题目内容

甲醇是一种用途广泛的化工原料。
（1）工业上常用下列两种反应制备甲醇：
①CO(g) + 2H2(g)  CH3OH(g)               ΔH1= -90．1KJ/mol       
②CO2(g)＋ 3H2(g)  CH3OH(g)  +  H2O(l)  ΔH2  
已知：CO(g)+ H2O (g) ＝ CO2 (g) + H2 (g)     ΔH3=-41．1 KJ/mol    ③
H2O (l) ＝H2O (g)                     ΔH4=+44．0KJ/mol     ④
则ΔH2＝         
（2）实验室模拟用CO和H2反应来制甲醇。在250℃下，将一定量的CO和H2投入10L的密闭容器中，各物质的物质的量浓度(mol?L-1)变化如下表所示：（前6min没有改变条件）

 
2min
4min
6min
8min
…
CO
0．07
0．06
0．06
0．05
…
H2
x
0．12
0．12
0．2
…
CH3OH
0．03
0．04
0．04
0．05
…
 
①x=                     。
②250℃时该反应的平衡常数K值为：                            (不必化简)。
③若6min～8min只改变了某一条件，所改变的条件是                        。
④第8min时,该反应是不是达到平衡状态       。(填“是”或“不是”)
⑤该合成反应的温度一般控制在240～270℃，选择此温度的原因是：Ⅰ．此温度下的催化剂活性高；Ⅱ．          。
（3）电解甲醇水溶液制氢的优点是需要的电压低，而且制得的氢气比电解相同物质的量的水多。写出电解甲醇水溶液的反应式为：阳极：                    。

（1）-93．0 KJ/mol （3分）
（2）①x=0．14  （2分）
② （2分）
③增加了1 mol氢气；（2分）
④ 不是（2分）
⑤温度低，反应速率慢，单位时间内的产量低；而该反应为放热反应，温度过高，转化率降低。（2分）
（3）阳极：CH3OH+H2O=6H++CO2↑+6e-或CH3OH+H2O-6e-=6H++CO2↑；（3分）

解析试题分析：（1）根据盖斯定律，②=①-（③+④），所以ΔH2＝ΔH1-（ΔH3+ΔH4）=-93．0 KJ/mol；
（2）①CO在2～4min浓度减少0．01mol/L,则H2的浓度减少0．02mol/L，4min时氢气的浓度是0．12mol/L,所以x=0．02mol/L+0．12mol/L=0．14 mol/L；
②250℃时在6min时达平衡，根据平衡常数的计算式得K=
③8min时CO的浓度减小，氢气的浓度增大，甲醇的浓度增大，说明改变条件平衡正向移动，CO浓度减少0．01mol/L，则氢气的浓度减少0．02mol/L，所以改变条件时氢气的浓度是0．22mol/L，与6min时相比氢气的浓度增加0．1mol/L，物质的量增加1mol，所以改变的条件是氢气增加1mol；
④用8min时生成物的浓度幂除以反应物的浓度幂之积，与相比，若相等则是平衡状态，若不等则不是平衡状态；
⑤温度太低，反应速率小，单位时间内的产量低；而该反应为放热反应，温度过高，转化率降低，所以温度以催化剂的活性为主进行选择；
（3）电解甲醇水溶液比电解相同物质的量的水多，电解1molH2O得1mol氢气，则电解1mol甲醇水溶液产生的氢气将大于1mol，所以电解1mol甲醇水溶液产生的H+将大于2mol，说明甲醇分子中的氢原子通过电解液成为H+，故电解甲醇水溶液的阳极反应式为CH3OH+H2O-6e-=6H++CO2↑。
考点：考查盖斯定律的应用，化学平衡的有关计算，对反应条件的分析，用平衡常数判断平衡状态，电解原理的应用

练习册系列答案
相关题目

（7分）在研究化学反应中的能量变化时，我们通常做下面的实验：

在一个小烧杯里，加入20 g已研磨成粉末的Ba(OH)2·8H2O，将小烧杯放在事先已滴有3～4滴水的玻璃片上，然后向烧杯中加入约10 g NH4Cl晶体，根据实验步骤，填写下表，并回答问题。

