题目内容

已知某反应A(g)＋B(g)??C(g)＋D(g)过程中的能量变化如图所示，回答问题。

该反应是       (填“吸热”或“放热”)反应，该反应的ΔH＝        kJ/mol(用含E1、E2的代数式表示)，1 mol气体A和1 mol气体B具有的总能量比1 mol气体C和1 mol气体D具有的总能量       (填“一定高”“一定低”或“高低不一定”)。

吸热 E1－E2一定低

解析

练习册系列答案
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(15分)
化合物AX3和单质X2在一定条件下反应可生成化合物AX5。回答下列问题：
（1）已知AX3的熔点和沸点分别为－93.6 ℃和76 ℃，AX5的熔点为167 ℃。室温时AX3与气体X2反应生成lmol AX5，放出热量123.8 kJ。该反应的热化学方程式为                     。
（2）反应AX3(g)＋X2(g)AX5(g)在容积为10 L的密闭容器中进行。起始时AX3和X2均为0.2 mol。反应在不同条件下进行，反应体系总压强随时间的变化如图所示。

①列式计算实验a从反应开始至达到平衡时的反应速率 v(AX5)＝                。
②图中3组实验从反应开始至达到平衡时的反应速率v(AX5)由大到小的次序为       (填实验序号)；与实验a相比，其他两组改变的实验条件及判断依据是：b                   、
c                                                                         。
③用p0表示开始时总压强，p表示平衡时总压强，α表示AX3的平衡转化率，则α的表达式为
                    ；实验a和c的平衡转化率：αa为      、αc为            。

利用太阳能分解水产生H2，在催化剂作用下H2与CO2反应合成CH3OH，并开发出直接以甲醇为燃料的燃料电池。已知：H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) ΔH=－285.8 kJ·mol－1、CH3OH(l)+ 3/2O2(g)= CO2 (g)+ 2H2O(l) ΔH=－726.5 kJ·mol－1、CO(g) +1/2O2(g)= CO2 (g) ΔH=－283.0 kJ·mol－1。
请回答下列问题：
⑴用太阳能分解18g水，需要消耗的能量为          kJ。
⑵ 液态CH3OH不完全燃烧生成CO和液态H2O的热化学方程式为             。
⑶CO2合成燃料CH3OH是碳减排的新方向。在容积为2 L的密闭容器中，充2 mol CO2和6 mol H2，由CO2和H2合成甲醇，反应式：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)，在其他条件不变的情况下，考察温度对反应的影响，实验结果如下图所示(注：T1、T2均大于300 ℃)：

①下列说法正确的是           
A．温度为T2时，从反应开始到平衡，生成甲醇的平均速率为:  v(CH3OH)＝nB/tB mol·(L·min)－1
B．T2＞T1，T2平衡时，甲醇产量变少，所以该反应为放热反应
C．该反应在T2时的平衡常数比T1时的平衡常数大
D．处于A点的反应体系从T1变到T2，平衡逆向移动
②能判断该反应已达化学反应限度标志的是        （填字母。
A．H2的百分含量保持不变
B．容器中CO2 浓度与H2浓度之比为1: 3
C．容器中混合气体的密度保持不变
D．CO2消耗速率与CH3OH生成速率相等
⑷科学家致力于CO2的“组合转化”技术研究，如将CO2和H2以体积比1∶4比例混合通入反应器，适当条件下，反应可获得一种能源。完成以下化学方程式，就能知道该种能源。
CO2＋4H22H2O ＋         。
⑸ 在直接以甲醇为燃料的燃料电池中，电解质溶液为酸性，总反应式为：2CH3OH + 3O2＝2CO2＋4H2O，则正极的反应式为             ；负极的反应式为            。

