题目内容

(14分)CO2是一种主要的温室气体，研究CO2的利用对促进低碳社会的构建具有重要的意义。
（1）金刚石和石墨燃烧反应中的能量变化如图所示。

①在通常状况下，金刚石和石墨中，      （填“金刚石”或“石墨”）更稳定，石墨的燃烧热为      kJ·mol－1。
②石墨与CO2反应生成CO的热化学方程式：                                   。
（2）采用电化学法可将CO2转化为甲烷。试写出以氢氧化钾水溶液作电解质时，该转化的电极反应方程式                   。
（3）CO2为原料还可合成多种物质。工业上常以CO2(g) 与H2(g)为原料合成乙醇。
①已知：H2O(l)=H2O(g) △H=+44kJ·mol－1
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H=－41.2kJ·mol－1
2CO(g)+4H2 (g) CH3CH2OH(g)+H2O(g) △H= －256.1kJ·mol－1。
则：2CO2(g)+6H2(g)  CH3CH2OH(g)+3H2O(l) △H=        。
②下图是一种以烟道气为原料合成乙醇的工作原理示意图。

对上述流程的分析，下列说法正确的是        。
A．该流程至少包含4种形式的能量转化
B．装置X中阴极反应为：2H2O－4e－=4H++O2↑
C．合成塔中生成乙醇的反应是化合反应
D．流程设计体现了绿色化学思想
③如图所示是一种酸性燃料电池酒精检测仪，具有自动吹气流量侦测与控制的功能，非常适合进行现场酒精检测。该电池负极的电极反应为                。
（1）①石墨    393.5  ② C(s、石墨)+CO2(g) =2CO(g) △H= +172.5kJ·mol－1
（2）CO2+8e－+6H2O=CH4+8OH－（3）① —305.7kJ·mol－1 ② AD
③ CH3CH2OH-4e－+H2O=4H++CH3COOH        

试题分析：（1）①能量越低越稳定，图中石墨的能量低于金刚石；由图像可知石墨的燃烧热ΔH=ΔH2+ΔH3=－393.5 kJ·mol－1。②将反应C(s、石墨)+ O2(g) =CO2(g) ΔH=－393.5 kJ·mol－1和2CO(g)+ O2(g) =2CO2(g) ΔH=－283.0×2kJ·mol－1相减即得：C(s、石墨)+CO2(g) =2CO(g) △H= +172.5kJ·mol－1。
（2）→得8e－，生成8个单位的负电荷，结合电解液是氢氧化钾水溶液，负电荷的离子是OH-。
（3）①由盖斯定律：Ⅲ-Ⅱ×2-Ⅰ×3可得ΔH= (－256.1kJ·mol－1)－(－41.2kJ·mol－1)×2－(+44kJ·mol－1)×3=
—305.7kJ·mol－1；②A项 光能→电能、电能→化学能，热能→化学能，化学能→化学能，热能→动能，正确；B项 电解水阴极反应式为2H2O+2e－=2OH-+H2↑，错误；C项 合成塔中的反应方程式为：
6H2+2CO2=CH3CH2OH+3H2O ，错误；D项 产物是乙醇和水，无污染，正确。
③由图可判断总反应式：CH3CH2OH+O2= CH3COOH+H2O，正极反应式：O2+4e－+4H+=2H2O，两式相减得负极反应式：CH3CH2OH－4e－+H2O=4H++CH3COOH
练习册系列答案
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已知在25℃时：
①2C(石墨)＋O2(g)＝2CO(g)　△H1＝－222kJ/mol
②2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(g)　　△H2＝－484kJ/mol
③C(石墨)＋O2(g)＝CO2     △H3＝－394kJ/mol
则25℃时，CO(g)＋H2O(g)＝CO2(g)＋H2(g)的反应热△H4为：
A．－82kJ/molB．－41kJ/molC．－312kJ/molD．＋41kJ/mol
已知：
（1）Fe2O3(s) ＋C(s)=CO2(g)＋2Fe(s) ΔH＝＋234．1 kJ/mol
（2）C(s)＋O2(g)=CO2(g) ΔH＝－393．5 kJ/mol
则2Fe(s)＋O2(g)=Fe2O3(s) 的ΔH是（  ）
A．－824．4 kJ/molB．－627．6 kJ/mol
C．－744．7 kJ/molD．－169．4 kJ/mol
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。化工行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：
⑴已知某反应的平衡表达式为：
它所对应的化学反应方程式为：
⑵利用水煤气合成二甲醚的三步反应如下：
①2H2（g）+CO（g）CH3OH（g）；ΔH=－90.8kJ·mol
②2CH3OH（g）CH3OCH3（g）+H2O（g）；ΔH=－23.5kJ·mol
③CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）；ΔH=－41.3kJ·mol
总反应：3H2（g）+3CO（g）CH3OCH3（g）+CO2（g）的ΔH=__________
(3)煤化工通常通过研究不同温度下平衡常数以解决各种实际问题。已知等体积的一氧化碳和水蒸气进入反应器时，会发生如下反应：CO（g）+H2O（g）H2（g）+CO2（g），该反应平衡常数随温度的变化如下表所示：
温度/℃
400
500
800
平衡常数K
9.94
9
1
 
