题目内容

已知H2O(g)＝ H2O(l)      △H1＝Q1 kJ／mol    
C2H5OH(g) ＝ C2H5OH(l),               △H2＝Q2 kJ／mol
C2H5OH(g)+3O2(g) ＝2CO2(g) + 3H2O(g),  △H3＝Q3 kJ／mol
若使用23 g酒精液体完全燃烧，最后恢复到室温，则放出的热量为（ ）kJ
A．Q1 +Q2 +Q3　　　　　B．0．5（Q1 +Q2 +Q3）
C．0．5Q1 –0．5Q2 +0．5Q3　　　D．1．5Q1 –0．5Q2 +0．5Q 3
D

试题分析：①H2O（g）═H2O（l）△H1=-Q1kJ?mol-1（Q1＞0），②C2H5OH（g）═C2H5OH（l）△H2=-Q2kJ?mol-1（Q2＞0），③C2H5OH（g）+3O2（g）═2CO2（g）+3H2O（g）△H3=-Q3kJ?mol-1（Q3＞0），
根据盖斯定律可知，①×3-②+③得C2H5OH（l）+3O2（g）═2CO2（g）+3H2O（l）△H=（-3Q1+Q2-Q3）kJ/mol，即1mol液态乙醇完全燃烧并恢复至室温，则放出的热量为（3Q1-Q2+Q3）kJ，则23g液态乙醇完全燃烧并恢复至室温，则放出的热量为0．5×（3Q1-Q2+Q3）kJ=（1．5Q1-0．5Q2+0．5Q3）kJ，故选D。
练习册系列答案
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我国是个钢铁大国,钢铁产量为世界第一,高炉炼铁是最为普遍的炼铁方法。
I.已知反应 Fe2O3(s)+ CO(g)Fe(s)+ CO2(g) ΔH＝-23.5 kJ·mol-1，该反应在
1000℃的平衡常数等于4。在一个容积为10L的密闭容器中,1000℃时加入Fe、Fe2O3、CO、CO2各1. 0mol,反应经过l0min后达到平衡。
（1）CO的平衡转化率=____________
（2）欲提高CO的平衡转化率,促进Fe2O3的转化,可采取的措施是________
a．提高反应温度
b．增大反应体系的压强
c．选取合适的催化剂
d．及时吸收或移出部分CO2
e．粉碎矿石,使其与平衡混合气体充分接触
Ⅱ.高炉炼铁产生的废气中的CO可进行回收,使其在一定条件下和H2反应制备甲醇:
CO(g)+ 2H2(g)CH3OH(g)。请根据图示回答下列问题:

（1）从反应开始到平衡,用H2浓度变化表示平均反应速率v(H2)=________
（2）若在温度和容器相同的三个密闭容器中,按不同方式投入反应物,测得反应达到平衡吋的有关数据如下表：
容器
反应物投入的量
反应物的
转化率
CH3OH的浓度
能量变化
(Q1、Q2、Q3均大于0)
甲
1mol CO和2mol H2
α1
c1
放出Q1kJ热量
乙
1mol CH3OH
α2
c2
吸收Q2kJ热量
丙
2mol CO和4mol H2
α3
c3
放出Q3kJ热量
 
则下列关系正确的是________
A．c1=c2     B．2Q1=Q3   C．2α1=α3      D．α1+α2 =1
E．该反应若生成1mol CH3OH，则放出(Q1+Q2)kJ热量
Ⅲ．以甲烷为燃料的新型电池，其成本大大低于以氢为燃料的传统燃料电池，目前得到广泛的研究，如图是目前研究较多的一类固体氧化物燃料电池工作原理示意图。回答下列问题：

（1）B极上的电极反应式为                                            
（2）若用该燃料电池做电源，用石墨做电极电解100mL 1mol/L的硫酸铜溶液，当两极收集到的气体体积相等时，理论上消耗的甲烷的体积为            （标况下）。
（Ⅰ）甲醇燃料电池（DNFC）被认为是21世纪电动汽车最佳候选动力源。
（1）25℃、101 kPa时，1 mol CH3OH完全燃烧生成稳定的氧化物放出热量726.51 kJ/mol，则甲醇燃烧的热化学方程式为:　　　　                                    　 。
（2）甲醇燃料电池的结构示意图如下。甲醇进入      极（填“正”或“负”），写出该极的电极反应式                       。

（Ⅱ）铅蓄电池是典型的可充型电池，它的正负极隔板是惰性材料，电池总反应式为：Pb＋PbO2＋4H＋＋2SO42－2PbSO4＋2H2O，请回答下列问题（不考虑氢、氧的氧化还原）：
（1）放电时：正极的电极反应式是                      电解液中H2SO4的浓度将变　　　 ；
（2）在完全放电耗尽PbO2和Pb时，若按右图连接，电解一段时间后，则在A电极上生成　　　　B电极上生成　　　     　。

