题目内容

甲醇是一种常用的燃料，工业上可以用CO和H2在一定条件下合成甲醇。
（1）已知CO（g）、H2（g）、CH3OH（1）的燃烧热△H分别为：-283.0kJ／mol、-285.8 kJ/mol、-726.5kJ/mol，则CO合成甲醇的热化学方程式为：                     。
（2）在恒容密闭容器中CO与H2发生反应生成甲醇，各物质浓度在不同条件下的变化状况如图所示（开始时氢气的浓度曲线和8分钟后甲醇的浓度曲线未画出。4分钟和8分钟改变的条件不同）：   

①下列说法正确的是       
A．起始时n（H2）为1．7mol
B．当容器内压强恒定时，说明反应达到平衡状态
C．4分钟时，改变的条件是升高温度
D．7分钟时，v（CO）=v（CH­3OH）
②计算0~2min内平均反应速率v（H2）=        
③在3min时该反应的平衡常数K=      （计算结果）
④在图中画出8~12min之间c（CH3OH）曲线   
（2）2009年，中国在甲醇燃料电池技术上获得突破，组装了自呼吸电池及主动式电堆，其装置原理如图甲。

①该电池的负极反应式为：                    。
②乙池是一铝制品表面“钝化”装置，两极分别为铝制品和石墨。
M电极的材料是               ，该铝制品表面“钝化”时的反应式为：                       。
化学反应式或方程式未配平的均扣1分
（1）CO(g)＋2H2(g)＝CH3OH(l) △H＝－128.1kJ/mol （2分，方程式1分，反应热2分，状态错误扣1分，计量数错误不得分。）
（2） ① BD （2分，少选扣1分，有错选不得分）
② 0.4mol/(L·min) 或6.67×10－3 mol·L－1·s－1（2分，无单位不得分）  
③ 0.99 （2分，数值在1.0～0.98之间均得分，写成“”或“” 得1分，单位不做要求。）
④
（3）① CH3OH－6e－＋H2O＝CO2↑＋6 H＋ （2分，无“↑”或计量数不是最简不扣分；其他书写不得分。）
② 铝制品（1分，写“Al”或“铝”均可，其他书写不得分）   
2Al－6e－＋6HCO3－＝Al2O3＋6CO2↑＋3H2O（3分，或“Al－3e－＝Al3＋，Al3＋＋3HCO3－＝Al(OH)3↓＋3CO2↑，2Al(OH)3＝Al2O3＋3H2O”各1分，无“↑”或计量数不是最简不扣分；其他书写不得分。）