该反应的正反应方向是反应（填“吸热”或“放热”），若在500℃时进行，设起始时CO和H2O的起始浓度均为0.020mol/L，在该条件下，CO的平衡转化率为：。
(4)从氨催化氧化可以制硝酸，此过程中涉及氮氧化物，如NO、NO2、N2O4等。
对反应:N2O4（g）2NO2（g）△H>0，在温度为T1、T2时，平衡体系中NO2的体积分数随压强变化曲线如图所示。下列说法正确的是。

A．A、C两点的反应速率：A＞C
B．A、C两点气体的颜色：A深，C浅
C．B、C两点的气体的平均相对分子质量：B＜C
D．由状态B到状态A，可以用加热的方法
E．A、C两点的化学平衡常数：A＞C
(5)CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H=－49.0kJ·mol－1。现在温度、容积相同的3个密闭容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温、恒容，测得反应达到平衡时的有关数据如下。下列说法正确的是
人们已经研制出以丙烷为燃料的新型燃料电池，电解质为熔融碳酸盐，电池总反应方程式为：C3H8+5O2=3CO2+4H2O。
（1）已知：2C3H8（g）+7O2（g）=6CO（g）+8H2O（l）
C（s）+O2（g）=CO2（g）            
2C（s）+O2（g）=2CO（g）           
则反应C3H8（g）+5O2（g）=3CO2（g）+4H2O（1）的△H___________________。. 
（2）该电池的正极通入O2和CO2，负极通入丙烷，则正极的电极反应式为_________________，电池工作时CO32—移向_____________极。
（3）用该电池电解1L 1 mol·L—1的AgNO3溶液，此电解池反应的化学方程式为______________________；当该电池消耗0.005molC3H8时，所得溶液的pH为__________（溶液体积变化忽略不计）
(14分)2014年10月初，雾霾天气多次肆虐河北、天津、北京等地区。其中，燃煤和汽车尾气是造成空气污染的原因之一。
（1）汽车尾气净化的主要原理为：2NO(g) + 2CO(g)2CO2(g)+ N2(g)。△H＜0
①该反应的平衡常数表达式                                                           。
②若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行，下列示意图正确且能说明反应在进行到t1时刻达到平衡状态的是                                   （填代号）。

