题目内容

（10分） (1)CH4与CO2的混合气体的密度是相同条件下H2密度的14倍，则混合气体的平均摩尔质量为        ，CH4与CO2的分子个数比为         。对于数以千万计的化学物质和为数更多的化学反应，分类法的作用几乎是无可替代的。
（2）现有下列6种物质：CO2、SiO2、CaO、MgO、Fe2O3、C。
按照不同的分类标准，它们中有一种物质与其他5种有明显的不同，请找出这种物质，并写出依据(写出两种分类方法)：
①________________________________________②________________________________________。
（3）从上述物质中分别找出两种能相互反应的物质，各写一个非氧化还原反应的方程式和氧化还原反应的方程式：________________________________，____________________________________
（4）生活中的食醋和淀粉溶液分别属于分散系中的_____和______，用___________可以鉴别(填化学专用名词)。

解析

练习册系列答案
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（1）与CO互为等电子体的分子和离子分别为
N2
N2
和
CN-
CN-
（各举一种即可，填化学式），与NH4+互为等电子体的分子为
CH4
CH4
一种即可，填化学式）．
（2）H2O的中心原子的价层电子对数为
4
4
，VSEPR模型名称为
四面体
四面体
，分子的立体结构名称为
V形
V形
CO32-的中心原子的价层电子对数为
3
3
，VSEPR模型名称为
平面三角形
平面三角形
，离子的立体结构名称为
平面三角形
平面三角形
 CCl4的中心原子的价层电子对数为
4
4
，VSEPR模型名称为
正四面体
正四面体
，分子的立体结构名称为
正四面体
正四面体
．
（3）在CH4、CH3OH中，碳原子采取sp3杂化的分子有
CH4、CH3OH
CH4、CH3OH
，SiH4的熔、沸点比CH4高，其主要原因是
SiH4比CH4的相对分子质量大，分子间作用力强
SiH4比CH4的相对分子质量大，分子间作用力强
．
（4）烯烃易发生加成反应的原因
C=C中的π键，不稳定易断裂
C=C中的π键，不稳定易断裂
，可用苯从溴水中萃取溴的原因
溴在苯中的溶解度比在水中要大得多
溴在苯中的溶解度比在水中要大得多
，
苯与水互不溶解能分成两层
苯与水互不溶解能分成两层
，
苯与溴不会发生反应
苯与溴不会发生反应
．氨气极易溶于水的因
氨气是极性键形成的极性分子，水也是极性键形成的极性分子，而且二者之间能形成氢键
氨气是极性键形成的极性分子，水也是极性键形成的极性分子，而且二者之间能形成氢键
．
随着石油资源的日趋紧张，天然气资源的开发利用受到越来越多的关注．以天然气（主要成分CH4）为原料合成气（主要成分
CO、H2）制化学品，是目前天然气转化利用的主要技术路线．而采用渣油、煤、焦炭为原料制合成气，常因含羰基铁[Fe（CO）5]等而导致以合成气为原料合成甲醇和合成氨等生产过程中的催化剂产生中毒．
请问答下列问题：
（1）Fe（CO）5中铁的化合价为0，写出铁原子的基态电子排布式
[Ar]3d64s2
[Ar]3d64s2
．
（2）原子数目和电子总数（或价电子总数）相同的微粒互为等电子体，等电子体具有相似的结构特征．与CO分子互为等电子体的分子和离子分别为
N2
N2
和
CN-
CN-
（填化学式），CO分子的结构式可表示成
C≡O
C≡O
．
（3）Fe（CO）5常温下呈液态，熔点为-20.5℃，沸点为103℃，易溶于非极性溶剂．据此可判断Fe（CO）5晶体为
分子晶体
分子晶体
（填晶体类型）．
（4）在CH4、CO、CH3OH中，碳原子采取sp3杂化的分子有
CH4、CH3OH
CH4、CH3OH
，CH3OH的熔、沸点比CH4的熔、沸点比高，其主要原因是
CH3OH形成分子间氢键
CH3OH形成分子间氢键
．
工业上利用天然气（主要成分为CH4）与CO2进行高温重整制取CO（同时生成氢气），已知CH4、H2和CO的燃烧热（△H）分别为-890.3kJ/mol、-285.8kJ/mol和-283.0kJ/mol．
