题目内容
随着大气污染的日趋严重,“节能减排”,减少全球温室气体排放,研究NOx、SO2、CO等大气污染气体的处理具有重要意义。
(1)如图是在101 kPa、298 K条件下1 mol NO2和1 mol CO反应生成1 mol CO2和1 mol NO过程中能量变化示意图。
已知:N2(g)+O2(g)
2NO(g) ΔH="+179.5" kJ/mol
2NO(g)+O2(g)2NO2(g) ΔH="-112.3" kJ/mol
则在298 K时,反应:2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)的ΔH= 。 
(2)将0.20 mol NO2和0.10 mol CO 充入一个容积恒定为1 L的密闭容器中发生反应,在不同条件下,反应过程中部分物质的浓度变化状况如图所示。
①下列说法正确的是 (填序号)。
a.容器内的压强不发生变化说明该反应达到平衡
b.当向容器中再充入0.20 mol NO时,平衡向正反应方向移动,K值增大
c.升高温度后,K值减小,NO2的转化率减小
d.向该容器内充入He气,反应物的体积减小,浓度增大,所以反应速率增大
②计算产物NO2在0～2 min时平均反应速率v(NO2)= mol/(L·min)。
③第4 min时改变的反应条件为 (填“升温”或“降温”)。
④计算反应在第6 min时的平衡常数K= 。若保持温度不变,此时再向容器中充入CO、NO各0.060 mol,平衡将 移动(填“正向”、“逆向”或“不”)。 
(3)有学者想以如图所示装置用原电池原理将SO2转化为重要的化工原料。其负极的反应式为 ，当有0.25 mol SO2被吸收,则通过质子(H+)交换膜的H+的物质的量为 。
(4)CO2在自然界循环时可与CaCO3反应,CaCO3是一种难溶物质,其Ksp=2.8×10-9。现将2×10-4 mol/L的Na2CO3溶液与一定浓度的CaCl2溶液等体积混合生成沉淀,计算应加入CaCl2溶液的最小浓度为 。
(1)-759.8 kJ/mol
(2)①c ②0.015 ③升温 ④
逆向
(3)SO2+2H2O-2e-S
+4H+ 0.5 mol
(4)5.6×10-5 mol/L
解析
阅读快车系列答案煤制备CH4是一种有发展前景的新技术。
I. 煤炭气化并制备CH4包括以下反应:
C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2 (g) ΔH 1 = +131 kJ/mol
CO(g) + H2O(g)=CO2 (g)+ H2(g) ΔH 2 = ?41 kJ/mol
CO(g) + 3H2 (g)=CH4 (g)+ H2O(g) ΔH 3 = ?206 kJ/mol
(1)写出煤和气态水制备CH4(产物还有CO2)的热化学方程式 。
(2)煤转化为水煤气(CO和H2)作为燃料和煤直接作为燃料相比，主要的优点有 。
(3)写出甲烷—空气燃料电池(电解质溶液为KOH溶液)中负极的电极反应式 。
II. 对以上反应CO(g) + H2O(g) 
CO2 (g)+ H2(g) ΔH 2 = ?41 kJ/mol，起始时在密闭容器中充入1.00 molCO和1.00 molH2O，分别进行以下实验，探究影响平衡的因素（其它条件相同且不考虑任何副反应的影响）。实验条件如下表：
| 实验编号 | 容器体积/L | 温度/°C |
| ① | 2.0 | 1200 |
| ② | 2.0 | 1300 |
| ③ | 1.0 | 1200 |
(1)实验①中c(CO2)随时间变化的关系见下图，请在答题卡的框图中，画出实验②和③中c(CO2)随时间变化关系的预期结果示意图。
(2)在与实验①相同的条件下，起始时充入容器的物质的量：n(CO)=n(H2O)=n(CO2) =n( H2)=1.00mol。通过计算，判断出反应进行的方向。（写出计算过程。）
大气中的部分碘源于O3对海水中I－的氧化。将O3持续通入NaI溶液中进行模拟研究。
(1)O3将I－氧化成I2的过程由3步反应组成：
①I－(aq)＋ O3(g)===IO－(aq)＋O2(g) ΔH1
②IO－(aq)＋H＋(aq)
HOI(aq) ΔH2
③HOI(aq)＋I－(aq)＋H＋(aq)I2(aq)＋H2O(l) ΔH3
总反应的化学方程式为_________________________________，其反应热ΔH＝________。
(2)在溶液中存在化学平衡：I2(aq)＋I－(aq)I3—(aq)，其平衡常数表达式为________。
(3) 为探究Fe2＋对O3氧化I－反应的影响(反应体系如上图)，某研究小组测定两组实验中I3—浓度和体系pH，结果见下图和下表。
| 编号 | 反应物 | 反应前pH | 反应后pH |
| 第1组 | O3＋I－ | 5.2 | 11.0 |
| 第2组 | O3＋I－＋Fe2＋ | 5.2 | 4.1 |
图2
①第1组实验中，导致反应后pH升高的原因是_____________________________
②图1中的A为________。由Fe3＋生成A的过程能显著提高I－的转化率，原因是_____________________________________________
③第2组实验进行18 s后，I3—浓度下降。导致下降的直接原因有(双选)________。
