题目内容

人类活动产生的CO2长期积累，威胁到生态环境，其减排问题受到全世界关注。
（1）工业上常用高浓度的K2CO3溶液吸收CO2，得溶液X，再利用电解法使K2CO3溶液再生，其装置示意图如下：

在阳极区发生的反应包括                    和H ++ HCO3-=H2O+CO2↑。
简述CO32-在阴极区再生的原理                。
（2）再生装置中产生的CO2和H2在一定条件下反应生成甲醇等产物，工业上利用该反应合成甲醇。
已知：25 ℃，101 KPa下：
H2(g)+1/2 O2(g)=H2O(g)  Δ H1=" -242" kJ/mol
CH3OH(g)+3/2 O2(g)=CO2 (g)+2 H2O(g)  Δ H2=" -676" kJ/mol
写出CO2和H2生成气态甲醇等产物的热化学方程式          。
下面表示合成甲醇的反应的能量变化示意图，其中正确的是     （填字母序号）。

a                    b                   c                   d
（3）微生物燃料电池是一种利用微生物将化学能直接转化成电能的装置。已知某种甲醇
微生物燃料电池中，电解质溶液为酸性，示意图如下：

该电池外电路电子的流动方向为           （填写“从A到B”或“从B到A”）。
工作结束后，B电极室溶液的pH与工作前相比将         （填写“增大”、“减小”或“不变”，溶液体积变化忽略不计）。
A电极附近甲醇发生的电极反应式为            。

（1）①4OH--4e-=2H2O+O2↑（2分）
②答案1：HCO3 –存在电离平衡：HCO3 – H++CO32- （1分），阴极H+放电浓度减小平衡右移（1分）CO32-再生
答案2：阴极H+放电OH-浓度增大（1分），OH-与HCO3 –反应生成CO32-（1分）CO32-再生
（2）①CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) △H="-50" kJ/mol（2分）  ② a（2分）
（3）①从A到B（1分）       ②不变（1分）
③CH3OH+H2O - 6e-=6H++ CO2↑（2分）

解析试题分析：（1）①阳极上H2O电离出的OH?失电子，电极方程式为：4OH - - 4e-=2H2O+O2↑
②阴极上H+放电发生得电子反应:2H++2e?=H2↑,HCO3?存在电离平衡：HCO3?CO32?+H+，H+浓度减小，使HCO3?电离平衡向右移动，CO32?浓度增大而再生。
（2）①首先写出CO2与H2反应生成甲醇的化学方程式，并注明状态，然后根据盖斯定律求?H=3?H1—?H2= -50 kJ?mol?1，所以热化学方程式为：CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) △H="-50" kJ?mol?1。
②该反应为放热反应，生成物为液态，放出的热量更多，所以a项图像正确。
（3） ①甲醇失去电子，为电池的负极，所以该电池外电路电子的流动方向为从A到B。
②B电极上O2得电子消耗H+，同时溶液中的H+移向B电极室，所以B电极室溶液的pH与工作前相比将不变。
③CH3OH失电子，生成CO2和H+，根据化合价变化和元素守恒配平方程式：CH3OH+H2O - 6e-=6H++ CO2↑
考点：本题考查电解原理、原电池原理、方程式的书写、平衡移动、热化学方程式的书写。

练习册系列答案
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能源的开发利用与人类社会的可持续发展息息相关。
Ⅰ.已知：Fe2O3(s)＋3C(s)=2Fe(s)＋3CO(g)   ΔH1＝a kJ·mol－1
CO(g)＋O2(g)=CO2(g)　   ΔH2＝b kJ·mol－1
4Fe(s)＋3O2(g)=2Fe2O3(s)　   ΔH3＝c kJ·mol－1
则C的燃烧热ΔH＝________ kJ·mol－1。
Ⅱ.(1)依据原电池的构成原理，下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是________(填序号)。
A．C(s)＋CO2(g)=2CO(g)
B．NaOH(aq)＋HCl(aq)=NaCl(aq)＋H2O(l)
C．2H2O(l)=2H2(g)＋O2(g)
D．2CO(g)＋O2(g)=2CO2(g)
若以熔融的K2CO3与CO2为反应的环境，依据所选反应设计成一个原电池，请写出该原电池的负极反应：______________________________________
_______________________________________________________________。
(2)某实验小组模拟工业合成氨反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ·mol－1，开始他们将N2和H2混合气体20 mol(体积比1∶1)充入5 L合成塔中，反应前压强为p0，反应过程中压强用p表示，反应过程中与时间t的关系如图所示。
请回答下列问题：

