题目内容

生产甲醇的原料CO、H2可由下列反应制取：CH4（g）+H2O（g） CO（g）+3H2（g），试回答下列问题。
（1）已知：① CH4（g）+3/2 O2（g） CO（g）+2H2O（g）△Hl；
② H2（g）+1/2 O2（g） H2O（g） △H2，
则CH4（g）+ H2O（g）CO（g）+3H2（g）的△H＝____     （用含△H1，△H2的式子表示）
（2）一定条件下反应CH4（g）+H2O（g）CO（g）+3H2（g）中CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如图，且T2>T1， 则上述反应的△H____    0（填“<”、“>”、“=”，下同），A、B处对应平衡常数（KA、KB）的大小关系为KA____       KB

（3）维持温度T2，将0.04 mol CH4和0.04mol H2O（g）通入容积为1L的定容密闭容器中发生反应，平衡时达到B点，测得CH4的转化率为50%,该反应在此温度下的平衡常数KB=____  ，下列现象能说明该反应已经达到平衡状态的是_    ___
a．容器内CH4、H2O、CO、H2的物质的量之比为1：1：1：3
b．容器的密度恒定
c．容器的压强恒定
d．3υ正（CO）＝υ逆（（H2）
（4）在上述B点平衡基础上，向容器中再通入amol CH4和a mol H2O气体，使之在C点重新达平衡，此时测得CO有0.03mol，则a=____         。

（1）ΔH1—3ΔH2（2分） （2）> （2分）； < （2分）
（3）1.08×10－2mol2?L－2（2分，单位可不作要求）；acd（3分）  （4）0.035（3分）

解析试题分析：（1）根据已知的热化学方程式以及盖斯定律可知，①－②×3即得到CH4（g）+ H2O（g）CO（g）+3H2（g），所以该反应的反应热△H＝ΔH1—3ΔH2。
（2）根据图像可知，在压强相同时，温度越高，甲烷的转化率越高。这说明升高温度平衡向正反应方向移动，因此正反应是吸热反应，即△H＞0。升高温度平衡向正反应方向移动，因此B点对应的平衡常数大于A点对应的平衡常数。
（3）             CH4（g）+H2O（g）CO（g）+3H2（g）
起始浓度（mol/L） 0.04     0.04          0         0
转化浓度（mol/L） 0.02     0.02         0.02      0.06
平衡浓度（mol/L） 0.02     0.02         0.02      0.06
所以该温度下该反应的平衡常数KB＝＝＝1.08×10—2mol2?L－2
在一定条件下，当可逆反应中正反应速率和逆反应速率相等时（但不为0），各种物质的浓度或含量均不再发生变化的状态，是化学平衡状态，根据以上分析可知，平衡时容器内CH4、H2O、CO、H2的物质的量之比为1:1:1:3，所以可以说明反应达到平衡状态，a正确；密度是混合气的质量和容器容积的比值，在反应过程中质量和容积始终是不变的，因此密度始终是不变的，所以b不能说明；该反应是体积减小的可逆反应，所以当压强不再发生变化时，可以说明反应达到平衡状态，即c正确；d中的反应速率方向相反，且满足反应速率之比是相应的化学计量数之比，因此可以说明，d正确，答案选acd。
（4）            CH4（g）+H2O（g）CO（g）+3H2（g）
起始浓度（mol/L）  b         b            0        0
转化浓度（mol/L） 0.03     0.03         0.03      0.09
平衡浓度（mol/L）b－0.03  b－0.03       0.03      0.09
因为温度不变，平衡常数不变，所以＝1.08×10—2，解得b＝0.075mol，因此a＝0.075mol－0.04mol＝0.035mol
考点：考查盖斯定律的应用；外界条件对平衡状态的影响；平衡常数的计算和应用等

练习册系列答案
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（1）已知下列两个热化学方程式：
C3H8(g)+5O2(g) =3CO2(g)+4H2O(l) ΔH=－2220.0 kJ·mol-1
H2O（l）=H2O（g） ΔH="+44.0" kJ·mol-1
则0.5 mol丙烷燃烧生成CO2和气态水时释放的热量为___________       。
（2）科学家已获得了极具理论研究意义的N4分子，其结构为正四面体（如下图所示），与白磷分子相似。已知断裂1molN—N键吸收193kJ热量，断裂1molNN键吸收941kJ热量，则1molN4气体转化为2molN2时要放出______________ kJ能量。

