题目内容

保护环境已成为当前和未来的一项全球性重大课题。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：

过程Ⅰ可用如下反应表示：
①2CO22CO＋O2　②2H2O===2H2＋O2　③2N2＋6H2O4NH3＋3O2　④2CO2＋4H2O2CH3OH＋3O2　⑤2CO＋4H2O________＋3O2
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)请完成第⑤个反应的化学方程式：____________________。
(3)上述转化过程中，ΔH1和ΔH2的关系是________。
(4)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_________。

　(1)太阳　化学
(2)2CO＋4H2O2CH4＋3O2
(3)ΔH1＝－ΔH2
(4)2N2(g)＋6H2O(l)===4NH3(g)＋3O2(g)    ΔH＝＋1189 kJ·mol－1

解析

练习册系列答案
相关题目

（1）如图表示金刚石、石墨在相关反应过程中的能量变化关系。
写出石墨转化为金刚石的热化学方程式                    。

(2)已知:Ti(s)+2Cl2(g)TiCl4(l)ΔH="-804.2" kJ/mol
2Na(s)+Cl2(g)="2NaCl(s)" ΔH="-882.0" kJ/mol
Na(s)="Na(l)" ΔH="+2.6" kJ/mol
则TiCl4(l)+4Na(l)=Ti(s)+4NaCl(s)的ΔH=   kJ/mol。
(3)已知:
①2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g)ΔH="-a" kJ/mol
②CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l)ΔH="-b" kJ/mol
③H2O(g)=H2O(l) ΔH="-c" kJ/mol则:2CO(g)+O2(g)2CO2(g)的ΔH=    kJ/mol。
(4)工业上在催化剂作用下可利用CO合成甲醇:CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g),下图表示反应过程中能量的变化情况。

在图中,曲线   (填“a”或“b”)表示使用了催化剂;该反应属于   (填“吸热”或“放热”)反应。

铝是地壳中含量最高的金属元素，其单质及合金在生产生活中的应用日趋广泛。
真空碳热还原－氯化法可实现由铝土矿制备金属铝，其相关反应的热化学方程式如下：
Al2O3(s)＋AlCl3(g)＋3C(s)=3AlCl(g)＋3CO(g)
ΔH＝a kJ·mol－1
3AlCl(g)=2Al(l)＋AlCl3(g)ΔH＝b kJ·mol－1
(1)反应Al2O3(s)＋3C(s)=2Al(l)＋3CO(g)的ΔH＝________kJ·mol－1(用含a、b的代数式表示)。
(2)Al4C3是反应过程中的中间产物。Al4C3与盐酸反应(产物之一是含氢量最高的烃)的化学方程式为______________________________________。

科学家要研究跟碳元素及其化合物相关的很多课题。
（1）焦炭可用于制取水煤气。测得12g碳与水蒸气完全反应生成水煤气时，吸收了131. 6kJ热量，该反应的热化学方程式是_________ 。
（2）工业上可用焦炭冶炼金属，若0.5mol碳完全与赤铁矿反应，得到0.6mol铁，同时生成2种常见气体，则该反应的化学方程式是_________。
（3）碳跟水蒸气制水煤气的反应是一个可逆反应，下列情况下能判断该反应一定达到平衡状态的是_________（选填编号．）。

A．V正(H2O)=V正(H2)
B．容器中温度不再发生改变
C．消耗nmolH2同时消耗nmolCO
D．容器中气体的总物质的量不随时间改变
（4）温度T1时，在一体积为2L的密闭容积中,加入2.0molCO和2.0mol的H2,反应中c(H2O)的变化情况如图所示,T1时反应C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)的平衡常数的数值为_________。在第5分钟时将体系的温发升高到T2，若在第8分钟时达到新的平衡，请在下图中画出第5分钟到9分钟后c(H2O)浓度变化趋势的曲线（只要求定性表示）。

已知：H2A的A2－可表示S2－、SO42—、SO32—、SiO32—或CO32—。
（1）常温下，向20 mL 0.2 mol·L－1 H2A溶液中滴加0.2 mol·L－1 NaOH溶液。有关微粒物质的量变化如下图（其中Ⅰ代表H2A，Ⅱ代表HA－，Ⅲ代表A2－）。请根据图示填空：