①反应达平衡的标志是(填字母代号)________。
A．压强保持不变
B．气体密度保持不变
C．NH3的生成速率是N2的生成速率的2倍
②0～2 min内，以c(N2)变化表示的平均反应速率为________。
③欲提高N2的转化率，可采取的措施有________。
A．向体系中按体积比1∶1再充入N2和H2
B．分离出NH3
C．升高温度
D．充入氦气使压强增大
E．加入一定量的N2
(3)25 ℃时，BaCO3和BaSO4的溶度积常数分别是8×10－9和1×10－10，某含有BaCO3沉淀的悬浊液中，c(CO32—)＝0.2 mol·L－1，如果加入等体积的Na2SO4溶液，若要产生BaSO4沉淀，加入Na2SO4溶液的物质的量浓度最小是________ mol·L－1。

工业上常利用CO和H2合成可再生能源甲醇。
（1）已知CO(g)、CH3OH(l)的燃烧热分别为283.0 kJ·mol-1和726.5 kJ·mol-1，则CH3OH(l)不完全燃烧生成CO(g)和H2O(l)的热化学方程式为                       。
（2）合成甲醇的方程式为CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)    ΔH <0。
在230 ℃?270 ℃最为有利。为研究合成气最合适的起始组成比n(H2):n(CO)，分别在230 ℃、250 ℃和270 ℃进行实验，结果如下左图所示。其中270 ℃的实验结果所对应的曲线是_____（填字母）；当曲线X、Y、Z对应的投料比达到相同的CO平衡转化率时，对应的反应温度与投较比的关系是                    。

（3）当投料比为1∶1，温度为230 ℃，平衡混合气体中，CH3OH的物质的量分数为        （保留1位小数）；平衡时CO的转化率           。

对大气污染物SO2、NOx进行研究具有重要环保意义。请回答下列问题：
（1）为减少SO2的排放，常采取的措施是将煤转化为清洁气体燃料。
已知：H2（g）＋O2（g）＝H2 O（g）  △H＝－241.8kJ·mol－1
C（s）＋O2（g）＝CO（g）   △H＝－110.5kJ·mol－1
写出焦炭与水蒸气反应的热化学方程式：                                  。
（2）已知汽缸中生成NO的反应为：N2（g）＋O2（g）2NO（g） △H0，若1.0 mol空气含0.80 mol N2和0.20 mol O2，1300oC时在1.0 L密闭容器内经过5s反应达到平衡，测得NO为8.0×10－4 mol。
①5s内该反应的平均速率ν（NO） ＝            （保留2位有效数字）；在1300oC 时，该反应的平
衡常数表达式K＝               。
②汽车启动后，汽缸温度越高，单位时间内NO排放量越大，原因是                       。
（3）汽车尾气中NO和CO的转化。当催化剂质量一定时，增大催化剂固体的表面积可提高化学反应速率。右图表示在其他条件不变时，反应2NO（g）＋2CO（g）2CO2（g）＋N2（g） 中，NO的浓度
c（NO）随温度（T）、催化剂表面积（S）和时间（t）的变化曲线。

①该反应的△H       0 （填“＞”或“＜”）。
②若催化剂的表面积S1＞S2，在右图中画出c（NO） 在T1、S2条件下达到平衡过程中的变化曲线（并作相应标注）。


氨在国民经济中占有重要地位。
（1）工业合成氨时，合成塔中每产生1 mol NH3，放出46.1 kJ的热量。
① 工业合成氨的热化学方程式是        。
② 已知：
N2 (g)2N (g)
H2 (g)2H (g)
则断开1 mol N－H键所需的能量是_______kJ。
（2）下表是当反应器中按n(N2):n(H2)=1:3投料后，在200℃、400℃、600℃下，反应达到平衡时，混合物中NH3的物质的量分数随压强的变化曲线。

