题目内容

化学在能源开发与利用中起着十分关键的作用。

(1)蕴藏在海底的“可燃冰”是高压下形成的外观像冰的甲烷水合物固体。我国南海海底有极其丰富的“可燃冰”资源。

①将“可燃冰”从海底取出，“可燃冰”将融化并放出甲烷气体。请你用所学的物质结构知识加以解释：____________________________________________________________________。

②取356 g分子式为CH4·9H2O的“可燃冰”，将其释放的甲烷完全燃烧生成液态水，可放出1 780.6 kJ的热量，则甲烷的燃烧热为___________________。

(2)设计出燃料电池使液化石油气氧化直接产生电流是新世纪最富有挑战性的课题之一。最近有人制造了一种燃料电池，一个电极通入空气，另一电极通入液化石油气(以C4H10表示)，电池的电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2晶体，它在高温下能传导O2-离子。

①已知该电池的负极反应为C4H10+13O2--26e-====4CO2+5H2O，则该电池的正极反应式为_______________，电池工作时，固体电解质里的O2-向_______________极移动。

②液化石油气燃料电池最大的障碍是氧化反应不完全而产生的_______________(填写物质的名称)堵塞电极的气体通道。

(3)能源的紧缺在很大程度上制约了我省的经济发展，请你提出解决能源紧缺问题的两点建议___________________________________________________________________。

(1)①该晶体是分子晶体，分子之间存在较弱的分子间作用力，熔沸点较低

②890.3 kJ·mol-1

(2)①O2+4e-====2O2-  负  ②固体碳(或炭粒)

(3)寻找新能源  提高燃料的燃烧效率等

练习册系列答案
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化学在能源开发与利用中起到十分关键的作用．氢气是一种新型的绿色能源，又是一种重要的化工原料．
Ⅰ（1）在298K、101kPa时，2g H2完全燃烧生成液态水，放出285.8kJ热量．则表示氢气燃烧热的热化学方程式为：
H2（g）+
1
2
O2（g）=H2O（l）△H=-285.8kJ/mol
H2（g）+
1
2
O2（g）=H2O（l）△H=-285.8kJ/mol
．
氢氧燃料电池能量转化率高，具有广阔的发展前景．现用氢氧燃料电池进行下图饱和食盐水电解实验（图中所用电极均为惰性电极）．分析该装置、回答下列问题：
（2）氢氧燃料电池中，a电极为电池的是
负极
负极
（填“正极”或“负极”），气体M的分子式
H2
H2
，a电极上发生的电极反应式为：
H2+OH--2e-=2H2O
H2+OH--2e-=2H2O
．
（3）若右上图装置中盛有100mL5.0mol/LNaCl溶液，电解一段时间后须加入10.0mol/L盐酸溶液50mL（密度为1.02g/mL）才能使溶液恢复至原来状态．则在此电解过程中导线上转移的电子数为
4.14
4.14
mol．（保留小数点后2位）
Ⅱ氢气是合成氨的重要原料．工业上合成氨的反应是：
N2（g）+3H2（g）?2NH3 （g）△H=-92.2kJ?mol-1
（4）下列事实中，不能说明上述可逆反应已经达到平衡的是
③④
③④
．
①N2、H2、NH3的体积分数不再改变；
②单位时间内生成2n mol NH3的同时生成3n mol H2；
③单位时间内生成3n mol N-H键的同时生成n mol N≡N；
④用N2、H2、NH3的物质的量浓度变化表示的反应速率之比为1：3：2；
⑤混合气体的平均摩尔质量不再改变；
⑥混合气体的总物质的量不再改变．
（5）已知合成氨反应在某温度下2.00L的密闭容器中反应，测得如下数据：
物质的量/（mol）/时间（h） 0 1 2 3 4
N2 1.50 n1 1.20 n3 1.00
H2 4.50 4.20 3.60 n4 3.00
NH3 0.00 0.20 n2 1.00 1.00
根据表中数据计算：
①反应进行到2小时时放出的热量为
27.7
27.7
kJ．
②0～1小时内N2的平均反应速率
0.05
0.05
mol?L-1?h-1．
③此条件下该反应的化学平衡常数K═
0.15
0.15
（保留两位小数）．
④反应达到平衡后，若往平衡体系中再加入N2、H2 和NH3各1mol，化学平衡向
正反应
正反应
方向移动（填“正反应”或“逆反应”或“不移动”．）
化学在能源开发与利用中起着十分关键的作用．氢气是一种新型的绿色能源，又是一种重要的化工原料．
I．氢氧燃料电池能量转化率高，具有广阔的发展前景．现用氢氧燃料电池进行如图实验（图中所用电极均为惰性电极）：
（1）对于氢氧燃料电池中，下列表达不正确的是
CD
CD

