题目内容
(15分)能源的开发、利用与人类社会的可持续发展息息相关，怎样充分利用好能源是摆在人类面前的重大课题。
I．已知：Fe2O3(s)+3C(石墨) =2Fe(s)+3CO(g) △H=akJ·mol-1
CO(g)+1／2O2(g)= CO2(g) △H=bkJ·mol-1
C(石墨)+O2(g)=CO2(g) △H=ckJ·mol-1
则反应：4Fe(s)+3O2(g)= 2Fe2O3(s)的焓变△H= 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．CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)
若以KOH溶液为电解质溶液，依据所选反应可以设计成一个原电池，请写出该原电池的电极反应。
负极： ，
正极： 。
（2）二氧化氯(ClO2)是一种高效安全的自来水消毒剂。ClO2是一种黄绿色气体，易溶于水。实验室以NH4Cl、盐酸、NaClO2为原料制备ClO2流程如下：
已知：电解过程中发生的反应为：
NH4Cl+2HCl
NCl3+3H2↑；假设NCl3中氮元素为+3价。
①写出电解时阴极的电极反应式 。
②在阳极上放电的物质(或离子)是 。
③除去ClO2中的NH3可选用的试剂是 (填序号)
A．生石灰 B．碱石灰 C．浓H2SO4 D．水
④在生产过程中，每生成1mol ClO2，需消耗 mol NCl3。
Ⅰ、6（c－b）－2a（2分）；
Ⅱ、（1）D（2分），CH4－8e－+10OH－=CO32－+7H2O（2分）；O2+2H2O+4e－=4OH－（2分）；
（2）①2H＋+2e－=H2↑（2分）；②NH4Cl（NH4＋）（2分）；③C（1分）；④
mol（2分）。
解析试题分析：Ⅰ、①Fe2O3（s）+3C（石墨）=2Fe（s）+3CO（g）△H=akJ?mol-1
②CO（g）+1/2O2（g）=CO2（g）△H=bkJ?mol-1
③C（石墨）+O2（g）=CO2（g）△H=ckJ?mol-1
依据盖斯定律（③-②）×6-①×2得到4Fe（s）+3O2（g）=2Fe2O3（s）△H=6（c－b）－2a kJ?mol-1
Ⅱ、（1）设计成原电池需要是自发进行的氧化还原反应；
A．C（s）+CO2（g）=2CO（g）是非自发进行的氧化还原反应，故A不选；
B．NaOH（aq）+HCl（aq）=NaCl（aq）+H2O（l），反应是复分解反应，不是氧化还原反应，故B不选；
C．2H2O（l）=2H2（g）+O2（g），反应是非自发进行的氧化还原反应，故C不选；
D．CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l），是自发进行的氧化还原反应，可以设计成原电池；故D选；
D反应是甲烷燃料电池，在碱溶液中甲烷燃料电池中燃料在负极发生氧化反应，氧气在正极得到电子发生还原反应；
负极电极反应为：CH4-8e－+10OH－=CO32－+7H2O；
正极电极反应为：O2+2H2O+4e－=4OH－；
（2）NH4Cl+2HClNCl3+3H2↑；假设NCl3中氮元素为+3价．
①电解时阴极上是氢离子得到电子生成氢气，阴极的电极反应式为：2H＋+2e－=H2↑；
②电解时阳极上是铵根离子失去电子生成氢气，故答案为：NH4Cl（NH4＋）；
③A、ClO2易溶于水，不能利用碳酸钠溶液吸收氨气，故A错误；
B、碱石灰不能吸收氨气，故B错误；
C、浓硫酸可以吸收氨气，且不影响ClO2，故C正确；
D、ClO2易溶于水，不能利用水吸收氨气，故D错误；
故选：C；
④NCl3与NaClO2恰好反应生成ClO2，还生成氯化钠、NaOH，结合电子守恒可知，Cl元素的化合价升高，则N元素化合价降低，还生成氨气，则该反应的离子反应为NCl3+3H2O+6ClO2－=6ClO2↑+3Cl－+3OH－+NH3↑，生产过程中，每生成1mol ClO2，需消耗mol，故答案为：mol。
考点：考查了热化学方程式和盖斯定律的计算应用，原电池、电解池原理的分析判断，和电极反应书写方法，氧化还原反应计算的分析判断。
甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景。
(1)工业上一般采用下列两种反应合成甲醇：
反应Ⅰ：CO(g)＋2H2(g)
CH3OH(g) ΔH1
反应Ⅱ：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH2
①上述反应符合“原子经济”原则的是________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。
②下表所列数据是反应Ⅰ在不同温度下的化学平衡常数(K)。
| 温度 | 250 ℃ | 300 ℃ | 350 ℃ |
| K | 2.041 | 0.270 | 0.012 |
由表中数据判断，ΔH1______0(填“＞”、“＝”或“＜”)。
③某温度下，将2 mol CO和6 mol H2充入2 L的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得c(CO)＝0.2 mol·L－1，则CO的转化率为________，此时的温度为________(从上表中选择)。
(2)已知在常温常压下：
①2CH3OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(g) ΔH1＝－1 275.6 kJ·mol－1
②2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH2＝－566.0 kJ·mol－1
③H2O(g)===H2O(l) ΔH3＝－44.0 kJ·mol－1
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：__________。
2NH3(g)；ΔH＝－92.4 kJ/mol
下图是煤化工产业链的一部分，试运用所学知识，解决下列问题： 