A．c(H＋)减小 B．c(I－)减小 C．I2(g)不断生成 D．c(Fe3＋)增加
(4)据图2，计算3～18 s内第2组实验中生成I3—的平均反应速率(写出计算过程，结果保留两位有效数字)。
碳及其化合物有广泛的用途。
(1)将水蒸气通过红热的碳即可产生水煤气。反应为
C(s)＋H2O(g)
CO(g)＋H2(g) ΔH＝＋131.3 kJ·mol－1，
以上反应达到平衡后，在体积不变的条件下，以下措施有利于提高H2O的平衡转化率的是________。(填序号)
| A．升高温度 | B．增加碳的用量 | C．加入催化剂 | D．用CO吸收剂除去CO |
2CO(g) ΔH＝＋172.5 kJ·mol－1，则CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)的焓变ΔH＝________。(3)CO与H2在一定条件下可反应生成甲醇：CO(g)＋2H2(g)
CH3OH(g)。甲醇是一种燃料，可利用甲醇设计一个燃料电池，用稀硫酸作电解质溶液，多孔石墨作电极，该电池负极反应式为__________________________________。若用该电池提供的电能电解60 mL NaCl溶液，设有0.01 mol CH3OH完全放电，NaCl足量，且电解产生的Cl2全部逸出，电解前后忽略溶液体积的变化，则电解结束后所得溶液的pH＝________。
(4)将一定量的CO(g)和H2O(g)分别通入到体积为2.0 L的恒容密闭容器中，发生以下反应：CO(g)＋H2O(g)
CO2(g)＋H2(g)。得到如下数据：| 温度/℃ | 起始量/mol | 平衡量/mol | 达到平衡所需时间/min | ||
| H2O | CO | H2 | CO | | |
| 900 | 1.0 | 2.0 | 0.4 | 1.6 | 3.0 |
通过计算求出该反应的平衡常数(结果保留两位有效数字)________。改变反应的某一条件，反应进行到t min时，测得混合气体中CO2的物质的量为0.6 mol。若用200 mL 5 mol/L的NaOH溶液将其完全吸收，反应的离子方程式为(用一个离子方程式表示)__________________________
(5)工业生产是把水煤气中的混合气体经过处理后获得的较纯H2用于合成氨。合成氨反应原理为N2(g)＋3H2(g)
2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ·mol－1。实验室模拟化工生产，分别在不同实验条件下反应，N2浓度随时间变化如图甲所示。
请回答下列问题：
①与实验Ⅰ比较，实验Ⅱ改变的条件为________________________________。
②实验Ⅲ比实验Ⅰ的温度要高，其他条件相同，请在图乙中画出实验Ⅰ和实验Ⅲ中NH3浓度随时间变化的示意图。
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：__________________________。
研究CO2的利用对促进低碳社会的构建具有重要的意义。
(1)将CO2与焦炭作用生成CO，CO可用于炼铁等。
①已知：Fe2O3(s)＋3C(石墨)=2Fe(s)＋3CO(g) ΔH1＝＋489.0 kJ·mol－1
C(石墨)＋CO2(g)=2CO(g) ΔH2＝＋172.5 kJ·mol－1
则CO还原Fe2O3的热化学方程式为___________________________
②利用燃烧反应可设计成CO/O2燃料电池(以KOH溶液为电解液)，写出该电池的负极反应式___________________________________________
(2)某实验将CO2和H2充入一定体积的密闭容器中，在两种不同条件下反应：
CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH＝－49.0 kJ·mol－1
测得CH3OH的物质的量随时间变化如上图所示，回答问题：
①下列措施中能使n(CH3OH)/n(CO2)增大的是________。
| A．升高温度 | B．充入He(g)使体系压强增大 |
| C．将H2O(g)从体系中分离 | D．再充入1 mol CO2和3 mol H2 |
③一定温度下，在容积相同且固定的两个密闭容器中，按如下方式投入反应物，一段时间后达到平衡。
| 容器 | 甲 | 乙 |
| 反应物投入量 | 1 mol CO2、3 mol H2 | a mol CO2、b mol H2、c mol CH3OH(g)、c mol H2O(g) |
若甲中平衡后气体的压强为开始时的
，要使平衡后乙与甲中相同组分的体积分数相等，且起始时维持反应逆向进行，则c的取值范围为________。(3)用0.10 mol·L－1盐酸分别滴定20.00 mL 0.10 mol·L－1的NaOH溶液和20.00 mL 0.10 mol·L－1氨水所得的滴定曲线如下：
请指出盐酸滴定氨水的曲线为________(填“A”或“B”)，请写出曲线a点所对应的溶液中各离子浓度由大到小的排列顺序________。
O2(g)=CO2(g) ΔH2＝b kJ·mol－1
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。
CH3OH(g) ΔH <0。