A．a电极是负极，OH-移向负极
B．b电极的电极反应为：O2+2H2O+4e-=4OH-
C．电池总反应式为：2H2+O2
 点燃 
.
 
2H2O
D．电解质溶液的pH保持不变
E．氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置
（2）上图装置中盛有100mL、0.1mol?L-1AgNO3溶液，当氢氧燃料电池中消耗氢气112mL（标准状况下）时，则此时上图装置中溶液的pH=
1
1
  （溶液体积变化忽略不计）
II氢气是合成氨的重要原料．工业上合成氨的反应是：N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H=-92.20kJ?mol-1．
（1）下列事实中，不能说明上述可逆反应已达到平衡的是
②③
②③
（填序号）
①单位时间内生成2n mol NH3的同时生成3n mol H2
②单位时间内生成n mol N-H的同时生成n mol N≡N
③用N2、H2、NH3的物质的量浓度变化表示的反应速率之比为1：3：2
④N2、H2、NH3的体积分数不再改变
⑤混合气体的平均摩尔质量不再改变
⑥混合气体的总物质的量不再改变
（2）已知合成氨反应在某温度下2L的密闭容器中进行，测得如下数据：

时间（h）
物质的量（mol）		 0 1 2 3 4
N2 1.50 n1 1.20 n3 1.00
H2 4.50 4.20 3.60 n4 3.00
NH3 0 0.20 N2 1.00 1.00
根据表中数据计算：
①反应进行到2小时时放出的热量为
27.66kJ
27.66kJ

