(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 a b c d 则该反应吸收或放出热量为 kJ(用含a b c d字母的� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

（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

则该反应吸收或放出热量为 kJ(用含a b c d字母的代数式表示)
（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）

（1）吸热；4a+4b-2c-4d
（2）

①
②

解析试题分析：（1）由能量转化关系图可知反应物能量低于生成物浓度，故该反应为吸热反应；对于反应CH₄(g)+ 2H₂O (g) CO₂(g)+4H₂(g)，破坏反应物中化学键需吸收能量为4a+4b，形成生成物中化学键可释放能量为2c+4d，则该反应吸收的热量为4a+4b-2c-4d；（2）利用三段式进行计算。
考点：考查化学反应与能量、化学反应速率和化学平衡的计算等相关知识。

练习册系列答案

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36g碳不完全燃烧所得气体中，CO占三分之一体积，CO₂占三分之二体积。已知：2C(s)+O₂(g)=2CO(g)△H=-110.5kJ/mol,2CO(g)+O₂(g) =2CO₂(g)△H=-566kJ/mol,与这些碳完全燃烧相比，损失的热量是（）

（16分）工业上可用煤制天然气，生产过程中有多种途径生成CH₄。
（1）写出CO₂与H₂反应生成CH₄和H₂O的热化学方程式                     。
已知： ① CO(g)+H₂O(g)H₂(g)+CO₂(g)    ΔH＝－41kJ·mol^－1
② C(s)+2H₂(g)CH₄(g)           ΔH＝－73kJ·mol^－1
③ 2CO(g)C(s)+CO₂(g)          ΔH＝－171kJ·mol^－1
（2）另一生成CH₄的途径是CO(g)+3H₂(g)CH₄(g)+H₂O(g)。其他条件相同时，H₂的平衡转化率在不同压强下随温度的变化如图所示。

①该反应的△H     0（填“＜”、“＝”或“＞”）。
②实际生产中采用图中M点而不是N点对应的反应条件，运用化学反应速率和平衡知识，同时考虑生产实际，说明选择该反应条件的理由________________________。
③某温度下，将0.1 mol CO和0.3 mol H₂充入10L的密闭容器内发生反应CO(g)+3H₂(g) CH₄(g)+H₂O(g)，平衡时H₂的转化率为80%，求此温度下该反应的平衡常数K。（写出计算过程，计算结果保留两位有效数字）

（15分）二甲醚（DME）和甲醇是21世纪应用最广泛的两种清洁燃料，目前工业上均可由合成气在特定催化剂作用下制得。
（1）由合成气制备二甲醚的主要原理如下：
已知：①CO(g)＋2H₂(g)CH₃OH(g)            △H₁＝－90.7 kJ·mol^－1
②2CH₃OH(g)CH₃OCH₃(g)＋H₂O(g)     △H₂＝－23.5 kJ·mol^－1
③CO(g)＋H₂O(g)CO₂(g)＋H₂(g)        △H₃＝－41.2 kJ·mol^－1
则反应3H₂(g)＋3CO(g)CH₃OCH₃(g)＋CO₂(g)的△H＝      kJ·mol^-1。
（2）将合成气以n(H₂)/n(CO)=2通入1 L的反应器中，一定条件下发生反应：
4H₂(g)+2CO(g)CH₃OCH₃(g)+H₂O(g)，其中CO的平衡转化率随温度、压强变化关系如图所示：

①该反应的平衡常数表达式为       ；P₁、P₂、P₃由大到小的顺序为       。
②若反应在P₃和316℃时，起始时n(H₂)/n(CO)=3，则达到平衡时，CO的转化率     50％（填“大于”、“小于”或“等于”)。
（3）由合成气合成甲醇的反应的温度与平衡常数（K）的关系如表数据，

250℃时，将2 molCO和6 molH₂充入2L的密闭容器中发生反应，反应时间与物质浓度的关系如图所示，则前10分钟内，氢气的平均反应速率为     ；若15分钟时，只改变温度一个条件，假设在20分钟时达到新平衡，氢气的转化率为33.3%，此时温度为      （从上表中选），请在图中画出15—25分钟c (CH₃OH)的变化曲线。
（4）利用甲醇液相脱水也可制备二甲醚，原理是：CH₃OH +H₂SO₄→CH₃HSO₄+H₂O，CH₃HSO₄+CH₃OH→CH₃OCH₃+H₂SO₄。与合成气制备二甲醚比较，该工艺的优点是反应温度低，转化率高，其缺点是        。

