题目内容

中国政府承诺,到2020年,单位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%～50%。
（1）有效减碳的手段之一是节能,下列制氢方法最节能的是　　　　。 
A.电解水制氢:2H2O2H2↑+O2↑
B.高温使水分解制氢:2H2O2H2↑+O2↑
C.太阳光催化分解水制氢:2H2O2H2↑+O2↑
D.天然气制氢:CH4+H2OCO+3H2
（2）CO2可转化成有机物实现碳循环。在体积为1 L的密闭容器中,充入1 mol CO2和3 mol H2,一定条件下反应:CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g）　ΔH="-49.0" kJ/mol,测得CO2和CH3OH（g）的浓度随时间变化如图所示。

①从3 min到9 min,v（H2）=　　　　mol/（L·min）。 
②能说明上述反应达到平衡状态的是　　　　（填编号）。 
A.反应中CO2与CH3OH的物质的量浓度之比为1∶1（即图中交叉点）
B.混合气体的密度不随时间的变化而变化
C.单位时间内消耗3 mol H2,同时生成1 mol H2O
D.CO2的体积分数在混合气体中保持不变
（3）工业上,CH3OH也可由CO和H2合成。参考合成反应CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）的平衡常数:

温度/℃
0
100
200
300
400
平衡常数
667
13
1.9×1
2.4×1
1×1
 
下列说法正确的是　　　　。 
A.该反应正反应是放热反应
B.该反应在升高温度时,CH3OH（g）的体积分数减小,说明v正（CH3OH）减小,v逆（CH3OH）增大
C.在T ℃时,1 L密闭容器中,投入0.1 mol CO和0.2 mol H2,达到平衡时,CO转化率为50%,则此时的平衡常数为100
D.工业上采用稍高的压强（5 Mpa）和250 ℃,是因为此条件下,原料气转化率最高

（1）C（3分）　（2）①0.125（2分）　②D（3分）
（3）AC（4分）

解析

练习册系列答案
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在一个小烧杯里加入约20 g已研磨成粉末的氢氧化钡晶体[Ba(OH)2·8H2O]，将小烧杯放在事先已滴有3～4滴水的玻璃片上，然后向烧杯内加入约10 g氯化铵晶体，并立即用玻璃棒迅速搅拌。试回答下列问题：
(1)写出反应的化学方程式： _____________________________。
(2)实验中要立即用玻璃棒迅速搅拌的原因是_____________________________。
(3)如果实验中没有看到“结冰”现象，可能的原因是(答出三个或三个以上原因)__________________________ _____________。
(4)如果没有看到“结冰”现象，我们还可以采取哪些方式来说明该反应吸热？
_______________________________________(答出两种方案)。
(5)“结冰”现象说明该反应是一个________(填“放出”或“吸收”)能量的反应。即断开旧化学键________(填“吸收”或“放出”)的能量________(填“>”或“<”)形成新化学键________(填“吸收”或“放出”)的能量。
(6)该反应在常温下就可进行，说明_________________________________。

CH4、H2、C都是优质的能源物质，它们燃烧的热化学方程式为：
①CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－890.3 kJ·mol－1，
②2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)　ΔH＝－571.6 kJ·mol－1，
③C(s)＋O2(g)=CO2(g)　ΔH＝－393.5 kJ·mol－1。
(1)在深海中存在一种甲烷细菌，它们依靠酶使甲烷与O2作用产生的能量存活，甲烷细菌使1 mol甲烷生成CO2气体与液态水，放出的能量________(填“＞”“＜”或“＝”)890.3 kJ。
(2)甲烷与CO2可用于合成合成气(主要成分是一氧化碳和氢气)：CH4＋CO2=2CO＋2H2，1 g CH4完全反应可释放15.46 kJ的热量，则：
①下图能表示该反应过程中能量变化的是________(填字母)。

②若将物质的量均为1 mol的CH4与CO2充入某恒容密闭容器中，体系放出的热量随着时间的变化如图所示，则CH4的转化率为________。

(3)C(s)与H2(g)不反应，所以C(s)＋2H2(g)=CH4(g)的反应热无法直接测量，但通过上述反应可求出，C(s)＋2H2(g)=CH4(g)的反应热ΔH＝________。
(4)目前对于上述三种物质的研究是燃料研究的重点，下列关于上述三种物质的研究方向中可行的是________(填字母)。

A．寻找优质催化剂，使CO2与H2O反应生成CH4与O2，并放出热量
B．寻找优质催化剂，在常温常压下使CO2分解生成碳与O2
C．寻找优质催化剂，利用太阳能使大气中的CO2与海底开采的CH4合成合成气(CO、H2)
D．将固态碳合成为C60，以C60作为燃料

氮元素的氢化物和氧化物在工业生产和国防建设中都有广泛应用，回答下列问题：
（1）氮元素原子的L层电子数为________；
（2）肼可作为火箭发动机的燃料，与氧化剂N2O4反应生成N2和水蒸气。
已知：①N2（g）＋2O2（g）=N2O4（l）　
ΔH1＝－19.5 kJ·mol－1
②N2H4（l）＋O2（g）=N2（g）＋2H2O（g）　
ΔH2＝－534.2 kJ·mol－1
写出肼和N2O4反应的热化学方程式________________________；
（3）已知H2O（l）=H2O（g）　ΔH3＝＋44 kJ·mol－1，则表示肼燃烧热的热化学方程式为________________________。
（4）肼—空气燃料电池是一种碱性电池，该电池放电时，负极的反应式为________________________。

