已知:CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH1＝-890.3 kJ·mol-1,H2(g)+O2(g)=H2O(l) ΔH2＝-285.8 kJ·mol-1.CO2气体与H2气体反应生成甲烷气体与液态水的热化学方程式为CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(l)ΔH3.其中ΔH3的数值为A．-252.9 kJ·mol-1B．+25 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

（14分）近几年来，我国中东部地区陷入严重的雾霾天气，面对全球近期的气候异常，环境问题再次成为焦点。非金属氧化物的合理控制和治理是优化我们生存环境的有效途径之一。请运用化学反应原理知识，回答下列问题：
Ⅰ、目前，消除氮氧化物污染有多种方法。
（1）用CH₄催化还原氮氧化物可以消除氮氧化物的污染。已知：
①CH₄（g）+4NO₂（g）＝4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g） △H＝－57kJ?mol^-1
②4CH₄（g）+4NO（g）＝2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）；△H＝－1160kJ?mol^-1
③H₂O（g）＝H₂O（l） △H＝－44.0kJ?mol^-1
写出CH₄（g）与NO₂（g）反应生成N₂（g），CO₂（g）和H₂O（l）的热化学方程式________________。
（2）用活性炭还原法处理氮氧化物。有关反应为：C(s)+ 2NO（g）

N₂（g）+CO₂（g）某研究小组向恒容密闭容器中加入一定量的活性炭和NO，恒温（T℃）条件下反应，反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下：

浓度（mol/L）时间（min）	NO	N₂	CO₂
0	0.100	0	0
10	0.058	0.021	0.021
20	0.040	0.030	0.030
30	0.040	0.030	0.030
40	0.032	0.034	0.017
50	0.032	0.034	0.017

①T℃时该反应的平衡常数为____________（结果保留两位有效数字）。
②30 min后改变某一条件，反应重新达到平衡，则改变的条件可能是___________________。
③若30min后升高温度重新达到平衡时，容器中NO、N₂、CO₂的浓度之比为5：3：3，则该反应
△H_________0（填“＜”“＞”“＝”）。
Ⅱ、某科研小组为治理SO₂对大气的污染，利用烟气中的SO₂为原料制取硫酸。
（1）利用原电池原理，用SO₂、O₂和H₂O来制备硫酸，该电池用多孔材料作电极，它能吸附气体，同时也能使气体与电解质溶液充分接触。请写出该电池负极的电极反应式__________。
（2）利用Na₂SO₃溶液充分吸收SO₂制得NaHSO₃溶液。
①常温时吸收液吸收SO₂的过程中，pH随n(SO₃²^－)：n(HSO₃^－)变化关系如下表：

n(SO₃²^－)：n(HSO₃^－)	91：9	1：1	1：91
pH	8.2	7.2	6.2

以下离子浓度关系的判断正确的是
A．NaHSO₃溶液中c（H⁺）＜c （OH^-）
B．Na₂SO₃溶液中c（Na⁺）＞c （SO₃^2-）＞c （HSO₃^-）＞c （OH^-）＞c（H⁺）
C．当吸收液呈中性时，c（Na⁺）＞c （HSO₃^-）＞c （SO₃^2-）＞c（OH^-）＝c（H⁺）
D．当n(SO₃²^－)：n(HSO₃^－)＝1:1时，c（Na⁺）=c （HSO₃^-）+2c （SO₃^2-）
②然后电解该NaHSO₃溶液可制得硫酸。电解原理示意图如下图所示。请写出开始时阳极反应的电极反应式______________________________________。

面对目前世界范围内的能源危机，甲醇作为一种较好的可再生能源，具有广泛的应用前景。
(1)已知在常温常压下反应的热化学方程式：
①CO(g)＋2H₂(g)

CH₃OH(g)　ΔH₁＝－90 kJ·mol^－¹
②CO(g)＋H₂O(g)