试题分析：（1）先写出三种物质的燃烧热的热化学方程式。
① CO（g）  △H1＝－283.0kJ／mol
②  H2（g）+     △H2＝－285.8 kJ/mol
③  CH3OH（1）+    △H3＝－726.5kJ/mol
再写出目标方程式：CO(g)＋2H2(g)＝CH3OH(l)   △H4
根据盖斯定律， ①+②×2-③即得到目标方程式。 △H4= △H1+△H2×2-△H3=－128.1kJ/mol
根据图像：            CO(g)＋2H2(g)＝CH3OH(l)
起始：（mol/L）         0.9      x         0
0-2min（mol/L）      —0.4   —0.8       0.4
2-4min（mol/L）（平衡）  0.5      0.9       0.4
4-6min（mol/L）      —0.2   —0.4       0.2
6-8min（mol/L）（平衡）  0.3      0.5       0.6
8-10min（mol/L）     —0.1    —0.2      0.1  
10-12min（mol/L）（平衡）0.2      0.3       y
①A项，起始时浓度x=C（H2）为1．7mol/L，容器体积未知，所以物质的量也未知，A项错误。
B项，该容器是一个恒容的容器，反应是一个非等体积反应，因此当气体的总物质的量不再改变，即压强不再改变，反应即达到平衡状态，正确。
C项，4min时，平衡向右移，并且各物质的浓度是逐渐变化，所以应该是降温的条件下，C项错误。
D项，7min时，反应再次达到平衡，此时v（CO）=v（CH3OH），D项正确。
②0~2min内平均反应速率v（H2）=="0.4" mol·L-1·min-1
③在3min时该反应的平衡常数
④在第8min时，CO的浓度减少0.1mol·L-1，H2的浓度减少0.2mol·L-1，可知平衡在向右移动，CO和H2的浓度都是逐渐变小，而此时的条件和上次平衡移动的条件不相同，所以只能是减少甲醇的浓度，才能使平衡向右移动，即在平衡移动的瞬间，甲醇的浓度是很少的，应该要低于0.05mol·L-1，然后再增加0.1mol·L-1，在第10min平衡，并且浓度y不超过0.15mol·L-1。
（3）该装置中甲是一个燃料电池装置，给右边的装置乙提供电能，乙装置是一个电解池装置。
①甲中质子移向右边，从而推知甲装置左是负极，右是正极，则乙装置中M是阳极，N是阴极。甲中电池的负极反应式为：CH3OH－6e－＋H2O＝CO2↑＋6 H＋ 要注意电解质溶液质子在进行传递。
②乙池是一铝制品表面“钝化”装置，两极分别为铝制品和石墨。则阳极M材料是铝制品，阴极N材料是石墨。在铝表面钝化，即把铝变成Al2O3，同时考虑溶液中溶质为NaHCO3，则电极反应为：2Al－6e－＋6HCO3－=Al2O3＋6CO2↑＋3H2O
练习册系列答案
相关题目
已知2H2(g)+O2(g) →2H2O(l）+571.6kJ，2H2(g)+O2(g) →2H2O(g)+483.6kJ。下列说法正确的是
A．2 molH2(g)和1molO2(g)的总能量小于2mol H2O (l)的能量
B．1 mol H2O (g)分解成H2(g)和O2 (g)，吸收241.8kJ能量
C．1mol H2O (l)变成1mo1 H2O (g)，吸收88 kJ能量
D．等质量的H2O (g)比H2O(l）所含能量低
高炉炼铁是冶炼铁的主要方法，发生的主要反应为：
Fe2O3（s）+3CO（g）2Fe（s）+3CO2（g） △H= －28．5 kJ·（mol－1
（1）已知：C（石墨）+CO2（g）2CO（g） △H=" +" 172．5 kJ·mol－1
则反应：Fe2O3（S） +3C（石墨）2Fe（s）+3CO（g） △H=        kJ·mol－1
（2）冶炼铁反应  Fe2O3（s）+3CO（g）2Fe（s）+3CO2（g） △H=－28．5 kJ·mol－1的平衡常数表达式K=          ，温度降低后，K值          ．（填“增大”、“不变”或“减小”）。
（3）在ToC时,该反应的平衡常数K=27,在1L恒容密闭容器甲和乙中,分别按下表所示加入物质,反应经过一段时间后达到平衡.
 
Fe2 O3
CO
Fe
CO2
甲容器
1．0 mol
1．0 mol
1．0 mol
1．0 mol
乙容器
1．0 mol
2．0 mol
1．0 mol
1．0 mol
 
①甲容器中CO的平衡转化率为
②下列说法正确的是      （填字母）。
a．乙容器中CO的平衡转化率小于甲容器
b．甲、乙容器中，CO2的平衡浓度之比为2：3
c．当容器内气体压强保持不变时，标志反应达到平衡状态
d．当容器中气体密度保持不变时，标志反应达到平衡状态
（4）钢铁工业是国家工业的基础，请回答钢铁腐蚀与防护过程中的有关问题。
①下列哪个装置可防止铁棒被腐蚀   （填编号）。