（3）阿波罗宇宙飞船上使用的是氢氧燃料电池，其电池总反应为：
2H2+O2=2H2O，电解质溶液为稀H2SO4溶液，电池放电时是将_________能转化为___________能。其电极反应式分别为：
负极_________________________，正极_____________________________。

（1）已知红磷比白磷稳定，又知：4P(白磷，s）+5O2（g）＝2P2O5（s） △H1；
4P（红磷，s）+5O2（g）＝2P2O5（s） △H2，则ΔH1和ΔH2的关系是△H1    △H2（填“＞”、“＜”
或“＝”）。
（2）已知H2（g）和CH3OH（l）的燃烧热△H分别为-285.8kJ·mol-1和-726.5kJ·mol-1，写出由CO2
和H2生成液态甲醇和液态水的热化学方程式                                             。
（3）已知一定温度下，下列反应的平衡常数：SO2(g)+1/2O2(g) SO3(g) K1,CO(g)+1/2O2(g)
CO2(g) K2。则相同温度下反应SO2(g)+CO2(g) SO3(g)+CO(g)的平衡常数为          。
（用K1、K2表示）

二甲醚是—种重要的清洁燃料，也可替代氟利昂作制冷剂等，对臭氧层无破坏作用。工业上可利用煤的气化产物（水煤气）合成二甲醚。
请回答下列问题：
（1）煤的气化的主要化学反应方程式为_______________________________________。
（2）煤的气化过程中产生的有害气体用溶液吸收，生成两种酸式盐，该反应的
化学方程式为__________________________________________________________。
（3）利用水煤气合成二甲醚的三步反应如下：
①2H2（g）+CO（g）CH3OH（g）；△H=-90.8kJ·mol－1
②2CH3OH（g）CH3OCH3（g）+H2O（g）；△H=-23.5kJ·mol－1
③CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）；△H=-41.3kJ·mol－1
总反应：3H2（g）+3CO（g）CH3OCH3（g）+CO2（g）的△H=             ；
一定条件下的密闭容器中，该总反应达到平衡，要提高CO的转化率，可以采取的措施是
________________（填字母代号）。
a．高温b．加入催化剂c．减少CO2的浓度d．增加CO的浓度e．分离出二甲醚
（4）已知反应②2CH3OH（g）CH3OCH3（g）+H2O(g)某温度下的平衡常数为400。
此温度下，在密闭容器中加入CH3OH，反应到某时刻测得各组分的浓度如下：

物质
CH3OH
CH3OCH3
H2O
浓度/（mol?L）
0.44
0.6
0.6
①比时正、逆反应速率的大小：_______（填“>”、“<”或“=”）。
②若加入CH3OH后，经l0min反应达到平衡，此时c(CH3OH)=__________；该时
间内反应速率v(CH3OH)=__________________。

为实现 “节能减排” 和“低碳经济”的一项课题是如何将CO2转化为可利用资源。
（1）25℃，1.01×105Pa时，16g液态甲醇（CH3OH）完全燃烧，当恢复到原状态时，放出热量363.3kJ，该反应的热化学方程式为                                 。              
（2）目前，工业上常用CO2来生产燃料甲醇。现进行如下实验：在体积为l L的密闭恒容容器中，充入l mol CO2和3mol H2，一定条件下发生反应：
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH＝－49.0 kJ/mol。
测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。

①该反应的平衡常数表达式K＝         ；
②从反应开始到平衡时，CH3OH的平均反应速率v(CH3OH)＝              （注明单位）；H2的转化率＝            ；
③下列说法中，能说明上述反应达到平衡状态的是    
A．每消耗1mol CO2的同时生成1mol CH3OH          
B．CO2、H2、CH3OH和H2O的物质的量的比为1∶3∶1∶1
C．容器中气体的压强不再改变
D．容器中气体的密度不再改变  
④下列措施中，能使上述平衡状态向正反应方向移动的是     
A．升高温度                    B．将CH3OH(g)从体系中分离
C．使用高效催化剂              D．恒温恒容再充入1 molCO2和3 mol H2

