题目内容
“氢能”是人类未来最理想的新能源之一。
（1）实验测得，1 g氢气燃烧生成液态水时放出142.9 kJ热量，则表示氢气燃烧热的热化学方程式为__________________________。
（2）利用核能把水分解制氢气，是目前正研究的课题。如图是其中的一种流程，流程中用了过量的碘（提示：反应②的产物是O2、SO2和H2O）。
完成下列反应的化学方程式：反应①________________；反应②________________。此法制取氢气的最大优点是____________________。
（1）H2（g）＋
O2（g）=H2O（l） ΔH＝－285.8 kJ·mol－1
（2）SO2＋I2＋2H2O
2HI＋H2SO4
2H2SO4
2SO2↑＋O2↑＋2H2O SO2和I2可循环使用，无污染
解析
一种“人工固氮”的新方法是在常温、常压、光照条件下，N2在催化剂表面与水发生反应生成NH3：N2＋3H2O
2NH3＋O2
进一步研究NH3生成量与温度的关系，部分实验数据见下表(反应时间3 h)：
| T/℃ | 30 | 40 | 50 |
| 生成NH3量/(10－6 mol) | 4.8 | 5.9 | 6.0 |
请回答下列问题：
(1)50℃时从开始到3 h内以O2物质的量变化表示的平均反应速率为________ mol·h－1。
(2)该反应过程与能量关系可用如图表示，则反应的热化学方程式是____________。
(3)与目前广泛应用的工业合成氨方法相比，该方法中固氮反应速率较慢。请提出可提高其反应速率且增大NH3生成量的建议：_______________________________________。
(4)工业合成氨的热化学方程式为N2(g)＋3H2(g)
2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ·mol－1。在某压强恒定的密闭容器中加入2 mol N2和4 mol H2，达到平衡时，N2的转化率为50%，体积变为10 L。求：①该条件下的平衡常数为________；
②若向该容器中加入a mol N2、b mol H2、c mol NH3，且a、b、c均大于0，在相同条件下达到平衡时，混合物中各组分的物质的量与上述平衡相同。反应放出的热量________(填“>”“<”或“＝”)92.4 kJ。
(16分)碳、氮、硫、氯是四种重要的非金属元素。
（1）CH4(g)在O2(g)中燃烧生成CO(g)和H2O(g)的△H难以直接测量，原因是 。
已知：a．2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H =-566．0 kJ·mol-1
b．CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) △H =-890．0 kJ·mol-1
则CH4(g)在O2(g)中燃烧生成CO(g)和H2O(g)的热化学方程式为 。
（2）工业上合成氨气的反应为：N2(g)+3H2(g)
2NH3(g) △H<0。现将10 mol N2和26 mol H2置于容积可变的密闭容器中，N2的平衡转化率(
)与体系总压强(P)、温度(T)的关系如图所示。回答下列问题：
①反应达到平衡状态B时，容器的容积10 L，则T1时，合成氨反应的平衡常数K= L2·mol-1。
②平衡状态由A变到C时，对应的平衡常数K(A) K(C)(填“>”、“<”或“=”)。
（3）在25℃时，HSCN、HClO、H2CO3的电离常数如下表：
| HClO | HSCN | H2CO3 |
| K=3.210-8 | K=0.13 | Kl=4.210-7 K2=5.610-11 |
①1 mol·L-1的KSCN溶液中，所有离子的浓度由大到小的顺序为 > > > 。
②向Na2CO3溶液中加入过量HClO溶液，反应的化学方程式为 。
③25℃时，为证明HClO为弱酸，某学习小组的同学没计了以下三种实验方案。下列三种方案中，你认为能够达到实验目的的是 (填下列各项中序号)。
a．用pH计测量0．1 mol·L-1NaClO溶液的pH，若测得pH>7，可证明HClO为弱酸
b．用pH试纸测量0．01 mol·L-1HClO溶液的pH，若测得pH>2，可证明HClO为弱酸
