题目内容

研究CO2的利用对促进低碳社会的构建具有重要意义。
（1）将CO2与焦炭作用生成CO，CO可用于炼铁等。
已知：Fe2O3(s)+3C(石墨)=2Fe(s)+3CO(g) △H 1=+489.0 kJ·mol－1
C(石墨)+CO2(g)=2CO(g)  △H 2=+172.5 kJ·mol－1
则CO还原Fe2O3(s)的热化学方程式为           。
（2）二氧化碳合成甲醇是碳减排的新方向，将CO2转化为甲醇的热化学方程式为：
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H
①该反应的平衡常数表达式为K=          。
②取一定体积CO2和H2的混合气体(物质的量之比为1∶3)，加入恒容密闭容器中，发生上述反应。反应过程中测得甲醇的体积分数φ(CH3OH)与反应温度T的关系如图所示，则该反应的ΔH      0(填“>”、“<”或“＝”)。

③在两种不同条件下发生反应，测得CH3OH的物质的量随时间变化如图所示，曲线I、Ⅱ对应的平衡常数大小关系为KⅠ     KⅡ(填“>”、“<”或“＝”)。

（3）以CO2为原料还可以合成多种物质。
①工业上尿素[CO(NH2)2]由CO2和NH3在一定条件下合成，其反应方程式为    。当氨碳比＝3，达平衡时CO2的转化率为60%，则NH3的平衡转化率为
        。
②用硫酸溶液作电解质进行电解，CO2在电极上可转化为甲烷，该电极反应的方程式为                        。

（1）Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g) △H=—28.5 kJ·mol－1（2分）
（2）① （2分）   ②＜（2分） ③>（2分）
（3）①2NH3+CO2CO(NH2)2+H2O（2分）    40%（2分）
②CO2+8e—+8H+=CH4+2H2O（2分）

试题分析：（1）反应①－ ②×3可得Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g) △H=—28.5 kJ·mol－1；（2）②该图像是反应过程图，最高点前是未平衡时的变化，最高点后的是平衡变化，即温度升高平衡逆向进行，反应放热；③由图判断曲线Ⅱ对应的反应反应速率快，温度高，甲醇含量低，K值小；（3）①反应为2NH3+CO2CO(NH2)2+H2O，设氨气的物质的量为3mol，则二氧化碳的量为1mol，有
2NH3+CO2CO(NH2)2+H2O
始量    3    1             0        0
转化量  1.2  0.6          0.6       0.6
平衡量  1.8  0.4           0.6       0.6
则NH3的平衡转化率为1.2÷3=0.4
②根据信息，在酸性介质中反应为CO2+8e—+8H+=CH4+2H2O。
练习册系列答案
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从07年的“嫦娥奔月”到08年的“神七问天”，中国航天事业一次又一次取得了骄人战绩。这些人造卫星在宇宙中运行的能量来源于太阳的光能，其原理是：一定条件下光解水得到H2、O2，然后H2、O2在一定条件下形成氢氧燃料电池，两个过程循环往复。下列关于该氢氧燃料电池的说法中正确的是 (    )
A．其总反应为： 2H2＋O22H2O
B．若电解质为稀H2SO4，则负极反应式为4H+＋4e-＝ 2H2
C．若电解质为NaOH溶液，则正极反应式为2H2O＋O2＋4e-＝ 4OH－
D．该电池反应的实质不同于H2在O2中燃烧
二甲醚(CH3OCH3)被称为21世纪的新型燃料，在未来可能替代汽车燃油、石油液化气、城市煤气等，市场前景极为广阔。它清洁、高效，具有优良的环保性能。
工业上制二甲醚是在一定温度(230～280 ℃)、压强(2.0～10.0 MPa)和催化剂作用下进行的，反应器中发生了下列反应。
CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)    ΔH1＝－90.7 kJ·mol－1　①
2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)     ΔH2＝－23.5 kJ·mol－1　②
CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)   ΔH3＝－41.2 kJ·mol－1　③
(1)反应器中的总反应可表示为3CO(g)＋3H2(g)CH3OCH3(g)＋CO2(g)，则该反应的ΔH＝__________，平衡常数表达式为____________________，在恒温、可变容积的密闭容器中进行上述反应，增大压强，二甲醚的产率会________(填升高、降低或不变)。
(2)二氧化碳是一种重要的温室气体，减少二氧化碳的排放是解决温室效应的有效途径。目前，由二氧化碳合成二甲醚的研究工作已取得了重大进展，其化学反应方程式为2CO2(g)＋6H2(g)??CH3OCH3(g)＋3H2O(g)　ΔH＞0。
该反应在恒温、体积恒定的密闭容器中进行，下列不能作为该反应已达到化学平衡状态的判断依据的是________。
A．容器内混合气体的密度不变
B．容器内混合气体的压强保持不变
C．容器内混合气体的平均摩尔质量保持不变
D．单位时间内消耗2 mol CO2的同时消耗1 mol二甲醚
(3)二甲醚气体的燃烧热为1 455 kJ·mol－1，工业上用合成气(CO、H2)直接或间接合成二甲醚。下列有关叙述正确的是________。
A．二甲醚分子中含共价键
B．二甲醚作为汽车燃料不会产生污染物
C．二甲醚与乙醇互为同系物
D．表示二甲醚燃烧热的热化学方程式为CH3OCH3(g)＋3O2(g)=2CO2(g)＋3H2O(g)　ΔH＝－1 455 kJ·mol－1
(4)绿色电源“直接二甲醚燃料电池”的工作原理示意图如图所示：正极为________(填“A电极”或“B电极”)，写出A电极的电极反应式：________________________________________。
下列图示与对应的叙述不相符的是（   ）
A．图1表示相同温度下，向pH＝10的氢氧化钠溶液和氨水中分别加水稀释时pH的变化曲线，其中a表示氨水稀释时pH的变化曲线
B．图2表示向含有少量氢氧化钠的偏铝酸钠溶液中滴加盐酸所得沉淀物质的量与盐酸体积的关系
C．图3表示压强对可逆反应CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)的影响，乙的压强比甲的压强大
D．图4表示10 mL 0.01 mol·L－1KMnO4酸性溶液与过量的0.1 mol·L－1 H2C2O4溶液混合时，n(Mn2＋)随时间的变化(Mn2＋对该反应有催化作用)
氮是大气中含量丰富的一种元素，氮及其化合物在生产、生活中有着重要作用，减少氮氧化物的排放是环境保护的重要内容之一。请回答下列氮及其化合物的相关问题：
(1)据报道，意大利科学家获得了极具研究价值的N4，其分子结构与白磷分子的正四面体结构相似。已知断裂1 mol N－N键吸收167 kJ热量，生成1 mol N≡N键放出942 kJ热量，请写出N4气体转变为N2反应的热化学方程式：                            。
(2)据报道，NH3可直接用作车用燃料电池，写出该电池的负极反应式：                          。
(3)在T1℃时，将5 mol N2O5置于10L固定容积的密闭容器中发生下列反应：2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g)；△H＞0。反应至5分钟时各物质的浓度不再发生变化，测得NO2的体积分数为50%。
①求该反应的平衡常数K=        (数字代入式子即可)，上述平衡体系中O2的体积分数为__________。
②用O2表示从0～5 min内该反应的平均速率υ(O2)=        。
③将上述平衡体系的温度降至T2℃，密闭容器内减小的物理量有        。
A．压强           B．密度          C．反应速率          D．N2O5的浓度
(4)在恒温恒容的密闭容器中充入NO2，建立如下平衡：2NO2(g)N2O4(g)，平衡时N2O4与NO2的物质的量之比为a，其它条件不变的情况下，分别再充入NO2和再充入N2O4，平衡后引起的变化正确的是__________。
A．都引起a减小   B．都引起a增大   C．充入NO2引起a减小，充入N2O4引起a增大
D．充入NO2引起a增大，充入N2O4引起a减小
升高温度，下列数据不一定增大的是
A．化学反应速率B．化学反应的平衡常数
C．水的离子积D．吸热反应反应物的转化率
下列有关说法正确的是  
A．催化剂通过降低化学反应的焓变加快化学反应速率
B．铅蓄电池充电时．标有“一”的电极应与电源的负极相连
C．温度保持不变．向水中加入钠盐对水的电离一定没有影响
D．向醋酸钠溶液中加水稀释时．溶液中所有离子浓度都减小
尿素（H2NCONH2)是有机态氮肥，在农业生产中有着非常重要的作用。
（1）工业上合成尿素的反应分两步进行：
第一步：2NH3(l)+CO2H2NCOONH4(氨基甲酸铵)(l) △H1
第二步：H2NCOONH4 (l) H2O+ H2NCONH2(l)△H2
某化学学习小组模拟工业上合成尿素的条件，在体积为1 L的密闭容器中投入4 mol NH3和1 mol CO2，实验测得反应中各组分的物质的量随时间的变化如下图I所示。