实验步骤
实验现象及结论
将晶体混合，立即快速搅拌
有刺激性气味能使湿润的紫色石蕊试纸变蓝的___①__产生
用手摸烧杯下部
感觉烧杯变凉说明此反应是_ ② 反应
用手拿起烧杯
烧杯下面的带有几滴水的玻璃片粘到了烧杯底部
将粘有玻璃片的烧杯放在盛有热水的烧杯上
玻璃片脱离上面烧杯底部
反应后移走多孔塑料片观察反应物
混合物成糊状，证明有_③___生成
（1）写出题目中①②③填入的内容
①                   ②                   ③                   
（2）实验中要立即用玻璃棒迅速搅拌的原因是： __________________。（2分）
（3）在上述实验过程中，为什么用浸有稀硫酸的湿棉花置于多孔塑料板上？（2分）
___________________________________________________________。

氨气是氮循环中的重要物质，在人类的生产和生活中有着广泛的应用。
（1）如图是N2与H2反应过程中能量变化的示意图，则该反应生成液态氨的热化学方程式是                                               。

（2）已知：①H2O(g)=H2O(l) ΔH＝－Q1 kJ·mol－1
②C2H5OH(g)＋3O2(g)=2CO2(g)＋3H2O(g)  ΔH＝－Q2 kJ/mol   ③C2H5OH(g)=C2H5OH(l) ΔH＝－Q3 kJ/mol
则23 g液体酒精完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)，释放出的热量为           kJ（请用Q1、Q2、Q3来表示 ）

工业废气、汽车尾气排放出的SO2、NOx等，是形成雾霾的重要因素。霾是由空气中的灰尘、硫酸、硝酸、有机碳氢化合物等粒子形成的烟雾。
（1）SO2在烟尘的催化下形成硫酸的反应方程式是__________。
（2）NOx和SO2在空气中存在下列平衡：
2NO(g）+ O2(g） 2NO2(g） △H= -113．0 kJ·mol-1 
2SO2(g）+ O2(g) 2SO3(g） △H=-196．6 kJ·mol-1 
SO2通常在二氧化氮的存在下，进一步被氧化，生成SO3。
①写出NO2和SO2反应的热化学方程式为________。
②随温度升高，该反应化学平衡常数变化趋势是________。
（3）提高2SO2 + O2 2SO3反应中SO2的转化率，是减少SO2排放的有效措施。
①T温度时，在1L的密闭容器中加入2．0 mol SO2和1．0 mol O2，5 min后反应达到平衡，二氧化硫的转化率为50%，该反应的平衡常数是_______。
②在①中条件下，反应达到平衡后，改变下列条件，能使SO2的转化率提高的是_______(填字母)。
a．温度和容器体积不变，充入1．0 mol He
b．温度和容器体积不变，充入1．0 mol O2
c．在其他条件不变时，减少容器的体积
d．在其他条件不变时，改用高效催化剂
e．在其他条件不变时，升高体系温度
（4）工业上利用氯碱工业产品治理含二氧化硫的废气。如图是氯碱工业中电解饱和食盐水的原理示意图。
①电解饱和食盐水的化学方程式是     。

②用溶液A吸收含二氧化硫的废气，其反应的离子方程式是     。
③用含气体B的阳极区溶液吸收含二氧化硫的废气，其反应的离子方程式是       。

白磷、红磷是磷的两种同素异形体，在空气中燃烧得到磷的氧化物，空气不足时生成P4O6，空气充足时生成P4O10。
(1)已知298 K时白磷、红磷完全燃烧的热化学方程式分别为
P4(s，白磷)＋5O2(g)===P4O10(s)  ΔH1＝－2 983.2 kJ·mol－1
P(s，红磷)＋O2(g)===P4O10(s)  ΔH2＝－738.5 kJ·mol－1
则该温度下白磷转化为红磷的热化学方程式为               。
(2)已知298 K时白磷不完全燃烧的热化学方程式为P4(s，白磷)＋3O2(g)===P4O6(s)  ΔH＝－1638 kJ·mol－1。在某密闭容器中加入62 g白磷和50.4 L氧气(标准状况)，控制条件使之恰好完全反应。则所得到的P4O10与P4O6的物质的量之比为       ，反应过程中放出的热量为       。
(3)已知白磷和PCl3的分子结构如图，现提供以下化学键的键能(kJ·mol－1)：P—P 198，Cl—Cl 243，P—Cl 331。

