题目内容

二甲醚(CH3OCH3)被称为21世纪的新型能源，它清洁、高效、具有优良的环保性能。
Ⅰ.工业制备二甲醚的生产流程如下：

催化反应室中(压强2.0～10.0 MPa，温度230～280℃)进行下列反应：
CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)ΔH＝－90.7 kJ/mol ①
2CH3OH(g) CH3OCH3(g)＋H2O(g)ΔH＝－23.5 kJ/mol ②
CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)ΔH＝－41.2 kJ/mol ③
(1)甲烷氧化可制得合成气，反应如下：CH4(g)＋O2(g) CO(g)＋2H2(g) ΔH＝－35.6 kJ/mol。该反应是       反应(填“自发”或“非自发”)。
(2)催化反应室中总反应3CO(g)＋3H2(g) CH3OCH3(g)＋CO2(g)的ΔH＝           。830℃时反应③的K＝1.0，则在催化反应室中反应③的K       1.0(填“>”、“<”或“＝”)。
(3)上述反应中，可以循环使用的物质有       。
Ⅱ.如图为绿色电源“二甲醚燃料电池”的工作原理示意图。b电极是       极。

Ⅰ.(1)自发 (2)－246.1 kJ/mol >
(3)CO、H2、甲醇和水
Ⅱ.正

解析

练习册系列答案
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已知1molCaCO3分解需要吸收178kJ 热量，1mol焦炭完全燃烧放出393.5kJ ，试回答下列问题
（1）写出碳酸钙分解的热化学反应方程式                                    
（2）试计算如果0.5t CaCO3煅烧成CaO(s)，在理论上要用焦炭多少千克。

醋酸是中学常用的一种弱酸。
（1）取0.10mol CH3COOH作导电性实验，测得其导电率随加入的水量变化如图所示：

①开始时导电率为0说明：           。
② 比较a、b点的相关性质（填“＞”、“<”、“=”）：n(H+)：a      b；c(CH3COO-)：a     b；完全中和时消耗NaOH的物质的量：a     b；
③若b点时，溶液中c(CH3COOH)=0.10mol/L，c(H+)=1.3×10-3mol/L，则此时c(CH3COO-)约为        mol/L；计算b点时醋酸的电离平衡常数，写出计算过程                。
（2）已知：H+(aq) + OH-(aq) = H2O(l)                 △H1="-57.3" kJ/mol
CH3COOH(aq)  H+(aq) +CH3COO-(aq)  △H2="+1.3" kJ/mol
写出稀醋酸与稀烧碱溶液反应的热化学方程式：                                                。
（3）室温下，取浓度均为0.10mol/L的醋酸与醋酸钠溶液等体积混合后，测得其pH<6，写出混合溶液中的物料守恒关系式                                 ；并列出其中的离子浓度大小顺序（由大到小）                                  。

苯乙烯是重要的基础有机原料。工业中用乙苯（C6 H5- CH2 CH3）为原料，采用催化脱氢的方法制取苯乙烯（C6 H5- CH= CH2）的反应方程式为：
C6 H5- CH2 CH3 (g)C6 H5- CH=CH2 (g) +H2(g)    ΔH1
(1)向体积为VL的密闭容器中充入a mol乙苯，反应达到平衡状态时，平衡体系组成（物质的量分数）与温度的关系如图所示：

由图可知：在600℃时，平衡体系中苯乙烯的物质的量分数为25%，则：
① 氢气的物质的量分数为          ；乙苯的物质的量分数为          ；
② 乙苯的平衡转化率为          ；
③ 计算此温度下该反应的平衡常数（请写出计算过程）。
（2） 分析上述平衡体系组成与温度的关系图可知：△H1     0（填“＞、=或＜” ­)。
（3）已知某温度下，当压强为101.3kPa时，该反应中乙苯的平衡转化率为30%；在相同温度下，若反应体系中加入稀释剂水蒸气并保持体系总压为101.3kPa，则乙苯的平衡转化率     30%（填“＞、=、＜” ­)。
（4）已知：
3C2 H2 (g) C6 H6 (g)  ΔH2
C6 H6 (g)  + C2H4 (g)  C6 H5- CH2CH3 (g)      ΔH3
则反应3C2H2 (g)+ C2H4 (g)  C6 H5- CH=CH2 (g) +H2(g) 的ΔH=            。

甲烷作为一种新能源在化学领域应用广泛，请回答下列问题：
高炉冶铁过程中，甲烷在催化反应室中产生水煤气(CO和H2)还原氧化铁，有关反应为：
CH4(g)＋CO2(g)=2CO(g)＋2H2(g)ΔH＝＋260 kJ/mol
已知：2CO(g)＋O2(g)=2CO2(g) ΔH＝－566 kJ/mol
则CH4与O2反应生成CO和H2的热化学方程式为                                 。

