题目内容
已知反应①Fe(s)+CO2(g)
FeO(s)+CO(g) ΔH=akJ·mol-1,平衡常数为K;
反应②CO(g)+1/2O2(g)
CO2(g) ΔH=bkJ·mol-1;
反应③Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g) ΔH=ckJ·mol-1。测得在不同温度下,K值如下:
| 温度/℃ | 500 | 700 | 900 |
| K | 1.00 | 1.47 | 2.40 |
(1)若500 ℃时进行反应①,CO2的起始浓度为2 mol·L-1,CO的平衡浓度为 。
(2)反应①为 (选填“吸热”或“放热”)反应。
(3)700 ℃时反应①达到平衡状态,要使该平衡向右移动,其他条件不变时,可以采取的措施有 (填序号)。
A.缩小反应器体积 B.通入CO2
C.温度升高到900 ℃ D.使用合适的催化剂
E.增加Fe的量
(4)下列图像符合反应①的是 (填序号)(图中v为速率,φ为混合物中CO含量,T为温度且T1>T2)。
(5)由反应①和②可求得,反应2Fe(s)+O2(g)
2FeO(s)的ΔH= 。 (6)请运用盖斯定律写出Fe(固体)被O2(气体)氧化得到Fe2O3(固体)的热化学方程式: 。
(1)1 mol·L-1 (2)吸热 (3)BC (4)A
(5)2(a+b) kJ·mol-1 (6)2Fe(s)+3/2O2(g)
Fe2O3(s) ΔH=(3b-c) kJ·mol-1
解析
（1）合成氨工业中氢气可由天然气和水反应制备，其主要反应为：
CH4(g)+ 2H2O(g) 
CO2(g)+4H2(g)
反应过程中能量变化如图所示，
则该反应为 反应（填“吸热”或“放热”）
若已知，破坏1mol化学键需要吸收的热量如下表所示：
| 化学键 | C—H | O—H | C=O | H—H |
| 吸收热量（kJ/mol） | a | b | c | d |
（2）某温度下，10L密闭容器中充入2mol CH4和3mol H2O(g)，发生
CH4(g)+ 2H2O(g)
CO2(g)+4H2 (g)反应， 反应进行到4s时CO2的浓度为0.08mol/L，再过一段时间反应达平衡，平衡时容器的压强是起始时的1.4倍。则 ① 前4s以H2O(g)浓度变化表示的平均反应速率为多少？②4s时，混合气体中H2的体积分数为多少？③ 平衡时，CH4的浓度是多少？
（要求：写出计算过程）
请参考题中图表，已知E1＝134 kJ·mol－1、E2＝368 kJ·mol－1，根据要求回答问题：
(1)图Ⅰ是1 mol NO2(g)和1 mol CO(g)反应生成CO2和NO过程中的能量变化示意图，若在反应体系中加入催化剂，反应速率增大，E1的变化是 (填“增大”、“减小”或“不变”，下同)，ΔH的变化是 。请写出NO2和CO反应的热化学方程式： 。
(2)甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸汽转化为氢气的两种反应的热化学方程式如下：
①CH3OH(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋3H2(g) ΔH＝＋49.0 kJ·mol－1
②CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2(g) ΔH＝－192.9 kJ·mol－1
又知③H2O(g)===H2O(l) ΔH＝－44 kJ·mol－1，则甲醇蒸汽燃烧为液态水的热化学方程式为 。
(3)如表所示是部分化学键的键能参数：
| 化学键 | P—P | P—O | O===O | P===O |
| 键能/kJ·mol－1 | a | b | c | x |
已知白磷的燃烧热为d kJ·mol－1，白磷及其完全燃烧的产物的结构如图Ⅱ所示，则表中x＝ kJ·mol－1(用含a、b、c、d的代表数式表示)。
氨的合成是最重要的化工生产之一。
I．工业上合成氨用的H2有多种制取的方法：
① 用焦炭跟水反应： C(s）+ H2O(g)
CO(g）+ H2(g)；
② 用天然气跟水蒸气反应：CH4(g）+ H2O(g）
CO (g)+ 3H2(g)
已知有关反应的能量变化如下图，则方法②中反应的ΔH =__________ ___。
Ⅱ．在3个1L的密闭容器中，同温度下、使用相同催化剂分别进行反应：
3H2(g）+ N2(g）
2NH3(g)，按不同方式投入反应物，保持恒温、恒容，反应达到平衡时有关数据为：
| 容 器 | 甲 | 乙 | 丙 |
| 反应物投入量 | 3 mol H2、2 mol N2 | 6 mol H2、4mol N2 | 2 mol NH3 |
| 达到平衡的时间（min） | t | 5 | 8 |
| 平衡时N2的浓度（mol·L-1） | c1 | 3 | |
| N2的体积分数 | ω1 | ω2 | ω3 |
| 混合气体密度（g·L-1） | ρ1 | ρ2 | |
(1）下列能说明该反应已达到平衡状态的是
a．容器内N2、H2、NH3的浓度之比为1︰3︰2
b．v（N2）正＝3v（H2）逆
c．容器内压强保持不变
d．混合气体的密度保持不变
(2）甲容器中达到平衡所需要的时间t 5min (填>、< 或=)
(3）乙中从反应开始到平衡时N2的平均反应速率 （注明单位）。
(4）分析上表数据，下列关系正确的是________．
a．2c1 =3mol/L b．ω1 = ω2 c．2ρ1 = ρ2
(5）该温度下，容器乙中，该反应的平衡常数K=____ __（用分数表示）（mol/L）－2。
Fe3＋＋3H2O的平衡常数K＝ 。(1)甲醇是一种重要的化工产品，可利用甲醇催化脱氢制备甲醛。甲醛与气态甲醇转化的能量关系如图所示。
反应过程中的能量关系
①甲醇催化脱氢转化为甲醛的反应是________(填“吸热”或“放热”)反应。
②过程Ⅰ与过程Ⅱ的反应热是否相同？____________原因是____________ ______________________________。
③写出甲醇催化脱氢转化为甲醛的热化学反应方程式______________ _____________________。
(2)已知：①CH3OH(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋3H2(g) ΔH＝＋49.0 kJ·mol－1
②CH3OH(g)＋
O2(g)=CO2(g)＋2H2(g) ΔH＝－192.9 kJ·mol－1
下列说法正确的是________。
| A．CH3OH转变成H2的过程一定要吸收能量 |
| B．①反应中，反应物的总能量高于生成物的总能量 |
| C．根据②推知反应：CH3OH(l)＋O2(g)=CO2(g)＋2H2(g)的ΔH＞－192.9 kJ·mol－1 |
| D．反应②的能量变化如图所示 |