则反应P4(s，白磷)＋6Cl2(g)===4PCl3(s)的反应热ΔH＝       。

甲烷作为一种新能源在化学领域应用广泛，请回答下列问题：
高炉冶铁过程中，甲烷在催化反应室中产生水煤气(CO和H2)还原氧化铁，有关反应为：
CH4(g)＋CO2(g)=2CO(g)＋2H2(g)ΔH＝＋260 kJ/mol
已知：2CO(g)＋O2(g)=2CO2(g) ΔH＝－566 kJ/mol
则CH4与O2反应生成CO和H2的热化学方程式为                                 。

利用光能和光催化剂，可将 CO2和 H2O(g)转化为 CH4和 O2。紫外光照射时，在不同催化剂(Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ)作用下，CH4产量随光照时间的变化如图所示。

(1)在0～30 小时内，CH4的平均生成速率 vⅠ、vⅡ和vⅢ从大到小的顺序为________；反应开始后的 12 小时内，在第________种催化剂作用下，收集的 CH4最多。
(2)将所得 CH4与 H2O(g)通入聚焦太阳能反应器，发生反应：CH4(g)＋H2O(g) CO(g)＋3H2(g)。该反应ΔH＝＋206 kJ·mol－1。
①画出反应过程中体系能量变化图(进行必要标注)。
②将等物质的量的CH4和 H2O(g)充入 1 L 恒容密闭反应器中，某温度下反应达到平衡，平衡常数 K ＝ 27，此时测得 CO 的物质的量为 0.10 mol，求CH4的平衡转化率(计算结果保留两位有效数字)。
(3)已知：CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－802 kJ·mol－1。
写出由 CO2生成 CO 的热化学方程式____________________________________

甲烷作为一种新能源在化学领域应用广泛，请回答下列问题：
(1)高炉冶铁过程中，甲烷在催化反应室中产生水煤气(CO和H2)还原氧化铁，有关反应为：CH4(g)＋CO2(g)=2CO(g)＋2H2(g)　ΔH＝＋260 kJ·mol－1
已知：2CO(g)＋O2(g)=2CO2(g)  ΔH＝－566 kJ·mol－1
则CH4与O2反应生成CO和H2的热化学方程式为_______________________________
(2)如下图所示，装置Ⅰ为甲烷燃料电池(电解质溶液为KOH溶液)，通过装置Ⅱ实现铁棒上镀铜。

①a处应通入________(填“CH4”或“O2”)，b处电极上发生的电极反应式是______________________________
②电镀结束后，装置Ⅰ中溶液的pH________(填写“变大”“变小”或“不变”，下同)，装置Ⅱ中Cu2＋的物质的量浓度________；
③电镀结束后，装置Ⅰ溶液中的阴离子除了OH－以外还含有________(忽略水解)；
④在此过程中若完全反应，装置Ⅱ中阴极质量变化12.8 g，则装置Ⅰ中理论上消耗甲烷________L(标准状况下)。

氨在国民经济中占有重要地位。
（1）合成氨工业中，合成塔中每产生2 mol NH3，放出92.2 kJ热量。
① 工业合成氨的热化学方程式是                      。
② 若起始时向容器内放入2 mol N2和6 mol H2，达平衡后放出的热量为Q，则
Q（填“>”、“<”或“=”）_______184.4 kJ。
③ 已知：

1 mol N-H键断裂吸收的能量约等于_______kJ。
（2）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)，该反应的平衡常数和温度关系如下：

T / ℃
165
175
185
195
K
111.9
74.1
50.6
34.8
 
①焓变ΔH（填“>”、“<”或“=”）      0
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）氮气是制备含氮化合物的一种重要物质，而氮的化合物用途广泛。
下面是利用氮气制备含氮化合物的一种途径：
     
①过程Ⅱ的化学方程式是                                
②运输时，严禁NH3与卤素（如Cl2）混装运输。若二者接触时剧烈反应产生白烟，并且0.4 mol NH3参加反应时有0.3 mol 电子转移。写出反应的化学方程式         
③氨是一种潜在的清洁能源，可用作碱性燃料电池的燃料。
已知：4NH3(g) + 3O2(g) = 2N2(g) + 6H2O(g)   ΔH =" ―1316" kJ/mol，则该燃料电池的负极反应式是               。

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