CO₂(g)＋H₂(g)ΔH₂＝－41 kJ·mol^－¹
写出由二氧化碳、氢气制备甲醇的热化学方程式：_______________________。
(2)在容积为V L的容器中充入a mol CO与2a mol H₂，在催化剂作用下反应生成甲醇，平衡时的转化率与温度、压强的关系如图所示。

①p₁________p₂(填“大于”、“小于”或“等于”)；
②在其他条件不变的情况下，再增加a mol CO与2a mol H₂，达到新平衡时，CO的转化率________(填“增大”、“减小”或“不变”，下同)，平衡常数________。
(3)已知在T ℃时，CO(g)＋H₂O(g)

CO₂(g)＋H₂(g)的平衡常数K＝0.32，在该温度下，已知c_始(CO)＝1 mol·L^－¹，c_始(H₂O)＝1 mol·L^－¹，某时刻经测定CO的转化率为10%，则该反应________(填“已经”或“没有”)达到平衡，原因是_________________________________________________
此时刻v_正________v_逆(填“>”或“<”)。

汽车尾气中的NO_x是大气污染物之一，科学家们在尝试用更科学的方法将NO_x转化成无毒物质，从而减少汽车尾气污染。
（1）压缩天然气（CNG）汽车的优点之一是利用催化技术能够将NO_x转变成无毒的CO₂和N₂。
①CH₄(g)＋4NO₂(g)

4NO(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g) △H₁＜0
②CH₄(g)＋4NO(g)

2N₂(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g) △H₂＜0
③CH₄(g) ＋2NO₂(g)

N₂(g) ＋CO₂(g) ＋2H₂O(g) △H₃＝。（用△H₁和△H₂表示）
（2）在恒压下，将CH₄(g)和NO₂(g)置于密闭容器中发生化学反应③，在不同温度、不同投料比时，NO₂的平衡转化率见下表：

投料比[n(NO₂) / n(CH₄)]	400 K	500 K	600 K
1	60%	43%	28%
2	45%	33%	20%

①写出该反应平衡常数的表达式K=         。
②若温度不变，提高[n(NO₂) / n(CH₄)]投料比，则K将         。（填“增大”、“减小”或“不变”。）
③400 K时，将投料比为1的NO₂和CH₄的混合气体共0.04 mol，充入一装有催化剂的容器中，充分反应后，平衡时NO₂的体积分数        。
（3）连续自动监测氮氧化物（NO_x）的仪器动态库仑仪的工作原理示意图如图1

图1                                    图2
①NiO电极上NO发生的电极反应式：                                。
②收集某汽车尾气经测量NO_x的含量为1.12%（体积分数），若用甲烷将其完全转化为无害气体，处理1×10⁴L（标准状况下）该尾气需要甲烷30g，则尾气中V(NO)︰V(NO₂)=
（4）在容积相同的两个密闭容器内 (装有等量的某种催化剂) 先各通入等量的CH₄，然后再分别充入等量的NO和NO₂。在不同温度下，同时分别发生②③两个反应：并在t秒时测定其中NO_x转化率，绘得图象如图2所示：
①从图中可以得出的结论是
结论一：相同温度下NO转化效率比NO₂的低
结论二：在250℃-450℃时，NO_x转化率随温度升高而增大，450℃-600℃时NO_x转化率随温度升高而减小
结论二的原因是
②在上述NO₂和CH₄反应中，提高NO₂转化率的措施有_________。(填编号)
A．改用高效催化剂     B．降低温度     C.分离出H₂O(g)       D．增大压强
E．增加原催化剂的表面积   F．减小投料比[n(NO₂) / n(CH₄)]

2013年初，全国各地多个城市都遭遇“十面霾伏”，造成“阴霾天”的主要根源之一是汽车尾气和燃煤尾气排放出来的固体小颗粒。
汽车尾气净化的主要原理为：2NO(g)+2CO(g)