① 曲线a对应的温度是       。
② 关于工业合成氨的反应，下列叙述正确的是      （填字母）。
A. 及时分离出NH3可以提高H2的平衡转化率
B. 加催化剂能加快反应速率且提高H2的平衡转化率
C. 上图中M、N、Q点平衡常数K的大小关系是K(M)=" K(Q)" >K(N)
③ M点对应的H2转化率是       。
（3）氨是一种潜在的清洁能源，可用作碱性燃料电池的燃料。电池的总反应为：
4NH3(g) + 3O2(g) = 2N2(g) + 6H2O(g)。
则该燃料电池的负极反应式是       。

I．已知：反应
 
请回答：
反应生成气态水的热化学方程式__________________________
II．实施以减少能源浪费和降低废气排放为基本内容的节能减排政策，是应对全球气候问题、建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择。化工业的发展必须符合国家节能减排的总体要求。试运用所学知识，解决下列问题：
（1）已知某反应的平衡表达式为：
它所对应的化学方程式为：_________________________________________________
（2）已知在400℃时，反应=0．5，则400℃时，在0．5L的反应容器中进行合成氨反应，一段时间后，测得N2、H2、NH3的物质的量分别为2mol、1mol、2mol，则此时反应____________（填：＞、＜、＝、不能确定）；
欲使得该反应的化学反应速率加快，同时使平衡时NH3的体积分数增加，
可采取的正确措施是____________（填序号）
A．加催化剂    B．升高温度    C．缩小体积增大压强    D．使氨气液化移走
（3）在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：，其化学平衡常数K与温度T的关系如下表：

请完成下列问题：
①判断该反应的___________0（填“＞”或“＜”）
②在一定条件下，能判断该反应一定达化学平衡状态的是___________（填序号）。
A．        B．容器内压强保持不变
C．A和B的转化率相等        D．混合气体的密度保持不变

（1）请回答下列问题：
①已知：①CO(g) + 1/2O2(g) = CO2(g)     △H= －283.0kJ·mol－1
②CH3OH(l) + 3/2O2(g) = CO2(g)+2H2O(l)  △H= －726.5kJ·mol－1  
请写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式：____________________________________________________________________；
②已知拆开1molH－H键、1molCl－Cl键、1molH—Cl键分别需要的能量是436kJ、243kJ、432kJ，则反应则反应：H2(g)+ Cl2(g)=2HCl (g) 的△H=         。
（2）已知25℃、101 kPa下，稀的强酸与稀的强碱溶液反应的中和热为 -57.3 kJ/mol。
①则表示稀硫酸与稀烧碱溶液中和反应的热化学方程式为：                       。
②测定中和热实验时所需的玻璃仪器有烧杯、量筒、       、               。

由于温室效应和资源短缺等问题，如何降低大气中的CO2含量并加以开发利用，引起了各国的普遍重视。目前工业上有一种方法是用CO2生产燃料甲醇。一定条件下发生反应：
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)，图1表示该反应过程中能量(单位为kJ·mol—1)的变化。

（1）写出该反应的热化学方程式                                        。
（2）关于该反应的下列说法中，正确的是          。
A．△H＞0，△S＞0   B．△H＞0，△S＜0     C．△H＜0，△S＜0      D．△H＜0，△S＞0
（3）该反应的平衡常数K的表达式为：               。
（4）温度降低，平衡常数K           （填“增大”、 “不变”或“减小”）。
（5）为探究反应原理，现进行如下实验：在体积为1 L的密闭容器中，充入1 molCO2和3 molH2，测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图2所示。从反应开始到平衡，用氢气浓度变化表示的平均反应速率v (H2)＝                     。
（6）下列措施中能使增大的有           。
A．升高温度
B．加入催化剂
C．将H2O(g)从体系中分离
D．体积不变，充入He(g)使体系总压强增大

已知H2（g）和CO（g）的燃烧热△H分别为-285.8kJ·mol-1、-283.0kJ·mol。  
则一氧化碳与液态水反应，生成二氧化碳和氢气的热化学方程式为   
________________________________________________________；

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