(1)在焙烧炉中发生反应：
①Fe2O3(s)＋3C(s) ===2Fe(s)＋3CO(g) ΔH＝－492.7 kJ·mol－1
②3CO(g)＋Fe2O3(s) ===2Fe(s)＋3CO2(g) ΔH＝＋25.2 kJ·mol－1
则2Fe2O3(s)＋3C(s) ===4Fe(s)＋3CO2(g) ΔH＝       kJ·mol－1。
(2)天然气(以甲烷计)在工业生产中用途广泛。甲烷蒸汽转化法制H2的主要转化反应如下：
CH4(g)＋H2O(g) ===CO(g)＋3H2(g) ΔH＝＋206.2 kJ·mol－1
CH4(g)＋2H2O(g) ===CO2(g)＋4H2(g) ΔH＝＋165.0 kJ·mol－1
上述反应所得原料气中的CO能使氨合成催化剂中毒，必须除去。工业上常采用催化剂存在下CO与水蒸气反应生成易除去的CO2，同时又可制得等体积的氢气的方法。此反应称为一氧化碳变换反应，该反应的热化学方程式是                               。

煤气化和液化是现代能源工业中重点考虑的能源综合利用方案。最常见的气化方法为用煤生产水煤气，而当前比较流行的液化方法为用煤生产CH3OH。
(1)已知：CO2(g)＋3H2(g)=CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH1
2CO(g)＋O2(g)=2CO2(g)　ΔH2
2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)　ΔH3
则反应CO(g)＋2H2(g)=CH3OH(g)的ΔH＝______。
(2)如图是该反应在不同温度下CO的转化率随时间变化的曲线。

①T1和T2温度下的平衡常数大小关系是K1________K2(填“＞”、“＜”或“＝”)。
②由CO合成甲醇时，CO在250 ℃、300 ℃、350 ℃下达到平衡时转化率与压强的关系曲线如下图所示，则曲线c所表示的温度为________ ℃。实际生产条件控制在250 ℃、1.3×104 kPa左右，选择此压强的理由是____________。

③以下有关该反应的说法正确的是________(填序号)。
A．恒温、恒容条件下，若容器内的压强不发生变化，则可逆反应达到平衡
B．一定条件下，H2的消耗速率是CO的消耗速率的2倍时，可逆反应达到平衡
C．使用合适的催化剂能缩短达到平衡的时间并提高CH3OH的产率
D．某温度下，将2 mol CO和6 mol H2充入2 L密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得c(CO)＝0.2 mol·L－1，则CO的转化率为80%
(3)一定温度下，向2 L固定体积的密闭容器中加入1 mol CH3OH(g)，发生反应：CH3OH(g)CO(g)＋2H2(g)，H2的物质的量随时间变化的曲线如图所示。

0～2 min内的平均反应速率v(CH3OH)＝__________。该温度下，反应CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)的平衡常数K＝__________。相同温度下，若开始时加入CH3OH(g)的物质的量是原来的2倍，则__________(填序号)是原来的2倍。
A．平衡常数                 B．CH3OH的平衡浓度
C．达到平衡的时间               D．平衡时气体的密度

(1)1.00 L 1.00 mol·L－1 H2SO4溶液与2.00 L 1.00 mol·L－1 NaOH溶液完全反应，放出114.6 kJ热量，表示生成1 mol H2O的热化学方程式为_________________________
(2)在25 ℃、101 kPa时，1.00 g C6H6(l)燃烧生成CO2(g)和H2O(l)，放出41.8 kJ的热量，C6H6的标准燃烧热为____________kJ·mol－1，该反应的热化学方程式为_______________________________________________

随着大气污染的日趋严重，“节能减排”，减少全球温室气体排放，研究NOx、SO2、CO等大气污染气体的处理具体有重要意义。
（1）如图是在101 kPa，298K条件下1mol NO2和1mol CO反应生成1mol CO2和1mol NO过程中的能量变化示意图。

已知：

请写出NO与CO反应生成无污染气体的热化学方
程式：                             。
（2）将0.20 mol N02和0.10 mol CO充入一个容积恒定为1L的密闭容器中发生反应，在不同条件下，反应过程中部分物质的浓度变化状况如图所示。

①下列说法正确的是          （填序号）。
a．容器内的压强不发生变化说明该反应达到乎衡
b．当向容器中再充人0． 20 mol NO时，平衡向正反应方向移动，K增大
c．升高温度后，K减小，N02的转化率减小
d．向该容器内充人He气，反应物的体积减小，浓度增大，所以反应速率增大
②计算产物NO在0～2 min内平均反应速率v（NO）=         mol·L-1·min-1
③第4 min时改变的反应条件为      （填“升温’’、“降温’’）。
④计算反应在第6 min时的平衡常数K=      。若保持温度不变，此时再向容器中充人CO、NO各0．060 mol，平衡将           移动（填“正向”、“逆向”或“不”）。
（3）有学者想以如图所示装置用原电池原理将SO2转化为重要的化工原料。其负极反应式为       ，当有0.25 mol SO2被吸收，则通过质子（H+）交换膜的H+的物质的量为     mol。