c、用仪器测量浓度均为0．1 mol·L-1的HClO溶液和盐酸的导电性，若测得HClO溶液的导电性弱于盐酸，可证明HClO为弱酸
2Cl2＋2H2O
2012年11月16日，5名男孩被发现死于贵州省毕节市七星关区街头垃圾箱内，经当地公安部门初步调查，5名男孩是因在垃圾箱内生火取暖导致CO中毒而死亡。
(1)CO中毒是由于CO与血液中血红蛋白的血红素部分反应生成碳氧血红蛋白，反应的化学方程式可表示为CO＋HbO2
O2＋HbCO，实验表明，c(HbCO)即使只有c(HbO2)的
，也可造成人的智力损伤。已知t ℃时上述反应的平衡常数K＝200，吸入肺部O2的浓度约为1.0×10－2 mol·L－1，若使c(HbCO)小于c(HbO2)的，则吸入肺部CO的浓度不能超过______mol·L－1。
(2)有如下三个与CO相关的反应：
Fe(s)＋CO2(g)FeO(s)＋CO(g) ΔH＝Q1，平衡常数K1
Fe(s)＋H2O(g)FeO(s)＋H2(g) ΔH＝Q2，平衡常数为K2
H2(g)＋CO2(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH＝Q3，平衡常数为K3
在不同的温度下K1、K2、K3的数值如下：
| T/℃ | K1 | K2 | K3 |
| 700 | 1.47 | 2.38 | 0.62 |
| 900 | 2.15 | 1.67 | |
请回答下列问题：
①Q1、Q2、Q3的关系式：Q3＝________。
②K1、K2、K3的关系式：K3＝________，根据此关系式可计算出上表中900 ℃时，K3的数值为________(精确到小数点后两位)。可进一步推断反应H2(g)＋CO2(g)
CO(g)＋H2O(g)为________(填“放”或“吸”)热反应，Q3________0(填“＞”、“＜”或“＝”)。③改变条件使可逆反应H2(g)＋CO2(g)CO(g)＋H2O(g)已经建立的平衡逆向移动，可采取的措施有________。A．缩小容器体积 B．降低温度
C．使用催化剂 D．设法增加H2O(g)的量
E．升高温度
(3)在一定条件下，使CO和O2的混合气体13 g充分反应，所得混合气体在常温下与足量的Na2O2固体反应，结果固体增重7 g，则原混合气体中CO的质量是________g。
SO2(g)＋Cl2(g) △H＝＋97.3 kJ·mol－1。某温度时向体积为1 L的恒容密闭容器中充入0. 20mol SO2Cl2，达到平衡时，容器中含0.18mol SO2，则此过程反应吸收的热量为_____kJ，该温度时反应的平衡常数为_____。将上述所得混合气体溶于足量BaCl2溶液中，最终生成沉淀的质量为_______。
煤制备CH4是一种有发展前景的新技术。
I. 煤炭气化并制备CH4包括以下反应:
C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2 (g) ΔH 1 = +131 kJ/mol
CO(g) + H2O(g)=CO2 (g)+ H2(g) ΔH 2 = ?41 kJ/mol
CO(g) + 3H2 (g)=CH4 (g)+ H2O(g) ΔH 3 = ?206 kJ/mol
(1)写出煤和气态水制备CH4(产物还有CO2)的热化学方程式 。
(2)煤转化为水煤气(CO和H2)作为燃料和煤直接作为燃料相比，主要的优点有 。
(3)写出甲烷—空气燃料电池(电解质溶液为KOH溶液)中负极的电极反应式 。
II. 对以上反应CO(g) + H2O(g) 
CO2 (g)+ H2(g) ΔH 2 = ?41 kJ/mol，起始时在密闭容器中充入1.00 molCO和1.00 molH2O，分别进行以下实验，探究影响平衡的因素（其它条件相同且不考虑任何副反应的影响）。实验条件如下表：
| 实验编号 | 容器体积/L | 温度/°C |
| ① | 2.0 | 1200 |
| ② | 2.0 | 1300 |
| ③ | 1.0 | 1200 |
(1)实验①中c(CO2)随时间变化的关系见下图，请在答题卡的框图中，画出实验②和③中c(CO2)随时间变化关系的预期结果示意图。
(2)在与实验①相同的条件下，起始时充入容器的物质的量：n(CO)=n(H2O)=n(CO2) =n( H2)=1.00mol。通过计算，判断出反应进行的方向。（写出计算过程。）
