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
解析试题分析：（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。
考点：考查热化学方程式书写、反应热计算；外界条件对反应速率和平衡状态的影响以及原电池原理
尿素(H2NCONH2)是一种非常重要的高氮化肥，在工农业生产中有着非常重要的地位。
（1）工业上合成尿素的反应如下：
2NH3(l)+CO2(g)
H2O(l)+H2NCONH2(l) △H=-103．7 kJ·mol-1
下列措施中有利于提高尿素的生成速率的是
| A．采用高温 |
| B．采用高压 |
| C．寻找更高效的催化剂 |
| D．减小体系内CO2浓度 |
第一步：2NH3(l)+CO2(g)
H2NCOONH4(氨基甲酸铵)(l) △H1第二步：H2NCOONH4(l)
H2O(l)+H2NCONH2(l) △H2．某实验小组模拟工业上合成尿素的条件，在一体积为0．5 L密闭容器中投入4 mol氨和l mol二氧化碳，实验测得反应中各组分随时间的变化如下图I所示：
①已知总反应的快慢由慢的一步决定，则合成尿素总反应的快慢由第 步反应决定，总反应进行到 min时到达平衡。
②第二步反应的平衡常数K随温度的变化如上图II所示，则△H2 0(填“>” “<” 或 “=”)
（3）在温度70-95℃时，工业尾气中的NO、NO2可以用尿素溶液吸收，将其转化为N2
①尿素与NO、NO2三者等物质的量反应，化学方程式为
②已知：N2(g)+O2(g)=2NO(g)．△H=180．6 kJ·mol-1
N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) △H=-92．4 kJ·mol-1
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H=-483．6 kJ·mol-1
则4NO(g)+4NH3(g)+O2(g)=4N2(g)+6H2O(g) △H= kJ·mol-1
（4）尿素燃料电池结构如上图III所示。其工作时负极电极反应式
可表示为 。
2SO3(g)的混合体系中，SO3的百分含量和温度的关系如下图(曲线上任何一点都表示平衡状态）：
甲醇是一种常用的燃料，工业上可以用CO和H2在一定条件下合成甲醇。
（1）已知CO（g）、H2（g）、CH3OH（1）的燃烧热△H分别为：-283.0kJ／mol、-285.8 kJ/mol、-726.5kJ/mol，则CO合成甲醇的热化学方程式为： 。
（2）在恒容密闭容器中CO与H2发生反应生成甲醇，各物质浓度在不同条件下的变化状况如图所示（开始时氢气的浓度曲线和8分钟后甲醇的浓度曲线未画出。4分钟和8分钟改变的条件不同）： 
①下列说法正确的是
| A．起始时n（H2）为1．7mol |
| B．当容器内压强恒定时，说明反应达到平衡状态 |
| C．4分钟时，改变的条件是升高温度 |
| D．7分钟时，v（CO）=v（CH3OH） |
③在3min时该反应的平衡常数K= （计算结果）
④在图中画出8~12min之间c（CH3OH）曲线
（2）2009年，中国在甲醇燃料电池技术上获得突破，组装了自呼吸电池及主动式电堆，其装置原理如图甲。
①该电池的负极反应式为： 。
②乙池是一铝制品表面“钝化”装置，两极分别为铝制品和石墨。
M电极的材料是 ，该铝制品表面“钝化”时的反应式为： 。
乙醇汽油含氧量达35%,使燃料燃烧更加充分,使用车用乙醇汽油，尾气排放的CO
和碳氢化合物平均减少30%以上,有效的降低和减少了有害的尾气排放。但是汽车使用乙醇汽油并不能减少NOx的排放，对NOx的有效消除成为环保领域的重要课题。NOx排入空气中，形成酸雨，造成空气污染。NOx中有一种红棕色气体，其溶于水的方程式是 。
（2）已知NO2和N2O4的结构式分别是 
和 
。
| 物质 | NO2 | N2O4 | |
| 化学键 | N＝O | N—N | N＝O |
| 键能（kJ/mol） | 466 | 167 | 438 |
（3）研究人员在汽车尾气系统中装置催化转化剂，可有效降低NOx的排放。
①写出用CO还原NO生成N2的化学方程式 。
②在实验室中模仿此反应，在一定条件下的密闭容器中，测得NO转化为N2的转化率随温度变化情况和n (NO)/n(CO)比例变化情况如下图。
为达到NO转化为N2的最佳转化率，应该选用的温度和n(NO)/n(CO)比例分别为 、 ；该反应的?H 0（填“＞”、“＜”或“＝”）。
（4）用 CxHy(烃)催化还原NOx也可消除氮氧化物生成无污染的物质。CH4与NO 发生反应的化学方程式为 。
2S(s) + 2H2O(g) ΔH= －442.38 kJ/mol ①
W (s) + 2H2O (g)；ΔH＝ +66.0 kJ· mol－1