2CO₂+N₂。在密闭容器中发生该反应时，c(CO₂)随温度(T)、催化剂的表面积(S)和时间(t)的变化曲线如下图所示。据此判断：

（1）该反应为反应(填“放热”或“吸热”）：在T₂温度下，0~2s内的平均反应速率：v(N₂)= ；（2）当固体催化剂的质量一定时，增大其表面积可提高化学反应速率。若催化剂的表面积S₁>S₂，在答题卡上画出 c(CO₂)在T₁、S₂条件下达到平衡过程中的变化曲线。
（3）某科研机构，在t₁℃下，体积恒定的密闭容器中，用气体传感器测得了不同时间的NO和CO的浓度（具体数据见下表，CO₂和N₂的起始浓度为0）。

时间/s	0	1	2	3	4	5
c(NO)/xl0^-4mol L^-1	10．0	4．50	2．50	1．50	1．00	1．00
c(CO)/xl0^-3mol L^-1	3．60	3．05	2．85	2．75	2．70	2．70

t₁℃时该反应的平衡常数K= ，平衡时NO的体积分数为。
（4）若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行，下列示意图正确且能说明反应在进行到t₁时刻达到平衡状态的是 (填代号）。（下图中v_正、K、n、m分别表示正反应速率、平衡常数、物质的量和质量）

（5）煤燃烧产生的烟气也含氮的氧化物，用CH₄催化还原NO_X可以消除氮氧化物的污染。
已知：CH₄(g)+2NO₂(g) = N₂ (g)+CO₂ (g)+2H₂O(g) △H=-867．0kJ ? mol^-1
2NO₂ (g)

N₂O₄ (g)                   △H=-56．9kJ ? mol^-1
H₂O(g) = H₂O(l)                          △H=-44．0kJ ? mol^-1
写出CH₄催化还原N₂O₄ (g)生成N₂ (g)、CO₂ (g)和H₂O(l)的热化学方程式           。

已知下列反应的反应热:
(1)CH₃COOH(l)+2O₂(g)

2CO₂(g)+2H₂O(l)　ΔH₁="-870.3" kJ·mol^-1
(2)C(s)+O₂(g)

CO₂(g)　ΔH₂="-393.5" kJ·mol^-1
(3)H₂(g)+O₂(g)

H₂O(l)　ΔH₃="-285.8" kJ·mol^-1
则下列反应的反应热为(　　)
2C(s)+2H₂(g)+O₂(g)

CH₃COOH(l)

A．ΔH="+488.3" kJ·mol^-1	B．ΔH="-244.15" kJ·mol^-1
C．ΔH="-977.6" kJ·mol^-1	D．ΔH="-488.3" kJ·mol^-1

随着大气污染的日趋严重，国家拟于“十二五”期间，将二氧化硫(SO₂)排放量减少8%，氮氧化物(NO_x)排放量减少10%。目前，消除大气污染有多种方法。
Ⅰ．处理NO_x的一种方法是利用甲烷催化还原NO_x。
CH₄(g)+4NO₂(g)＝4NO(g)+CO₂(g)+2H₂O(g) △H₁＝－574kJ·mol^－1
CH₄(g)+4NO(g)＝2N₂(g)+CO₂(g)+2H₂O(g)   △H₂
CH₄(g)+2NO₂ (g)＝N₂(g) + CO₂(g)+2H₂O(g)     △H₃＝－867kJ·mol^－1
则△H₂＝                 。
Ⅱ．化石燃料的燃烧、含硫金属矿石的冶炼和硫酸的生产过程中产生的SO₂是大气中SO₂的主要来源。（1）将煤转化为水煤气是将煤转化为洁净燃料的方法之一，反应为   C(s) + H₂O(g)＝ CO(g) + H₂(g)，
该反应的化学平衡常数表达式为K＝                    。 800℃时，将1molCO、3mol H₂O、1mol H₂充入容积为1L的容器中，发生反应：CO(g) + H₂O(g)