①已知总反应的快慢是由较慢的一步反应决定的。则合成尿素总反应的快慢由第______步反应决定，总反应进行到______min时到达平衡。
②第二步反应的平衡常数K随温度的变化如上右图II所示，则ΔH2______0(填“>”、“<”或“=”。）
（2）该小组将一定量纯净的氨基甲酸铵置于特制的密闭真空容器中(假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计），在恒定温度下使其达到分解平衡：。实验测得不同温度下的平衡数据列于下表：
温度/℃
15.0
20.0
25.0
30.0
35.0
平衡总压强/Kpa
5.7
8.3
12.0
17.1
24.0
平衡气体总浓度/10-3mol/L
2.4
3.4
4.8
6.8
9.4
 
①可以判断该分解反应已经达到化学平衡状态的标志是____________。
A．2V(NH3)=V(CO2)                   B．密闭容器中总压强不变
C．密闭容器中混合气体的密度不变      D．密闭容器中氨气的体积分数不变
②根据表中数据，计算25.0°C时该分解反应的平衡常数为______(保留小数点后一位)。
（3）已知：
N2(g)+O2(g)=2NO(g)   △H1=+180.6KJ/mol
N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)   △H2=-92.4KJ/mol
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)  △H3=-483.6KJ/mol
则4NO(g)+4NH3(g) +O2(g)= 4N2(g)+6 H2O(g)的△H=___kJ ? mol-1。
（4）尿素燃料电池的结构如图所示。其工作时负极电极反应式可表示为______。
下列说法正确的是
A．常温下能够进行的化学反应都是放热反应，高温下进行的反应都是吸热反应
B．常温常压下，pH = 1的盐酸中约含有6.02×1023个氢离子
C．常温常压下，0.5mol氮气和氢气的混合气体体积大于11.2L
D．原电池装置的正、负极可以是同一种金属

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