（1）已知： C(s)+O2(g)=CO2(g)         ΔH1＝－393.5 kJ/mol
C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) ΔH2＝＋131.3 kJ/mol
则反应CO(g)+H2(g) +O2(g)= H2O(g)+CO2(g)，ΔH= ____ ___kJ/mol。
（2）在一恒容的密闭容器中，由CO和H2合成甲醇：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH
①下列情形不能说明该反应已达到平衡状态的是_______（填序号）。
A．每消耗1 mol CO的同时生成2molH2
B．混合气体总物质的量不变
C．生成CH3OH的速率与消耗CO的速率相等
D．CH3OH、CO、H2的浓度都不再发生变化
②CO的平衡转化率（α）与温度、压强的关系如图所示。A、B两点的平衡常数K(A)_______K(B)（填“＞”、“=”或“＜”,下同）；由图判断ΔH _____0。

③某温度下，将2.0 mol CO和6.0 molH2充入2 L的密闭容器中，充分反应后，达到平衡时测得c(CO)="0.25" mol/L，则CO的转化率=          ，此温度下的平衡常数K=             （保留二位有效数字）。
（3）工作温度650℃的熔融盐燃料电池，用煤炭气（CO、H2）作负极反应物，空气与CO2的混合气体为正极反应物，催化剂镍作电极，用一定比例的Li2CO3和Na2CO3低熔点混合物作电解质。负极的电极反应式为：CO+H2－4e-+2CO32-=3CO2+H2O；则该电池的正极反应式为                        。

(1)已知：H2(g)＋1/2O2(g)=H2O(l)　ΔH＝－285.8 kJ·mol－1
H2(g)=H2(l)　ΔH＝－0.92 kJ·mol－1
O2(g)=O2(l)　ΔH＝－6.84 kJ·mol－1
H2O(l)=H2O(g)　ΔH＝＋44.0 kJ·mol－1
请写出液氢和液氧反应生成气态水的热化学方程式：__________________________
电解质溶液为KOH溶液的氢氧燃料电池，其负极的电极反应式为____________________________________。
(2)如图表示373 K时，反应A(g)2B(g)在前110 s内的反应进程。

①此反应的平衡常数表达式K＝________。
②373 K时反应进行到70 s时，改变的条件可能是________，反应进行到90 s时，改变的条件可能是________。

A．加入催化剂B．扩大容器体积C．升高温度D．增大A的浓度
③请在图中画出反应物A在0～70 s时的浓度变化曲线。

到目前为止，由化学能转变为热能或电能仍然是人类使用最主要的能源。
（1）化学反应中放出的热能（焓变，ΔH）与反应物和生成物在反应过程中断键和形成新键过程中吸收和放出能量的大小有关。
已知：H2（g）＋Cl2（g）=2HCl（g） ΔH＝－185 kJ/mol，断裂1 mol H—H键吸收的能量为436 kJ，断裂1 mol Cl—Cl键吸收的能量为247 kJ，则形成1 mol H—Cl键放出的能量为          。
（2）燃料燃烧将其所含的化学能转变为我们所需要的热能。已知：
①CH4（g）＋2O2（g）=CO2（g）＋2H2O（l） ΔH＝－890．3 kJ·mol-1
②C（s,石墨）＋O2（g）=CO2（g） ΔH＝－393．5 kJ·mol－1
③2H2（g）＋O2（g）=2H2O（l） ΔH＝－571．6 kJ·mol-1
标准状况下22．4 L氢气和甲烷的混合气体在足量的氧气中充分燃烧反应放出588．05 kJ的热量，原混合气体中氢气的质量是         。根据以上三个热化学方程式，计算C（s,石墨）＋2H2（g）=CH4（g）的反应热ΔH为            。

由于温室效应和资源短缺等问题，如何降低大气中的CO2含量并加以开发利用，引起了各国的普遍重视。目前工业上有一种方法是用CO2生产燃料甲醇。一定条件下发生反应：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)，如图表示该反应进行过程中能量(单位为kJ·mol－1)的变化。

（1）关于该反应的下列说法中，其△H     0。(填“大于”、“小于”或“等于”)， 且在     （填“较高”或“较低”）温度下有利于该反应自发进行。
（2）该反应平衡常数K的表达式为               。
（3）温度降低，平衡常数K            (填“增大”、“不变”或“减小”)。
（4）若为两个容积相同的密闭容器,现向甲容器中充入1 mol CO2(g)和3 molH2(g)，乙容器中充入1mol CH3OH(g)和1 mol H2O(g)，在相同的温度下进行反应,达到平衡时,甲容器内n(CH3OH)　　   (填“大于”“小于”或“等于”)乙容器内n(CH3OH)。
（5）已知：CO(g)+2H2(g) = CH3OH (g) △H=" -116" kJ?mol-1；CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) △H="-283" kJ?mol-1；H2 (g)+1/2O2(g)=H2O(g) △H="-242" kJ?mol-1 ,写出CH3OH燃烧生成CO2和水蒸气的热化学方程式______________________________________。
（6）以甲醇和氧气为燃料，氢氧化钾溶液为电解质溶液构成电池。
①负极的电极反应式为                                    。
②若以石墨为电极，电解硫酸铜溶液，写出电解的总反应方程式             。若以此燃料电池电解200 mL 0.8mol/L的硫酸铜溶液，当消耗1.6甲醇时，在阴极会析出             g铜。

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