（14分）氢气是一种清洁能源，氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点。
（1）以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法。已知：
CH4(g)＋H2O(g) ===CO(g)＋3H2(g)        ΔH＝+206.2 kJ/mol
CH4(g)＋CO2(g) ===2CO(g)＋2H2(g)       ΔH＝+247.4 kJ/mol
CH4(g)与H2O(g)反应生成CO2(g)和H2(g)的热化学方程式为               。
（2）硫铁矿(FeS2)燃烧产生的SO2通过下列碘循环工艺过程既能制H2SO4，又能制H2。

已知1g FeS2完全燃烧放出7.1 kJ热量，FeS2燃烧反应的热化学方程式为      。
该循环工艺过程的总反应方程式为      。
（3）电解尿素[CO(NH2)2]的碱性溶液制氢的装置示意图见图（电解池中隔膜仅阻止气体通过，阴、阳极均为惰性电极）。电解时，阳极的电极反应式为               。

（4）用吸收H2后的稀土储氢合金作为电池负极材料(用MH表示)，NiO(OH)作为电池正极材料，KOH溶液作为电解质溶液，可制得高容量，长寿命的镍氢电池。电池充放电时的总反应为：
NiO(OH)＋MHNi(OH)2＋M
①电池放电时，正极的电极反应式为      。
②充电完成时，Ni(OH)2全部转化为NiO(OH)。若继续充电将在一个电极产生O2，O2扩散到另一个电极发生电极反应被消耗，从而避免产生的气体引起电池爆炸，此时，阴极的电极反应式为      。
（5）Mg2Cu是一种储氢合金。350℃时，Mg2Cu与H2反应，生成MgCu2和仅含一种金属元素的氢化物（其中氢的质量分数为0.077）。Mg2Cu与H2反应的化学方程式为           。

（1）已知2H2（g）+O2（g）=2H2O（l）ΔH＝－571.6 kJ/mol，
CO（g）＋1/2O2（g）＝CO2（g）ΔH＝－283.0 kJ/mol。某H2和CO的混合气体完全燃烧时放出113.74 kJ热量，同时生成3.6 g液态水，则原混合气体中H2和CO的物质的量之比为___________。
（2）以甲醇、空气，氢氧化钾溶液为原料，石墨为电极，可构成燃料电池；已知该燃料电池的总反应式是：2CH3OH +3O2+4OH-=2CO32-+6H2O，该燃料电池发生反应时，正极区溶液的PH__________ (填“增大”， “减小” 或“不变”)该电池的负极反应式为_________________。
（3） 用上述燃料电池进行粗铜的精炼，粗铜应连接电源的________极，该粗铜精炼电解池的阴极反应式为_________________。

I．下图表示4个碳原子相互结合的方式。小球表示碳原子，小棍表示化学键，假如碳原子上其余的化学键都是与氢结合。

（1）图中属于烷烃的是        （填编号）；属于烯烃的是          （填编号）；
（2）上图中与B互为同分异构体但不属于同种类的物质的是：       。（填编号）
II．课本“交流?研讨”栏目有这样一组数据：破坏1mol氢气中的化学键需要吸收436kJ能量；破坏1/2mol氧气中的化学键需要吸收249kJ的能量；形成水分子中1 mol  H—O键能够释放463kJ能量。
下图表示氢气和氧气反应过程中能量的变化，请将图中①、②、③的能量变化的数值，填在下边的横线上。

①           kJ；②         kJ；③          kJ。

（14分）从能量的变化和反应的快慢等角度研究反应：。
（1）为了加快正反应速率，可以采取的措施有________（填序号，下同）。

A．使用催化剂 B．提高氧气的浓度
C．提高反应的温度 D．降低反应的温度
（2）已知该反应为放热反应，下图能正确表示该反应中能量变化的是________。

（3）从断键和成键的角度分析上述反应中能量的变化。已知：化学键的键能：  
化学键
H—H
O＝O
H—O
键能
436
496
463
由此计算2molH2在氧气中燃烧生成气态水放出的热量               
（4）已知1克氢气完全燃烧生成液态水放出QKJ的热量，则氢气燃烧生成液态水的热化学反应方程式为                            
（5）氢氧燃料电池的总反应方程式为。其中，氢气在________（填“正”或“负”）极发生________反应（填“氧化”或“还原”）。电路中每转移0．2mol电子，标准状况下消耗H2的体积是________L。

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