题目内容

(8分)（1）肼（N2H4）又称联氨，是一种可燃性的液体，可用作火箭燃料。已知在101kPa时，32．0gN2H4在氧气中完全燃烧生成氮气，放出热量624kJ（25℃时），N2H4的燃烧热化学方程式是                             。
（2）肼—空气燃料电池是一种碱性燃料电池，电解质溶液是20%~30%的KOH溶液。
肼—空气燃料电池放电时：负极的电极反应式是                                  。
（3）电瓶车所用电池一般为铅蓄电池，这是一种典型的可充电电池，电池总反应式为：Pb+PbO2+4H++2SO42-2PbSO4+2H2O，充电时：阳极反应式：                      用此装置电解水和重水（D2O）组成的混合液（两电极均是Pt），通电一段时间后，在两极共收集到33．6 L（标准状况）气体，总质量为18.5 g，则混合气体中H原子和D原子个数之比：           

（1）N2H4(1)+O2(g)=N2(g)+2H2O（1）；△H=－624kJ/mol；（2）N2H4+4OH－－4e－=4H2O+N2↑
(3)PbSO4-2e-+2H2O==PbO2+SO42-+4H+    3∶1

解析

练习册系列答案
相关题目

CaCO3与稀盐酸反应（放热反应）生成CO2的量与反应时间的关系如下图所示，下列结论不正确的是   (      )

A．反应开始2 min内平均反应速率最大
B．反应速率先增大后又减小
C．反应开始4 min内温度对反应速率的影响比浓度大
D．反应在第2 min到第4 min间生成CO2的平均反应速率为 v (CO2)="0.1" mol·min-1

（4分，每空1分）如图所示，把试管放入盛有25℃饱和石灰水的烧杯中，试管中开始放入几小片镁片，再用滴管滴5mL稀盐酸于试管中。

试回答下列问题：
（1）实验中观察到的现象是                  。
（2）产生上述现象的原因是                  。
（3）写出有关反应的离子方程式：            。
（4）由实验推知，溶液和氢气的总能量       （填“大于”“小于”或“等于”）镁片和稀盐酸的总能量。

（16分）工业上可用煤制天然气，生产过程中有多种途径生成CH4。
（1）写出CO2与H2反应生成CH4和H2O的热化学方程式                     。
已知： ① CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)    ΔH＝－41kJ·mol－1 
② C(s)+2H2(g)CH4(g)           ΔH＝－73kJ·mol－1
③ 2CO(g)C(s)+CO2(g)          ΔH＝－171kJ·mol－1
（2）另一生成CH4的途径是CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g)。其他条件相同时，H2的平衡转化率在不同压强下随温度的变化如图所示。

①该反应的△H     0（填“＜”、“＝”或“＞”）。
②实际生产中采用图中M点而不是N点对应的反应条件，运用化学反应速率和平衡知识，同时考虑生产实际，说明选择该反应条件的理由________________________。
③某温度下，将0.1 mol CO和0.3 mol H2充入10L的密闭容器内发生反应CO(g)+3H2(g) CH4(g)+H2O(g)，平衡时H2的转化率为80%，求此温度下该反应的平衡常数K。（写出计算过程，计算结果保留两位有效数字）

(共12分)（1）火箭推进器中盛有强还原剂液态肼（N2H4）和强氧化剂液态双氧水。当把0．4mol液态肼和0．8mol H2O2混合反应，生成氮气和水蒸气，放出257．7kJ的热量(相当于25℃、101 kPa下测得的热量)。
①反应的热化学方程式为                                                。
②又已知H2O(l)＝H2O(g)   ΔH＝+44kJ/mol。则16g液态肼与液态双氧水反应生成液态水时放出的热量是              kJ。
③此反应用于火箭推进，除释放大量热和快速产生大量气体外，还有一个很大的优点是                                                                  。
（2）盖斯定律在生产和科学研究中有很重要的意义。有些反应的反应热虽然无法直接测得，但可通过间接的方法测定。现根据下列3个热化学反应方程式：
Fe2O3(s)+3CO(g)="=" 2Fe(s)+3CO2(g)       △H＝—24．8kJ／mol
3Fe2O3(s)+ CO(g)==2Fe3O4(s)+ CO2(g)     △H＝—47．4kJ／mol
Fe3O4(s)+CO(g)==3FeO(s)+CO2(g)        △H＝ +640．5kJ／mol
写出CO气体还原FeO固体得到Fe 固体和CO2气体的热化学反应方程式：
_________________                                                     

（15分）二甲醚（DME）和甲醇是21世纪应用最广泛的两种清洁燃料，目前工业上均可由合成气在特定催化剂作用下制得。
（1）由合成气制备二甲醚的主要原理如下：
已知：①CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)            △H1＝－90.7 kJ·mol－1
②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)     △H2＝－23.5 kJ·mol－1
③CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)        △H3＝－41.2 kJ·mol－1
则反应3H2(g)＋3CO(g)CH3OCH3(g)＋CO2(g)的△H＝      kJ·mol-1。
（2）将合成气以n(H2)/n(CO)=2通入1 L的反应器中，一定条件下发生反应：
4H2(g)+2CO(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)，其中CO的平衡转化率随温度、压强变化关系如图所示：