 
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                         
(14分) 能源短缺是人类社会面临的重大问题。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) 
反应II： CO2(g) ＋ 3H2(g)   CH3OH(g)  +  H2O(g) 
上述反应符合“原子经济”原则的是                  （填“I”或“Ⅱ”）。
（2）已知在常温常压下：
① 2CH3OH(l) ＋ 3O2(g) ＝ 2CO2(g) ＋ 4H2O(g)   ΔH ＝－1275.6 kJ／mol
② 2CO (g)+ O2(g) ＝ 2CO2(g)  ΔH ＝－566.0 kJ／mol
③ H2O(g) ＝ H2O(l)  ΔH ＝－44.0 kJ／mol
则CH3OH(l)+ O2(g) ＝ CO(g) + 2H2O(l) ΔH＝               
（3）某实验小组依据甲醇燃烧的反应原理，设计如下左图所示的电池装置。
①      该电池负极的电极反应为                          。
② 工作一段时间后，测得溶液的pH                   （填增大、不变、减小）。
③用该电池作电源，组成如下右图所示装置(a、b、c、d均为石墨电极)，甲容器装250mL0.04mol/LCuSO4溶液，乙容器装300mL饱和NaCl溶液，写出c电极的电极反应        ，常温下，当300mL乙溶液的pH为13时，断开电源，则在甲醇电池中消耗O2的体积为                  mL(标准状况) ，电解后向甲中加入适量下列某一种物质，可以使溶液恢复到原来状态，该物质是           (填写编号) 。
A．CuOB．CuCO3　　C．Cu(OH)2D．Cu2(OH)2CO3
（1）在298K时，1molCH4在氧气中完全燃烧生成二氧化碳和液态水，放出热量890.0 kJ。写出该反应的热化学方程式                         。现有CH4和CO的混合气体0.75mol，完全燃烧后，生成CO2气体和18克液态水，并放出515kJ热量，则CH4和CO的物质的量分别为       、      mol.
（2）利用该反应设计一个燃料电池：用氢氧化钾溶液作电解质溶液，多孔石墨做电极，在电极上分别通入甲烷和氧气。通入甲烷气体的电极应为     极（填写“正”或“负”），该电极上发生的电极反应是      （填字母代号）。
a. CH4—e- + 2O2 ="=" CO2 + 2H2O   
b. CH4—8e- + 10OH- ="=" CO32- + 7H2O
c. O2 + 2H2O + 4 e- ="=" 4OH-  
d. O2—4 e- + 4H+ ="=" 2H2O
（3）在如图所示实验装置中，石墨棒上的电极反应式为                ；如果起始时盛有1000mL pH=5的硫酸铜溶液（25℃，CuSO4足量），一段时间后溶液的pH变为1，此时可观察到的现象是                     ；若要使溶液恢复到起始浓度（温度不变，忽略溶液体积的变化），可向溶液中加入      （填物质名称），其质量约为      。
随着大气污染的日趋严重，国家拟于“十二五”期间，将二氧化硫(SO2)排放量减少8%，氮氧化物(NOx)排放量减少10%。目前，消除大气污染有多种方法。
（1）处理NOx的一种方法是利用甲烷催化还原NOx。已知：
CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=－574kJ·mol­—1
CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=－1160kJ·mol—1
则甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程为                                  。
（2）降低汽车尾气的方法之一是在排气管上安装催化 转化器，发生如下反应：
2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) △H＜0。        
若在一定温度下，将2molNO、1molCO充入1L固定容积的容器中，反应过程中各物质的浓度变化如图所示，该反应的化学平衡常数为K=           。

若保持温度不变，20min时再向容器中充入CO、N2各0.6mol，平衡将      移动（填“向左”、 “向右”或“不”）。
20min时，若改变反应条件，导致N2浓度发生如上图所示的变化，则改变的条件可能是             （填序号）。
①加入催化剂　 ②降低温度　 ③缩小容器体积　 ④增加CO2的量
（3）肼（N2H4）用亚硝酸（HNO2）氧化可生成氮的另一种氢化物，该氢化物的相对分子质量为43.0，其中氮原子的质量分数为0.977。写出肼与亚硝酸反应的化学方程式                                        。
（1）已知：① TiO2(s)＋2Cl2(g)=TiCl4(l)＋O2(g)　ΔH＝＋140 kJ·mol－1
②2C(s)＋O2(g)=2CO(g)　ΔH＝－221 kJ·mol－1
写出TiO2和焦炭、氯气反应生成液态TiCl4和CO气体的热化学方程式：________________。
（2）有一类甲醇质子交换膜燃料电池，需将甲醇蒸气转化为氢气，两种反应原理是：
A．CH3OH(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋3H2(g)　ΔH＝＋49.0 kJ·mol－1
B．CH3OH(g)＋3/2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－676.7 kJ·mol－1
由上述方程式可知，CH3OH的标准燃烧热________(填“大于”“等于”“小于”或“不能确定”)－676.7 kJ·mol－1。已知水的气化热为44 kJ·mol－1，则氢气燃烧的热化学方程式为__________________________。
工业上合成氨的热反应方程式如下：N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H＝－92  kJ/mol
（1）若已知破坏1mol键、H—H键键分别需吸收的能量为946  kJ、436  kJ，则断开1molN—H需吸收的能量为                           kJ。
（2）在恒温恒压的条件下，将2mol  N2和6molH2通入一容积可变的容器中反应，达到平衡后气体的体积为反应前的75%，则该过程释放的能量为                   kJ，氮气的转化率为                       ，平衡后氨气占混合气体的体积分数为                                                 。
（3）若将1mol  N2和1molH2通入两个相同体积的密闭容器甲和乙中，甲容器保持温度和体积不变，乙容器保持温度和压强不变，经过一段时间后，两容器均达到平衡状态。
①建立平衡所需的时间：甲               乙（填“＞”,“＜”或“＝”）
②达到平衡后氨气的体积分数：甲               乙（填“＞”,“＜”或“＝”）

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