请参考题中图表，已知E1＝134 kJ·mol－1、E2＝368 kJ·mol－1，根据要求回答问题：
（1）图Ⅰ是1 mol NO2(g)和1 mol CO(g)反应生成CO2和NO过程中的能量变化示意图，若在反应体系中加入催化剂，反应速率增大，E1的变化是________(填“增大”、“减小”或“不变”，下同)，ΔH的变化是________。请写出NO2和CO反应的热化学方程式：________________________________。
（2）甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸汽转化为氢气的两种反应的热化学方程式如下：
①CH3OH(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋3H2(g)ΔH＝＋49．0 kJ·mol－1
②CH3OH(g)＋
O2(g)=CO2(g)＋2H2(g)ΔH＝－192．9 kJ·mol－1
又知③H2O(g)=H2O(l) ΔH＝－44 kJ·mol－1，则甲醇蒸汽燃烧为液态水的热化学方程式为______________________。
（3）如表所示是部分化学键的键能参数：
| 化学键 | P—P | P—O | O=O | P=O |
| 键能/kJ·mol－1 | a | b | c | x |
已知白磷的燃烧热为d kJ·mol－1，白磷及其完全燃烧的产物的结构如图Ⅱ所示，则表中x＝________ kJ·mol－1(用含a、b、c、d的代表数式表示)。
碳及其化合物有广泛的用途。
(1)将水蒸气通过红热的碳即可产生水煤气。反应为
C(s)＋H2O(g)
CO(g)＋H2(g) ΔH＝＋131.3 kJ·mol－1，
以上反应达到平衡后，在体积不变的条件下，以下措施有利于提高H2O的平衡转化率的是________。(填序号)
| A．升高温度 | B．增加碳的用量 | C．加入催化剂 | D．用CO吸收剂除去CO |
2CO(g) ΔH＝＋172.5 kJ·mol－1，则CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)的焓变ΔH＝________。(3)CO与H2在一定条件下可反应生成甲醇：CO(g)＋2H2(g)
CH3OH(g)。甲醇是一种燃料，可利用甲醇设计一个燃料电池，用稀硫酸作电解质溶液，多孔石墨作电极，该电池负极反应式为__________________________________。若用该电池提供的电能电解60 mL NaCl溶液，设有0.01 mol CH3OH完全放电，NaCl足量，且电解产生的Cl2全部逸出，电解前后忽略溶液体积的变化，则电解结束后所得溶液的pH＝________。
(4)将一定量的CO(g)和H2O(g)分别通入到体积为2.0 L的恒容密闭容器中，发生以下反应：CO(g)＋H2O(g)
CO2(g)＋H2(g)。得到如下数据：| 温度/℃ | 起始量/mol | 平衡量/mol | 达到平衡所需时间/min | ||
| H2O | CO | H2 | CO | | |
| 900 | 1.0 | 2.0 | 0.4 | 1.6 | 3.0 |
通过计算求出该反应的平衡常数(结果保留两位有效数字)________。改变反应的某一条件，反应进行到t min时，测得混合气体中CO2的物质的量为0.6 mol。若用200 mL 5 mol/L的NaOH溶液将其完全吸收，反应的离子方程式为(用一个离子方程式表示)__________________________
(5)工业生产是把水煤气中的混合气体经过处理后获得的较纯H2用于合成氨。合成氨反应原理为N2(g)＋3H2(g)
2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ·mol－1。实验室模拟化工生产，分别在不同实验条件下反应，N2浓度随时间变化如图甲所示。
请回答下列问题：
①与实验Ⅰ比较，实验Ⅱ改变的条件为________________________________。
②实验Ⅲ比实验Ⅰ的温度要高，其他条件相同，请在图乙中画出实验Ⅰ和实验Ⅲ中NH3浓度随时间变化的示意图。