①当V（NaOH）＝20 mL时，溶液中离子浓度大小关系：________。
②等体积等浓度的NaOH溶液与H2A溶液混合后，其溶液中水的电离程度比纯水________（填“大”、“小”或“相等”），欲使NaHA溶液呈中性，可以向其中加入_______________________________________________________。
（2）有关H2A的钠盐的热化学方程式如下：
①Na2SO4（s）=Na2S（s）＋2O2（g）    ΔH1＝＋1 011.0 kJ·mol－1
②2C（s）＋O2（g）=2CO（g）    ΔH2＝－221.0 kJ·mol－1
则反应③Na2SO4（s）＋4C（s）=Na2S（s）＋4CO（g）　ΔH3＝________ kJ·mol－1。工业上制备Na2S时往往还要加入过量的碳，同时还要通入空气，目的有两个，其一是利用碳与氧气反应放出的热，维持反应③所需温度；其二是________________________________________。
（3）若H2A为硫酸：t ℃时，pH＝2的稀硫酸和pH＝11的NaOH溶液等体积混合后溶液呈中性，则该温度下水的离子积常数KW＝________。

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。
(1)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－1
已知：2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)
ΔH＝－566 kJ·mol－1。
则CH4与O2反应生成CO和H2的热化学方程式为_________________________________。
(2)如下图所示，装置Ⅰ为甲烷燃料电池(电解质溶液为KOH溶液)，通过装置Ⅱ实现铁棒上镀铜。

①a处应通入________(填“CH4”或“O2”)，b处电极上发生的电极反应式是__________________________________。
②电镀结束后，装置Ⅰ中溶液的pH________(填写“变大”“变小”或“不变”，下同)，装置Ⅱ中Cu2＋的物质的量浓度________。
③电镀结束后，装置Ⅰ溶液中的阴离子除了OH－以外还含有________(忽略水解)。
④在此过程中若完全反应，装置Ⅱ中阴极质量变化12.8 g，则装置Ⅰ中理论上消耗甲烷________L(标准状况下)。

Ⅰ．沿海地区有着丰富的海水资源，海水中主要含有Na＋、K＋、Ca2＋、Mg2＋、Cl－、SO42－、Br－、CO32－、HCO3－等离子。合理利用资源和保护环境是可持续发展的重要保证。
（1）海水经过处理后可以得到无水氯化镁，无水氯化镁是工业制取镁的原料。试写出电解熔融氯化镁制取金属镁的化学反应方程式                                。
（2）某化工厂生产过程中会产生含有Cu2＋和Pb2＋的污水。排放前拟用沉淀法除去这两种离子，根据下列数据，你认为投入          （选填“Na2S”或“NaOH”）效果更好。

难溶电解质
Cu(OH)2
CuS
Pb(OH)2
PbS
Ksp
4．8×10－20
6．3×10－36
1．2×10－15
1．0×10－28
 
（3）火力发电在我国的能源利用中占较大比重，但是排放出的SO2会造成一系列环境和生态问题。利用海水脱硫是一种有效的方法，其工艺流程如下图所示：

①天然海水的pH≈8，试用离子方程式解释天然海水呈弱碱性的原因         （任写一个）。
②某研究小组为探究提高含硫烟气中SO2吸收效率的措施，进行了天然海水吸收含硫烟气的模拟实验，实验结果如图所示。

请你根据图示实验结果，就如何提高一定浓度含硫烟气中SO2的吸收效率，提出一条合理化建议：   。
③天然海水吸收了含硫烟气后会溶有H2SO3、HSO3－等分子或离子，使用氧气将其氧化的化学原理是                  （任写一个化学方程式或离子方程式）。氧化后的“海水”需要引入大量的天然海水与之混合后才能排放，该操作的主要目的是                        。
Ⅱ．能源是人类生存和发展的重要支柱。研究化学反应过程中的能量变化在能源紧缺的今天具有重要的理论意义。已知下列热化学方程式
①2H2(g)+O2(g)＝2H2O(l)    H＝－570kJ/mol；
②H2(g)+1/2O2(g)＝H2O(g)   H＝－242kJ/mol；
③C(s)+1/2O2(g)＝CO(g)    H＝—110．5kJ/moL；
④C(s)+O2(g)＝CO2(g)       H＝—393．5kJ/moL；
⑤CO2(g)+2H2O(g)＝2CH4(g)+2 O2(g) H＝+890kJ/moL
回答下列问题
（1）上述反应中属于吸热反应的是               。
（2）H2的燃烧热为△H＝               。
（3）盖斯定律在生产和科学研究中有很重要的意义。有些反应的反应热虽然难直接测定，但可通过间接的方法求得。已知C(s) + H2O(g)＝H2(g)+ CO(g)    H＝akJ/moL；则a＝        ；该反应的熵S        0(选填“＞”、“＝”、“＜”)；已知自由能G＝H—TS，当G＜0时可自发进行。则该反应在什么条件下可自发进行__________________。
（4）CO分析仪以燃料电池为工作原理，其装置如图所示，该电池中电解质为氧化钇－氧化钠，其中O2-可以在固体介质NASICON中自由移动。下列说法错误的是     。