反应过程的能量变化如图所示。已知l mol SO₂(g)氧化为1 molSO₃ (g)的。请回答下问题；

（1）E表示___________________；E的大小对该反应的反应热__________（填“有”或“无”）影响。
（2）该反应通常用V₂O₅作催化剂，加V₂O₅会使图中△H___________（填“变大”、“变小”或“不变”），理由是________。
（3）已知单质硫的燃烧热为296 kJ·mol，计算由S(s)生成2mol SO₃(g)的△H ＝________________。
（4）在一定条件下向容积为2L的容器中通入4molSO₂和3molO₂，充分反应达平衡后，SO₃的体积分数为1/3。若在相同的条件下向容积为2L的容器中通入amolSO₂和，bmolSO₃，和cmol，反应向逆反应方向进行且达到平衡时SO₃的体积分数也为1/3。则c的取值范围为___________。

随着科学技术的进步，人们研制了多种甲醇质子交换膜燃料电池，以满足不同的需求。
（1）有一类甲醇质子交换膜燃料电池，需将甲醇蒸气转化为氢气，两种反应原理是
A、CH₃OH(g)＋H₂O(g)＝CO₂(g)＋3H₂(g)        ΔH＝＋49.0kJ/mol
B、CH₃OH(g)＋3/2O₂(g)＝CO₂(g)＋2H₂O(g)     ΔH＝－192.9kJ/mol
又知H₂O(l)＝H₂O(g) ΔH＝＋44 kJ/mol，请写出32g的CH₃OH(g)完全燃烧生成液态水的热化学方程式                                  。
（2）下图是某笔记本电脑用甲醇质子交换膜燃料电池的结构示意图。甲醇在催化剂作用下提供质子和电子，电子经外电路、质子经内电路到达另一极与氧气反应，电池总反应为：2CH₃OH＋3O₂＝2CO₂＋4H₂O。则c电极是        （填“正极”或“负极”），
c电极上发生的电极反应式是                     。

（16分）汽车尾气是城市空气的主要污染物之一，其主要有害成分是CO、氮氧化物（NOx）等。
（1）NOx产生的原因之一是汽车发动机工作时引发N₂和O₂反应，其能量变化值如右图所示，

则：N₂(g)＋O₂(g)2NO(g) △H=　　  。
（2）汽车尾气中CO、NO_x的有效消除成为环保领域的重要课题。某研究小组在实验室用某新型催化剂对CO、NO催化转化进行研究，测得NO转化为N₂的转化率随温度、CO混存量的变化情况如下图一。

① NO与CO混存时，相互反应的化学方程式为                              。
② 1000K，n(NO)/n(CO)=5:4时，NO的转化率为75%，则CO的转化率约为       。
③ 由于n(NO)/n(CO)在实际过程中是不断变化的，保证NO转化率较高的措施是将温度大约控制在              K之间。
（3）汽车尾气中NO_x有望通过燃料电池实现转化。已经有人以 NO₂、O₂和熔融NaNO₃制成了燃料电池，其原理如图二。
① 图中石墨Ⅱ为电池的             极。
② 在该电池使用过程中，石墨I电极上的产物是氧化物Y，其电极反应式为      。
（4）甲醇也可用于燃料电池。工业上采用反应CO₂(g)+3H₂(g)CH₃OH(g)+H₂O(g) ΔH<0合成甲醇。
① 在恒容密闭反应器中，H₂的平衡转化率与温度、压强的关
系如图三所示，则A、B、C三点处对应平衡常数(K_A、K_B、K_C)的
大小关系为        。

② 某高温下，将6molCO₂和8molH₂充入2L密闭容器中发生
反应，达到平衡后测得c(CO₂)=2.0mol·L^-1，则该温度下反应的平
衡常数值为      。

（I）保护环境已成为当前和未来的一项全球性课题。为解决目前燃料使用过程中的环境污染问题，并缓解能源危机，有的专家提出利用太阳能促使燃料循环使用的构想，如图所示：

请回答下列问题：
(1)过程Ⅰ的能量转化形式为________能转化为________能。
(2)上述转化过程中，ΔH₁和ΔH₂的关系是________。
(3)断裂1 mol化学键所需的能量见下表：

共价键	H—N	H—O	N≡N	O＝O
断裂1 mol化学键所需能量/(kJ·mol^－1)	393	460	941	499

常温下，N₂与H₂O反应生成NH₃的热化学方程式为_______________________。
(II)在一试管中加入0.01mol/L的KMnO₄酸性溶液和0.1mol/LH₂C₂O₄溶液，在恒温下发生如下反应：
2KMnO₄+5 H₂C₂O₄+3H₂SO₄＝K₂SO₄+2MnSO₄+10CO₂+8H₂O。5分钟后测得Mn²⁺的浓度为0.004mol/L；
（4）试计算0—5分钟内，υ(H₂C₂O₄)＝____________。
(5)如果反应从开始进行一段时间后，速率—时间图像如图：

。试解释t₁—t₂，t₂—t₃速率变化的原因。______________________________________________________。

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:　。

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