①该反应的平衡常数表达式为       ；P1、P2、P3由大到小的顺序为       。
②若反应在P3和316℃时，起始时n(H2)/n(CO)=3，则达到平衡时，CO的转化率     50％（填“大于”、“小于”或“等于”)。
（3）由合成气合成甲醇的反应的温度与平衡常数（K）的关系如表数据，


250℃时，将2 molCO和6 molH2充入2L的密闭容器中发生反应，反应时间与物质浓度的关系如图所示，则前10分钟内，氢气的平均反应速率为     ；若15分钟时，只改变温度一个条件，假设在20分钟时达到新平衡，氢气的转化率为33.3%，此时温度为      （从上表中选），请在图中画出15—25分钟c (CH3OH)的变化曲线。
（4）利用甲醇液相脱水也可制备二甲醚，原理是：CH3OH +H2SO4→CH3HSO4+H2O，CH3HSO4+CH3OH→CH3OCH3+H2SO4。与合成气制备二甲醚比较，该工艺的优点是反应温度低，转化率高，其缺点是        。

反应过程的能量变化如图所示。已知l mol SO2(g)氧化为1 molSO3 (g)的。请回答下问题；

（1）E表示___________________；E的大小对该反应的反应热__________（填“有”或“无”）影响。
（2）该反应通常用V2O5作催化剂，加V2O5会使图中△H___________（填“变大”、“变小”或“不变”），理由是________。
（3）已知单质硫的燃烧热为296 kJ·mol，计算由S(s)生成2mol SO3(g)的△H ＝________________。
（4）在一定条件下向容积为2L的容器中通入4molSO2和3molO2，充分反应达平衡后，SO3的体积分数为1/3。若在相同的条件下向容积为2L的容器中通入amolSO2和，bmolSO3，和cmol，反应向逆反应方向进行且达到平衡时SO3的体积分数也为1/3。则c的取值范围为___________。

（16分）汽车尾气是城市空气的主要污染物之一，其主要有害成分是CO、氮氧化物（NOx）等。
（1）NOx产生的原因之一是汽车发动机工作时引发N2和O2反应，其能量变化值如右图所示，

则：N2(g)＋O2(g)2NO(g) △H=　　  。
（2）汽车尾气中CO、NOx的有效消除成为环保领域的重要课题。某研究小组在实验室用某新型催化剂对CO、NO催化转化进行研究，测得NO转化为N2的转化率随温度、CO混存量的变化情况如下图一。

① NO与CO混存时，相互反应的化学方程式为                              。
② 1000K，n(NO)/n(CO)=5:4时，NO的转化率为75%，则CO的转化率约为       。
③ 由于n(NO)/n(CO)在实际过程中是不断变化的，保证NO转化率较高的措施是将温度大约控制在              K之间。
（3）汽车尾气中NOx有望通过燃料电池实现转化。已经有人以 NO2、O2和熔融NaNO3制成了燃料电池，其原理如图二。
① 图中石墨Ⅱ为电池的             极。
② 在该电池使用过程中，石墨I电极上的产物是氧化物Y，其电极反应式为      。
（4）甲醇也可用于燃料电池。工业上采用反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH<0合成甲醇。
① 在恒容密闭反应器中，H2的平衡转化率与温度、压强的关
系如图三所示，则A、B、C三点处对应平衡常数(KA、KB、KC)的
大小关系为        。

② 某高温下，将6molCO2和8molH2充入2L密闭容器中发生
反应，达到平衡后测得c(CO2)=2.0mol·L-1，则该温度下反应的平
衡常数值为      。

化学反应原理对于工业生产和科研有重要意义
I、下列三个化学反应的平衡常数（K1、K2、K3）与温度的关系分别如下表所示：

化学反应
平衡常数
温度
973 K
1173 K
①Fe(s)＋CO2(g)FeO(s)＋CO(g)
K1
1．47
2．15
②Fe(s)＋H2O(g)FeO(s)＋H2(g)
K2
2．38
1．67
③CO(g) ＋H2O(g)CO2(g) ＋H2(g)
K3
？
？
 
请回答：
（1）反应①是       （填“吸热”或“放热”）反应。
（2）据反应①与②可推导出K1、K2与K3之间的关系，则K3＝__________(用K1、K2表示)。
（3）要使反应③在一定条件下建立的平衡向逆反应方向移动，可采取的措施有 _____(填写字母序号)。
A．缩小反应容器的容积
B．扩大反应容器的容积
C．升高温度
D．使用合适的催化剂
E．设法减小平衡体系中的CO的浓度
（4）若反应③的逆反应速率与时间的关系如图所示：

①可见反应在t1、t3、t7时都达到了平衡，而t2、t8时都改变了一种条件，试判断改变的是什么条件：t2时__________________； t8时__________________。
②若t4时降压， t6时增大反应物的浓度，请在图中画出t4～t6时逆反应速率与时间的关系线。
II、（5）在载人航天器的生态系统中，不仅要求分离去除CO2，还要求提供充足的O2．某种电化学装置可实现如下转化：2CO2＝2CO+O2，CO可用作燃料．已知该装置的阳极反应为：4OH--4e-＝O2↑+2H2O，则阴极反应为                        。
（6）某空间站能量转化系统的局部如图所示，其中的燃料电池采用KOH溶液作电解液。

如果某段时间内，氢氧储罐中共收集到33．6L气体（已折算成标准状况），则该段时间内水电解系统中转移电子的物质的量为            mol。

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