②在实际生产中，可在铁件的表面镀铜防止铁被腐蚀。装置示意图如图：A电极对应的金属是     （写元素名称），B电极的电极反应式是       。
③镀层破损后，镀铜铁比镀锌铁更容易被腐蚀，请简要说明原因                       。
金属铁用途广泛，高炉炼铁的总反应为：Fe2O3（s）+3CO（g）2Fe（s）+3CO2（g），请回答下列问题：
（1）一定温度下，在体积固定的密闭容器中发生上述反应，可以判断该反应已经达到平衡的是     。
A．密闭容器中总压强不变
B．密闭容器中混合气体的平均摩尔质量不变
C．密闭容器中混合气体的密度不变
D．c（CO）= c（CO2）
E．Fe2O3的质量不再变化
（2）一定温度下，上述反应的化学平衡常数为3.0，该温度下将4molCO、2molFe2O3、6molCO2、5molFe加入容积为2L的密闭容器中，此时反应将向      反应方向进行（填“正”或“逆”或“处于平衡状态”）；反应达平衡后，若升高温度，CO与CO2的体积比增大，则正反应为      反应（填“吸热”或“放热”） 。
（3）已知：3Fe2O3（s）+CO（g）2Fe3O4（s）+CO2（g） △H="–47" kJ/mol
Fe3O4（s）+CO（g）3FeO（s）+CO2（g）   △H=" +19" kJ/mol
FeO（s）+CO（g）Fe（s）+CO2（g）      △H="–11" kJ/mol
则Fe2O3（s）+3CO（g）2Fe（s）+3CO2（g）的△H=            。
（4）上述总反应在高炉中大致分为三个阶段，各阶段主要成分与温度的关系如下表：
温度
 250℃ ～  600℃ ～  1000℃ ～  2000℃
主要成分
      Fe2O3        Fe3O4          FeO            Fe
 
800℃时固体物质的主要成分为         ，该温度下若测得固体混合物中m(Fe)︰m(O)=105︰32，则Fe3O4被CO还原为FeO的百分率为            （设其它固体杂质中不含Fe、O元素）。
乙醇汽油是被广泛使用的新型清洁燃料，工业生产乙醇的一种反应原理为：
2CO(g) + 4H2(g)CH3CH2OH(g) + H2O(g) △H =" —256.1" kJ·mol－1
已知：CO(g) + H2O(g)CO2(g)+H2(g)   △H=" —41.2" kJ·mol－1
（1）以CO2(g)与H2(g)为原料也可合成乙醇，其热化学方程式如下：
2CO2(g) +6H2(g)CH3CH2OH(g) +3H2O(g)  △H =          。
（2）汽车使用乙醇汽油并不能减少NOx的排放，这使NOx的有效消除成为环保领域的重要课题。
①某研究小组在实验室以Ag– ZSM– 5为催化剂，测得NO转化为N2的转化率随温度变化情况如下图。若不使用CO，温度超过800℃，发现NO的转化率降低，其可能的原因为        ；在n(NO)/n(C O)=1的条件下，应控制的最佳温度在     左右。

②用活性炭还原法处理氮氧化物。有关反应为：C (s) +2NO2(g) N2 (g) + CO2 (g)。某研究小组向某密闭容器中加人足量的活性炭和NO，恒温( T1℃)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－1
时间/min
NO
N2
CO2
0
1.00
0
0
20
0.40
0.30
0.30
30
0.40
0.30
0.30
40
0.32
0.34
0.17
50
0.32
0.34
0.17
 
I．根据表中数据，求反应开始至20min以v(NO)表示的反应速率为          (保留两位有效数字)，T1℃时该反应的平衡常数为          (保留两位有效数字)。
II．30min后，改变某一条件，反应重新达到平衡，则改变的条件可能是           。下图表示CO2的逆反应速率[v逆(CO2)]随反应时间的变化关系图。请在图中画出在30min改变上述条件时，在40min时刻再次达到平衡的变化曲线。
氢气是一种清洁、高效的新型能源。
I.用甲烷制取氢气的反应分为两步，其能量变化如下图所示：

（1）甲烷和水蒸气反应生成二氧化碳和氢气的热化学方程式是           。
II.在容积为1L的密闭容器内，加入0.1molCO和0.1molH2O，在催化剂存在的条件下高温加热使其反应。测得CO2的浓度随时间变化的图像如图：