I．已知该产业链中某反应的平衡表常数达式为：K＝
，它所对应反应的化学方程式为 。
II．二甲醚（CH3OCH3）在未来可能替代柴油和液化气作为洁净液体燃料使用，工业上以CO和H2为原料生产CH3OCH3。工业制备二甲醚在催化反应室中（压力2．0～10．0Mpa，温度230～280℃）进行下列反应：
①CO(g)＋2H2(g)
CH3OH(g) △H1＝－90．7kJ·mol－1
②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g) △H2＝－23．5kJ·mol－1
③CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) △H3＝－41．2kJ·mol－1
（1）催化反应室中总反应的热化学方程式为 。
830℃时反应③的K＝1．0，则在催化反应室中反应③的K 1．0（填“＞”、“＜”或“＝”）。
（2）在某温度下，若反应①的起始浓度分别为：c(CO)＝1 mol/L，c(H2)＝2．4 mol/L，5 min后达到平衡，CO的转化率为50％，则5 min内CO的平均反应速率为 ；若反应物的起始浓度分别为：c(CO)＝4 mol/L，c(H2)＝a mol/L；达到平衡后，c(CH3OH)＝2 mol/L，a＝ mol/L。
（3）反应②在t℃时的平衡常数为400，此温度下，在0．5L的密闭容器中加入一定的甲醇，反应到某时刻测得各组分的物质的量浓度如下：
| 物质 | CH3OH | CH3OCH3 | H2O |
| c(mol/L) | 0．8 | 1．24 | 1．24 |
①此时刻v正 v逆（填“大于”“小于”或“等于”
②平衡时二甲醚的物质的量浓度是 。
以二甲醚、空气、KOH 溶液为原料，以石墨为电极可直接构成燃料电池，则该电池的负极反应式为 ；若以1．12L/min（标准状况）的速率向电池中通入二甲醚，用该电池电解500mL2mol/L CuSO4溶液，通电0．50 min后，计算理论上可析出金属铜的质量为
甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景。
（1）工业上一般采用下列两种反应合成甲醇：
反应Ⅰ： CO(g) ＋ 2H2(g) 
CH3OH(g) ΔH1
反应Ⅱ： CO2(g) ＋ 3H2(g) CH3OH(g) + H2O(g) ΔH2
①下表所列数据是反应Ⅰ在不同温度下的化学平衡常数（K）。
| 温度 | 250℃ | 300℃ | 350℃ |
| K | 2.041 | 0.270 | 0.012 |
由表中数据判断ΔH1 0 （填“＞”、“＝”或“＜”）。
②某温度下，将2 mol CO和6 mol H2充入2L的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得c(CO)＝ 0.2 mol／L，则CO的转化率为 ，此时的温度为 （从上表中选择）。
（2）已知在常温常压下：
① 2CH3OH(l) ＋ 3O2(g) ＝ 2CO2(g) ＋ 4H2O(l) ΔH1＝－1451.6kJ／mol
② 2CO (g)+ O2(g) ＝ 2CO2(g) ΔH2＝－566.0kJ／mol
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：
（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该电池的能量转化形式为 。
②该电池正极的电极反应为 。
③工作一段时间后，测得溶液的pH减小，则该电池总反应的化学方程式为 。
I．已知：反应H2(g) + Cl2(g) = 2HCl(g) ΔH=" —184" kJ/mol
4HCl(g)+O2(g) 
2Cl2(g)+2H2O(g) ΔH=" —115.6" kJ/mol 
请回答：
（1）H2与O2反应生成气态水的热化学方程式
（2）断开1 mol H—O 键所需能量约为 kJ
II．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，N2 (g)+ 3H2(g) 
2NH3(g) △H<0 的K=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v(N2)正 v(N2)逆（填：＞、＜、＝、不能确定）（1分）
欲使得该反应的化学反应速率加快，同时使平衡时NH3的体积百分数增加，可采取的正确措施是 （填序号）（1分）
A．缩小体积增大压强 B．升高温度 C．加催化剂 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：A(g) + 3B(g) 2C(g) + D（s） ΔH，其化学平衡常数K与温度t的关系如下表：
| t/K | 300 | 400 | 500 | … |
| K/(mol·L—1)2 | 4×106 | 8×107 | K1 | … |
请完成下列问题：
①判断该反应的ΔH 0（填“>”或“<”） （1分）
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．3v(B)（正）=2v(C)（逆） B．A和B的转化率相等
C．容器内压强保持不变 D．混合气体的密度保持不变
（4）以天然气(假设杂质不参与反应)为原料的燃料电池示意图如图所示。
①放电时，负极的电极反应式为
②假设装置中盛装100.0 mL 3.0 mol·L—1 KOH溶液，放电时参与反应的氧气在标准状况下体积为8 960 mL。放电完毕后，电解质溶液中各离子浓度的大小关系为
CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1 回答下列问题。
CO(g) + 3H2(g)，一定温度下，将2 mol CH4和4 mol H2O通入容积为10L的密闭反应室中，反应中CO的物质的量浓度的变化情况如图所示，请回答下列问题：