（16分）工业合成氨与制备硝酸一般可连续生产，流程如下：

（1）工业生产时，制取氢气的一个反应为：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)。t℃时，往10L密闭容器中充入2mol CO和3mol水蒸气。反应建立平衡后，体系中c(H2)=0.12mol·L-1。则该温度下此反应的平衡常数K=    （填计算结果）。
（2）合成塔中发生反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H<0。下表为不同温度下该反应的平衡常数。由此可推知，表中T1   300℃（填“>”、“<”或“=”）。

T/℃
T1
300
T2
K
1.00×107
2.45×105
1.88×103
 
（3）氨气在纯氧中燃烧生成一种单质和水，科学家利用此原理，设计成“氨气-氧气”燃料电池，则通入氨气的电极是         （填“正极”或“负极”）；碱性条件下，该电极发生反应的电极反应式为                      。
（4）用氨气氧化可以生产硝酸，但尾气中的NOx会污染空气。目前科学家探索利用燃料气体中的甲烷等将氮的氧化物还原为氮气和水，反应机理为：
CH4(g)+4NO2(g)＝4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)  △H= －574kJ·mol－1
CH4(g)+4NO(g)＝2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)   △H= －1160kJ·mol－1
则甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式为                                       。
（5）某研究小组在实验室以“Ag-ZSM-5”为催化剂，测得将NO转化为N2的转化率随温度变化情况如图。据图分析，若不使用CO，温度超过775K，发现NO的转化率降低，其可能的原因为                                   ；在n(NO)/n(CO)=1的条件下，应控制的最佳温度在      左右。

甲醇是一种可再生的优质燃料，用途广泛，研究其作用具有广阔前景。
（1）已知在常温常压下，测得反应的反应热如下：
① 2CH3OH(l)+ 3O2(g)  2CO2(g) +4H2O(g)  ?H1= －1275．6 kJ/mol
② 2CO(g) +O2(g)  2CO2(g)   ?H2=－566．0 kJ/mol
CH3OH不完全燃烧生成CO和气态水的热化学方程式是       。
（2）工业上生产甲醇的反应如下：CO2(g) + 3H2(g)  CH3OH(g)+ H2O(g)   ?H = －49 kJ/mol
在某温度下，容积均为1 L的A、B两个容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温恒容。容器B中经10 s后达到平衡。达到平衡时的有关数据如下表：

容器
 		A
 		B
 
反应物投入量
 		1 mol CO2(g)和3 mol H2(g)
 		1 mol CH3OH(g)和1 mol H2O(g)
 
反应能量变化
 		放出αkJ热量
 		吸收19．6 kJ热量
 
 
①从反应开始至达到平衡时，容器B中CH3OH的平均反应速率为       。
②该温度下，B容器中反应的化学平衡常数的数值为       。
③α＝       。
④下列措施能使容器A中甲醇的产率增大的是       。
a．升高温度                b．将水蒸气从体系分离
c．用更有效的催化剂        d．将容器的容积缩小一半
（3）我国科学院化学研究所在甲醇燃料电池技术方面获得新突破，组装出了自呼吸电池。甲醇燃料电池的工作原理如下图所示。

① 该电池工作时，b口通入的物质为       。
② 该电池正极的电极反应式为       。

把煤作为燃料可通过下列两种途径：
途径I：  C(s)＋O2(g) = CO2(g)
途径II：先制水煤气： C(s) + H2O(g) =" CO(g)" + H2(g)
燃烧水煤气：2 CO(g) + O2(g) = 2CO2(g)；
2H2(g)+O2(g) =2H2O(g)
已知：①C(s)＋O2(g)=CO2(g)；△H1=－393.5 kJ·mol-1  
②H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g)；△H2=－241.8kJ·mol-1
③CO(g)+ 1/2O2 (g) =CO2(g)；△H3=－283.0kJ·mol-1
请回答下列问题：
（1）CO(g) + H2O(g) = H2(g) + CO2(g) 是       （填“放热反应”或“吸热反应”）
（2）根据盖斯定律，煤和气态水生成水煤气的反应热△H=                    。
（3）根据两种途径，下列说法错误的是（   ）              

A．途径II制水煤气时增加能耗，故途径II的做法不可取
B．与途径I相比，途径II可以减少对环境的污染
C．与途径I相比，途径II可以提高煤的燃烧效率
D．将煤转化为水煤气后，便于通过管道进行运输

氮元素的氢化物和氧化物在工业生产和国防建设中都有广泛应用，回答下列问题：
(1)氮元素原子的L层电子数为________；
(2)肼可作为火箭发动机的燃料，与氧化剂N2O4反应生成N2和水蒸气。
已知：①N2(g)＋2O2(g)=N2O4(l)　 ΔH1＝－19.5 kJ·mol－1
②N2H4(l)＋O2(g)=N2(g)＋2H2O(g)　 ΔH2＝－534.2 kJ·mol－1
写出肼和N2O4反应的热化学方程式________________________；
(3)已知H2O(l)=H2O(g)　ΔH3＝＋44 kJ·mol－1，则表示肼燃烧热的热化学方程式为________________________。
(4)肼—空气燃料电池是一种碱性电池，该电池放电时，负极的反应式为________________________。

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