目前，“低碳经济”备受关注，CO2的产生及有效开发利用成为科学家研究的重要课题。试运用所学知识，解决下列问题：
（1）已知某反应的平衡表达式为：它所对应的化学反应为：__  ___
（2）—定条件下，将C(s)和H2O(g)分别加入甲、乙两个密闭容器中，发生（1）中反应：其相关数据如下表所示：

容器
容积/L
温度/℃
起始量/mol
平衡量/mol[
达到平衡所需时间/min
C(s)
H2O(g)
H2(g)
甲
2
T1
2
4
3.2
8
乙
1
T2
1
2
1,2
3
 
①T10C时，该反应的平衡常数K=_______
②乙容器中，当反应进行到1.5min时，H2O(g)的物质的量浓度_______ (填选项字母）。
A．="0.8" mol·L-1    B．=1.4 mol·L-1    C．<1.4 mol·L-1    D．>1.4 mol·L-1
③丙容器的容积为1L，T1℃时，按下列配比充入C(s)、H2O(g)、CO2(g)和H2(g)， 达到平   衡时各气体的体积分数与甲容器完全相同的是_______(填选项字母）。
A.0.6 mol、1.0 mol、0.5 mol、1.0 mol  
B． 0.6 mol、2.0 mol、0 mol、0 mol
C.1.0 mol、2.0 mol、1.0 mol、2.0 mol      
D． 0.25 mol、0.5 mol、0.75 mol、1.5 mol
（3）在一定条件下，科学家利用从烟道气中分离出CO2与太阳能电池电解水产生的H2合成甲醇，已知CH3OH、H2的燃烧热分别为：△H＝－725.5kJ/mol、△H＝－285.8kJ/mol，写出工业上以CO2、H2合成CH3OH的热化学方程式：                              。
（4）将燃煤废气中的CO2转化为甲醚的反应原理为：
2CO2(g）+ 6H2(g）CH3OCH3(g）+ 3H2O(g)
已知一定压强下，该反应在不同温度、不同投料比时，CO2的转化率见下表：
投料比[n(H2）/ n(CO2)]
500 K
600 K
700 K
800 K
1.5
45%
33%
20%
12%
2.0
60%
43%
28%
15%
3.0
83%
62%
37%
22%
 
①该反应的焓变△H  0，熵变△S___0（填＞、＜或＝）。
②用甲醚作为燃料电池原料，在碱性介质中该电池负极的电极反应式              。若以1.12 L·min-1（标准状况）的速率向该电池中通入甲醚（沸点为-24.9 ℃），用该电池电解500 mL 2 mol·L-1 CuSO4溶液，通电0.50 min后，理论上可析出金属铜        g。

甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景。
(1)工业上一般采用下列两种反应合成甲醇：
反应Ⅰ：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH1
反应Ⅱ：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH2
①上述反应符合“原子经济”原则的是________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。
②下表所列数据是反应Ⅰ在不同温度下的化学平衡常数(K)。

温度
250 ℃
300 ℃
350 ℃
K
2.041
0.270
0.012
 
由表中数据判断，ΔH1______0(填“＞”、“＝”或“＜”)。
③某温度下，将2 mol CO和6 mol H2充入2 L的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得c(CO)＝0.2 mol·L－1，则CO的转化率为________，此时的温度为________(从上表中选择)。
(2)已知在常温常压下：
①2CH3OH(l)＋3O2(g)=2CO2(g)＋4H2O(g)    ΔH1＝－1 275.6 kJ·mol－1
②2CO(g)＋O2(g)=2CO2(g)    ΔH2＝－566.0 kJ·mol－1
③H2O(g)=H2O(l)　ΔH3＝－44.0 kJ·mol－1
写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式：
__________________________________________________________。

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