（2）在该温度下，从反应开始至达到平衡时，CO的平均反应速率为              ；
（3）该温度下，此反应的化学平衡常数为（可以用分数表示）       ；
（4）下列改变中，能使平衡向正反应方向移动的是      。
A．升高温度B．增大压强
C．增大H2O（g）的浓度D．减少CO2（g）的浓度
（5）保持温度不变，若起始时c(CO)=1mol·L-1 , c(H2O)="2" mol·L-1，反应进行一段时间后，测得H2的浓度为0.4 mol·L-1。通过计算，判断此时该反应进行的方向并说明理由                          。
图a是1 mol NO2和1 mol CO反应生成CO2和NO过程中能量变化示意图，图b是反应中的CO和NO的浓度随时间变化的示意图。根据图意回答下列问题：
        
a                                           b
(1)写出NO2和CO反应的热化学方程式        。
(2)从反应开始到平衡，用NO2浓度变化表示平均反应速率v(NO2)＝       。
(3)此温度下该反应的平衡常数K=       ；温度降低，K       （填“变大”、“变小”或“不变”）
(4)若在温度和容积相同的三个密闭容器中，按不同方式投入反应物，测得反应达到平衡吋的有关数据如下表：
容 器
甲
乙
丙
反应物投入量
1 mol NO2
1 mol CO
2 mol NO
2 mol CO2
1 mol NO2、1 mol CO
1 mol NO、1 mol CO2
平衡时c(NO) /mol·L-1
1.5
3
m
能量变化
放出a kJ
吸收b kJ
放出c kJ
CO或NO的转化率
α1
α2
α3
则：α1+α2=       ， a+b/2=        ,m=       
NOx是汽车尾气中的主要污染物之一。
（1） NOx能形成酸雨，写出NO2转化为HNO3的化学方程式:_              .
（2）汽车发动机工作时会引发N2和02反应，其能量变化示意图如下:

①写出该反应的热化学方程式: _              .
②随温度升高，该反应化学平衡常数的变化趋势是_              .。
（3）在汽车尾气系统中装置催化转化器，可有效降低NOX的排放。
①当尾气中空气不足时，NOX在催化转化器中被还原成N2排出。写出NO被CO还原的化学方程式：_              .
② 当尾气中空气过量时，催化转化器中的金属氧化物吸收NOX生成盐。其吸收能力顺序如下：12MgO <2oCaO <38SrO<56BaO.原因是              .
（4）通过NOx传感器可监测NOx的含量，其工作原理示意图如下:

①Pt电极上发生的是           反应(填“氧化”或“还原”)。
②写出NiO电极的电极反应式:            .
碳化硅(SiC) 、氧化铝(Al2O3) 和氮化硅（Si3N4）是优良的高温结构陶瓷，在工业生产和科技领域有重要用途。宇宙火箭和导弹中，大量用钛代替钢铁。
(1)Al的离子结构示意图为                  ；
Al与NaOH溶液反应的离子方程式为                                         
(2)氮化硅抗腐蚀能力很强，但易被氢氟酸腐蚀，氮化硅与氢氟酸反应生成四氟化硅和一种铵盐，
其反应方程式为                                                
（3）工业上用化学气相沉积法制备氮化硅，其反应如下：
3SiCl4(g) + x N2(g) + 6 H2(g)   Si3N4(s) + 12 HCl(g)   △H＜0  
在恒温、恒容时，分别将0.3mol SiCl4(g)、0.2mol N2(g)、0.6mol H2(g)充入2 L密闭容器内，进行上述反应，5 min达到平衡状态，所得HCl(g)为0.3mol/L、 N2为0.05 mol/L
① H2的平均反应速率是                       
② 反应前与达到平衡时容器内的压强之比=           
③ 系数 x =     
(4)已知：TiO2(s)＋2Cl2(g)===TiCl4(l)＋O2(g)  ΔH1＝＋140 kJ·mol－1
C(s)＋O2(g)=== CO(g)    ΔH2 ＝－110 kJ·mol－1
写出TiO2和焦炭、氯气反应生成TiCl4和CO气体的热化学方程式：
                                                                              。

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