（1）表示CO燃烧热的热化学方程式为
CO（g）+
1
2
O2（g）=CO2（g）△H=-283.0kJ/mol
CO（g）+
1
2
O2（g）=CO2（g）△H=-283.0kJ/mol
；
（2）标况下22.4LCH4与CO组成的混合气体完全燃烧，放出热量586.65KJ，则CH4与CO的体积比为
1：1
1：1
；
（3）生成1m3（标准状况）CO所需热量为
5.52×103KJ
5.52×103KJ
．
（2010?江苏二模）以天然气为原料经由合成气（CO、H2）制化学品是目前天然气转化利用的主导技术路线，主要工艺有以下几种：
（1）甲烷的部分氧化．其反应式如下：
CH4（g）+
1
2
O2 （g）═CO （g）+2H2（g）；△H=-35.6kJ?mol-1．
则该反应的△S
＞
＞
0（填“＞”、“＜”或“=”）．
有研究认为甲烷部分氧化的机理为：
①CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（g）；△H1=-890.3kJ?mol-1
②CH4（g）+CO2（g）=2CO（g）+2H2（g）；△H2=247.3kJ?mol-1
③CH4（g）+H2O（g）=CO（g）+3H2（g）；△H3=
250.3
250.3
kJ?mol-1
（2）甲烷水蒸汽催化重整．如右上图所示热氦气从下部流入提供能量．由甲烷和水蒸汽混合气从催化管的上部流入，从下端出来后再向上进入中心管．根据下表数据计算甲烷的转化率为
55%
55%
．
气体 进口温度/℃ 进口压强/MPa 进口流量/g?s-1 出口流量/g?s-1
甲烷 464 4.26 12 5.4
（3）甲烷二氧化碳催化重整．高温下，该反应速率明显降低的原因可能是
温度过高催化剂失去活性或甲烷在高温条件下分解产生炭黑影响该反应速率
温度过高催化剂失去活性或甲烷在高温条件下分解产生炭黑影响该反应速率
．
（4）甲烷的部分氧化与重整耦合．以天然气为燃料的发电尾气（主要含CO2、H2O、O2 和N2）与甲烷可直接用于制合成气．下列说法错误的是
C
C
（填序号）．
A．直接利用烟气中的CO2，可以大规模地减少 CO2的排放量
B．发电尾气的出口温度较高，可以利用以节约能量
C．使用恰当的催化剂可以增大甲烷的转化率
D．因发电尾气反应中包含甲烷燃烧，可实现部分热量自供，可降低成本．
（2010?济南二模）我国在青藏高原发现了名为“可燃冰”的环保型新能源．?
（1）“可燃冰”属于化石燃料，主要成分是CH4．另外还有两种化石燃料，它们的名称分别是
煤
煤
和
石油
石油
．?
（2）CH4可与Cl2反应，反应历程如下?
①Cl-Cl→2Cl△H=243kJ?mol-1
②Cl?+CH3-H→CH3+H-Cl△H=4kJ?mol-1
③?CH3+Cl-Cl→CH3--Cl+Cl?△H=-106kJ?mol-1
则CH4与Cl2反应生成CH3-Cl（g）的热化学方程式为
CH4（g）+Cl2（g）→CH3Cl（g）+HCl（g）△H=-102 kJ?mol-1
CH4（g）+Cl2（g）→CH3Cl（g）+HCl（g）△H=-102 kJ?mol-1
．
（3）CH4可用于设计燃料电池，甲烷燃料电池的工作原理如图1所示：

则通入CH4的一极为原电池的
负极
负极
（填“正极”或“负极”），正极的电极反应式为
O2+2H2O+4e-→4OH-
O2+2H2O+4e-→4OH-
．
（4）CH4与H2O在隔绝空气、高温和催化剂条件下反应：CH4（g）+H2O（g）
催化剂
高温
 CO（g）+3H2（g）△H=m kJ?mol-1?则反应的平衡常数表达式K=
c(CO)c3(H2)
c(CH4)c(H2O)
c(CO)c3(H2)
c(CH4)c(H2O)
，K的大小与温度（T）的关系如图2中曲线所示，则m
＞
＞
0（填“＞”“=”或“＜”）；改变某一条件，使状态从a点到达b点，若保持温度不变，反应再次达到平衡时，则CH4的转化率
不确定
不确定
（填“增大”、“减小”、“不变”或“不确定”），反应的焓变（△H）将
不变
不变
（填“增大”、“减小”或“不变”）．

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