（2）直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题。煤燃烧产生的烟气含氮的氧化物，用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。
已知：CH4(g)+2NO2(g)＝N2(g)＋CO2(g)+2H2O(g) △H＝－867 kJ/mol
2NO2(g)N2O4(g)  △H＝－56.9 kJ/mol
H2O(g) ＝ H2O(l)  ΔH ＝ －44.0 kJ／mol
写出CH4催化还原N2O4(g)生成N2和H2O(l)的热化学方程式：                            。
（3）在一定条件下，也可以用NH3处理NOx。已知NO与NH3发生反应生成N2和H2O，现有NO和NH3的混合物1mol，充分反应后得到的还原产物比氧化产物多1.4 g，则原反应混合物中NO的物质的量可能是_____________。
（4）以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法。则2 molCH4与足量H2O（g）反应最多可生成_______mol H2，写出该反应的化学方程式_________________________________________________。
(5)上述方法制得的H2可以和CO在一定条件下合成甲醇和二甲醚（CH3OCH3）及许多烃类物质。当两者以物质的量1:1催化反应，其原子利用率达100%，合成的物质可能是                     。
a.汽油        b.甲醇           c.甲醛            d.乙酸
(1)臭氧可用于净化空气、饮用水消毒、处理工业废物和作为漂白剂。
①臭氧几乎可与除铂、金、铱、氟以外的所有单质反应。如：
6Ag(s)+O3(g)＝3Ag2O(s)；△H＝－235．8 kJ/mol。
己知：2 Ag2O(s)＝4Ag(s)+O2(g)；△H＝+62.2kJ/mol，则O3转化为O2的热化学方程式为          ；②科学家P．Tatapudi等人首先使用在酸性条件下电解水的方法制得臭氧。臭氧在阳极周围的水中产生，阴极附近的氧气则生成过氧化氢，阴极电极反应式为                                         。
时间/min浓度(mol/L)
NO
N2
CO2
0
1.00
0
0
10
0.58
0.21
0.21
20
0.40
0·30
0.30
30
0.40
0.30
0.30
40
0.32
0.34
0.17
50
0.32
0.34
0.l7
 
(2)用活性炭还原法处理氮氧化物，有关反应为： C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)。某研究小组向某密闭的真空容器(假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计)中加入NO和足量的活性炭，恒温(T1℃)条件下反应，反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下：
①10 min～20 min以内v(CO2)表示的反应速率为                      
②根据表中数据，计算T1℃时该反应的平衡常数K＝        (保留两位小数)；
③下列各项能作为判断该反应达到平衡状态的是   (填序号字母)；
A．容器内压强保持不变
B．2v正(NO)=v逆(N2)
C．容器内CO2的体积分数不变
D．混合气体的密度保持不变
④30 min时改变某一条件，反应重新达到平衡，则改变的条件可能是    ；
⑤一定温度下，随着NO的起始浓度增大，则NO的平衡转化率   (填“增大”、“不变”或“减小”)。
研究硫及其化合物对于工农业生产具有重要意义。
（1）图Ⅰ所示一个容积为4L的密闭容器，内有可移动的隔板。一定温度（T）下，左室加入2 mol SO3，右室加入2 mol SO2和1 mol O2，在少量催化剂存在下分别发生反应：

左室：
右室：
反应达到平衡时，右室反应过程和能量关系如图Ⅱ所示。

①ΔH2＝_______（含a的数学式表示）；反应的平衡常数K＝_________L·mol－1。
②能说明两边反应一定达到平衡的是______________（填序号）。
A．隔板不再移动
B．左右两边SO2的物质的量相等
C．左右二室中SO2与O2物质的量之比都是2∶1
③达平衡时，左室反应吸收的热量为Q1kJ，右室反应吸收的热量为Q2kJ，则Q1、Q2满足的关系是_____________（填序号）。
A．Q1＝Q2
B．Q1＞Q2
C．Q1＜Q2
（2）高温下，炽热的Cu2S与水蒸气反应生成金属铜、H2和SO2（）。
①写出该反应的化学反应方程式_____________________________________________。
②若有1 mol Cu2S参与反应，则转移电子的物质的量是_________mol。
已知下列反应的热化学方程式
6C(s)+5H2(g)+3N2(g)+9O2(g)  2C3H5(ONO2)3(l) ΔH1
2 H2(g)+ O2(g)  2H2O(g)   ΔH2
C(s)+ O2(g)  CO2(g)   ΔH3
则反应4C3H5(ONO2)3(l)  12CO2(g)+10H2O(g)+O2(g)+6N2(g)的ΔH为
A．12ΔH3+5ΔH2－2ΔH1B．2ΔH1－5ΔH2－12ΔH3
C．12ΔH3－5ΔH2－2ΔH1D．ΔH1－5ΔH2－12ΔH3

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