②此条件下该反应的化学平衡常数K=
4
27
4
27
（保留两位小数）
③反应达到平衡后，若往平衡体系中再加入N2、H2和NH3各1.00mol，化学平衡将向
正反应
正反应
  方向移动（填“正反应”或“逆反应”、“不移动”）．
（2008?南京一模）化学在能源开发与利用中起着十分关键的作用．
（1）蕴藏在海底的“可燃冰”是高压下形成的外观像冰的甲烷水合物固体．甲烷气体燃烧的热化学方程式为：CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=-890.3kJ/mol．
356g“可燃冰”（分子式为CH4?9H2O）释放的甲烷气体完全燃烧生成液态水．放出的热量为
1780.6kJ
1780.6kJ
．
（2）某种燃料电池，一个电极通入空气，另一电极通入液化石油气（以C4H10表示），电池的电解质是掺入了Y2O3的ZrO2晶体，它在高温下传导O2-．
已知该电池负极的电极反应为：C4H10+2O2--4e-=CO2+H2O，则该电池正极的电极反应式为
O2+4e-=2O2-
O2+4e-=2O2-
，电池工作时，固体电解质里的O2-向
负
负
极移动．
（3）已知一氧化碳与水蒸气的反应为：CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）
①T℃时，在一定体积的容器中，通入一定量的CO（g）和H2O（g），发生反应并保持温度不变，各物质浓度随时间变化如下表：T℃时物质的浓度（mol/L）变化
时间/min CO H2O（g） CO2 H2
0 0.200 0.300 0 0
2 0.138 0.238 0.062 0.062
3 0.100 0.200 0.100 0.100
4 0.100 0.200 0.100 0.100
5 0.116 0.216 0.084 C1
6 0.096 0.266 0.104 C2
第5、6min时的数据是保持温度和体积不变时，改变某一条件后测得的．第4～5min之间，改变的条件是
增加H2浓度
增加H2浓度
，第5～6min之间，改变的条件是
增加H2O（g）浓度
增加H2O（g）浓度
．T℃时该化学反应的平衡常数是
0.5
0.5
．
②已知420℃时，该化学反应的平衡常数为9．如果反应开始时，CO和H2O（g）的浓度都是0.01mol/L，则CO在此条件下的转化率为
75%
75%
．
③397℃时该反应的平衡常数为12，请判断该反应的△H
＜
＜
0（填“＞”、“=”、“＜”）．
化学在能源开发与利用中起着十分重要的作用．
（1）蕴藏在海底的“可燃冰”是高压下形成的外观酷似冰的甲烷水合物．我国南海海底有丰富的“可燃冰”资源．取365g分子式为CH4?9H2O的“可燃冰”，将其释放的甲烷完全燃烧生成CO2和H2O（l），可放出1780.6kJ的热量，则甲烷燃烧的热化学方程式为
CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=-890.3 kJ?mol-1
CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=-890.3 kJ?mol-1
．
（2）甲醇是重要的基础化工原料，又是一种新型的燃料，制取甲醇的传统方法是采用CuO-ZnO/γ-Al2O3为催化剂，合成反应为：CO+2H2
催化剂
.
加热加压
CH3OH．生产中一些工艺参数如图所示．该反应为
放热
放热
（填“吸热”或“放热”）反应．说明你作出判断的依据
由图知，不论在何种压强下，都是温度越高，CO的转化率越小
由图知，不论在何种压强下，都是温度越高，CO的转化率越小
．
最近有人制造了一种燃料电池，一个电极通入空气，另一个电极加入甲醇，电池的电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2晶体，它在高温下能传导O2-离子．该电池的正极反应式为
O2+4e-=2O2-
O2+4e-=2O2-
．电池工作时，固体电解质里的O2-向
负
负
极推动．

（18分）化学在能源开发与利用中起到十分关键的作用。氢气是一种新型的绿色能源，又是一种重要的化工原料。
Ⅰ （1）在298K、101kPa时，2g H2完全燃烧生成液态水，放出285.8kJ热量。则表示氢气燃烧热的热化学方程式为：                                          。
氢氧燃料电池能量转化率高，具有广阔的发展前景。现用氢氧燃料电池进行下图饱和食盐水电解实验（图中所用电极均为惰性电极）。分析该装置、回答下列问题：

（2）氢氧燃料电池中，a电极为电池的是      （填“正极”或“负极”），气体M的分子式        ，a电极上发生的电极反应式为：                            。
（3）若右上图装置中盛有100mL5.0mol/LNaCl溶液，电解一段时间后须加入10.0mol/L盐酸溶液50mL(密度为1.02g/mL)才能使溶液恢复至原来状态。则在此电解过程中导线上转移的电子数为        mol。（保留小数点后2位）
Ⅱ 氢气是合成氨的重要原料。工业上合成氨的反应是：
N2（g）＋3H2(g)2NH3 (g) ΔH＝－92.2kJ·mol－1
(4)下列事实中，不能说明上述可逆反应已经达到平衡的是        。
① N2、H2、NH3的体积分数不再改变；
② 单位时间内生成2n mol NH3的同时生成3n mol H2；
③ 单位时间内生成3n mol N—H键的同时生成n mol N≡N；
④ 用N2、H2、NH3的物质的量浓度变化表示的反应速率之比为1：3：2；
⑤ 混合气体的平均摩尔质量不再改变；
⑥ 混合气体的总物质的量不再改变。
（5）已知合成氨反应在某温度下2.00L的密闭容器中反应，测得如下数据：

根据表中数据计算：
①反应进行到2小时时放出的热量为      kJ。
②0~1小时内N2的平均反应速率       mol·L-1·h-1。
③此条件下该反应的化学平衡常数K==            （保留两位小数）。
④反应达到平衡后，若往平衡体系中再加入N2、H2和NH3各1 mol，化学平衡向   方向移动（填“正反应”或“逆反应”或“不移动”。）

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