______→_______→_______；组装好仪器后，接下来进行的操作是________________。
（2）关闭弹簧夹，打开分液漏斗活塞，滴入70％的硫酸后, A中产生红棕色气体.
①确认A中产生气体含有NO，依据的现象是_____________________________.
②装置E的作用是_______________________________________________________
（3）如果向D中通入过量O2,则装置B中发生反应的化学方程式为________________.
如果没有装置C，对实验结论造成的影响是______________________________。
（4）通过上述实验探究过程，可得出装置A中反应的化学方程式是_______________。
（5）工业生产中氮氧化物的排放会造成环境污染，可采用如下方法处理氮氧化物：
CH4（g）＋2NO2（g）＝N2（g）＋CO2（g）＋2H2O（g）   △H＝－867kJ·mol-1
CH4（g）＋4NO（g）＝2N2（g）＋CO2（g）＋2H2O（g）   △H＝－1160kJ·mol-1
则CH4将NO2还原为NO的热化学方程式为：___________________________.

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