A．负极的电极反应式为：CO+O2—―2e-＝CO2
B．工作时电极b作正极，O2—由电极a流向电极b
C．工作时电子由电极a通过传感器流向电极b
D．传感器中通过的电流越大，尾气中CO的含量越高

为减小和消除过量CO2对环境的影响，一方面世界各国都在限制其排放量，另一方面科学家加强了对CO2创新利用的研究。
（1）最近有科学家提出“绿色自由”构想：先把空气吹入饱和碳酸钾溶液，然后再把CO2从溶液中提取出，并使之变为可再生燃料甲醇。“绿色自由”构想技术流程如下：

写出分解池中反应的化学方程式        。在合成塔中，当有4.4 kg CO2与足量H2
完全反应，可放出热量4947 kJ，写出合成塔中反应的热化学方程式           。   
（2）以CO2为碳还可以制备乙醇，反应如下：
2CO2(g) + 6H2(g)= CH3CH2OH(g) + 3H2O(g) △H=－173.6kJ/mol
写出由CH3OH(g)合成CH3CH2OH(g)的反应的热化学方程式        。
（3）某实验小组依据甲醇燃烧的反应原理，设计如图所示的电池装置。

①该电池正极的电极反应为     。
②工作一段时间后，测得溶液的pH减小，该电池总反应的化学方程式为       。当电子转移     mol时，参加反应的氧气的体积是6.72L（标准状况下）。
（4）以甲醇为燃料还可制作新型燃料电池，电池的正极通入O2，负极通入甲醇，用熔融金属氧化物MO作电解质（可传导O2－）。该电池负极发生的电极反应是     ；放电时，O2－移向电池的   （填“正”或“负”）极。

二甲醚（CH3OCH3）是无色气体，可作为一种新型能源，由合成气（组成为H2、CO、和少量CO2）直接制备二甲醚，其中主要过程包括以下四个反应（均为可逆反应）：
①CO(g)+ 2H2(g) = CH3OH(g)                                 △H1=—90．1 kJ·mol-1
②CO2(g)+ 3H2(g) = CH3OH(g)+H2O(g)                     △H2=—49．0 kJ·mol-1
水煤气变换反应③CO(g) + H2O (g)=CO2(g)+H2(g)            △H3=—41．1 kJ·mol-1
二甲醚合成反应④2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g)         △H4=—24．5 kJ·mol-1
（1）由H2和CO直接制备二甲醚（另一产物为水蒸气）的热化学方程式为                            。
（2）一定温度下，在恒容密闭容器中进行反应①，下列描述能说明反应到达平衡状态的是             。
a.容器中气体平均相对分子质量保持不变
b.容器中气体密度保持不变 
c.CH3OH(g)浓度保持不变
d.CH3OH(g)的消耗速率等于H2 (g)的消耗速率
（3）一定温度下，将8mol CH3OH(g)充入5L密闭容器中进行反应④，一段时间后到达平衡状态，反应过程中共放出49kJ热量，则CH3OH(g)的平衡转化率为       ，该温度下，平衡常数K=             ；该温度下，向容器中再充入2mol CH3OH(g)，对再次达到的平衡状态的判断正确的是             。
a.CH3OH(g)的平衡转化率减小
b.CH3OCH3 (g)的体积分数增大
c.H2O(g)浓度为0．5mol·L-1
d.容器中的压强变为原来的1．25倍
（4）二甲醚—氧气燃料电池具有启动快，效率高等优点，其能量密度高于甲醇燃料电池，若电解质为酸性，二甲醚—氧气燃料电池的负极反应为                             ；消耗2．8L(标准状况)氧气时，理论上流经外电路的电子       mol

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