CO₂(g) + H₂(g)，反应过程中各物质的浓度如右图t₁前所示变化。若保持温度不变，t₂时再向容器中充入CO、H₂各1mol，平衡将移动（填“向左”、 “向右”或“不”）。t₂时，若改变反应条件，导致H₂浓度发生如右图t₂后所示的变化，则改变的条件可能是（填符号）。
a加入催化剂 b降低温度 c缩小容器体积 d减少CO₂的量

（2）碘循环工艺不仅能吸收SO₂降低环境污染，同时又能制得氢气，具体流程如下：

①用离子方程式表示反应器中发生的反应。
②用化学平衡移动的原理分析，在 HI分解反应中使用膜反应器分离出H₂的目的是。
Ⅲ．开发新能源是解决大气污染的有效途径之一。甲醇燃料电池(简称DMFC)由于结构简单、能量转化率高、对环境无污染,可作为常规能源的替代品而越来越受到关注。DMFC工作原理如图所示：

通入a气体的电极是原电池的（填“正”或“负”），
其电极反应式为。

乙醇是一种可燃性液体，按一定比例混合的乙醇汽油是一种新型清洁车用燃料，某科研机构研究利用CO₂合成乙醇的方法：
（i）2CO₂(g)+6H₂(g)

CH₃CH₂OH(g)+3H₂O(g) ΔH₁
原料气氢气
（ii）CH₄(g)+H₂O(g)

CO(g)+3H₂(g) ΔH₂
回答下列问题：
（1）使用乙醇汽油（汽油用戊烷代替）燃料时．气缸工作时进行的反应较多，写出燃烧产生有毒气体CO、NO的所有反应的化学方程式：________________________。
（2）反应(i)中能够提高氢气转化率的措施有____。

（3）利用CO合成乙醇是目前工业生产较为成熟的工艺。已知下列热化学方程式：
（iii）CO(g)+H₂O(g)

CO₂(g)+H₂(g) ΔH₃
写出以CO(g)与H₂(g)为原料合成乙醇的热化学方程式：___________________（焓变用

H₁、

H₃表示）。
（4）反应(ii)中的甲烷和水蒸气是在特定的催化剂表面上进行的，该反应在不同温度下的化学平衡常数如下表：

由此推知反应(ii)的焓变

H₂________0（填“>”、“=”或“<”）。某温度下，向容积为1 L的密闭容器中加入1 mol甲烷和1mol水蒸气，经过5h反应达到平衡状态，此时测得CH₄的浓度变为0.5 mol/L。该温度下，反应(ii)的平衡常数K=__________________，反应开始至达到平衡时氢气的反应速率v(H₂)=_________。
（5）机动车在改用乙醇汽油后，并不能减少氮氧化物的排放。使用合适的催化剂可使NO转化为氮气，实验测得NO转化为氮气的转化率随温度变化曲线如下图所示：

由图像可知，在没有CO情况下，温度超过775K，NO的转化率减小，造成这种现象的原因可能是___________________________；在NO和CO物质的量之比为1：1的情况下，应控制的最佳温度为__________________左右。

用Cl₂生产某些含氯有机物时会产生副产物HCl。利用反应A,可实现氯的循环利用。
反应A:4HCl+O₂

2Cl₂+2H₂O
已知:Ⅰ.反应A中,4 mol HCl被氧化,放出115.6 kJ的热量。
Ⅱ.

判断下列说法正确的是（）

A．反应A的ΔH>-115.6 kJ/mol

B．断开1 mol H—O键与断开1 mol H—Cl键所需能量相差约为32 kJ

C．H₂O中H—O键比HCl中H—Cl键弱

D．由Ⅱ中的数据判断氯元素的非金属性比氧元素强

A．－252.9 kJ·mol^－1	B．＋252.9 kJ·mol^－1
C．－604.5 kJ·mol^－1	D．＋604.5 kJ·mol^－1

试题分类