摘要:+2 H2(g)=CH3OH(l) △H = -128.1 kJ?mo1-1(2)CH3OH-6e+8OH-=CO32-+6H2O

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(16分)Ⅰ.如何降低大气中CO2的含量及有效利用CO2,目前已引起各国普遍重视。

(1)工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇。为探究反应原理,现进行如下实验,在体积为1 L的密闭容器中,充入1 mol CO2和3mol H2,在500℃下发生反应:

CO2(g)+3H2(g)  CH3OH(g)+H2O(g)。

实验测得CO2(g)和CH3OH(g)的浓度随时间变化如下图1所示。                                            

①从反应开始到平衡,氢气的平均反应速率v(H2)=_____________________;

②图2是改变温度时H2的化学反应速率随时间变化的示意图,则该反应的正反应是

     热(填“吸”或“放”)反应。

③该反应的平衡常数K为      (保留两位小数)。若提高温度到800℃进行,达平衡时,K值       (填“增大”、“减小”或“不变”),

④500℃达平衡时,CH3OH的体积分数ω为       

(2)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。已知该反应的阳极反应为:4OH-4e=O2↑+2H2O,则阴极反应式为_________      ____  ___。

Ⅱ.工业上可利用煤的气化产物(CO和H2)合成二甲醚(CH3OCH3),其三步反应如下:

②    2H2 (g)+CO(g)CH3OH (g)         ΔH= -90.8 kJ·mol-1

②2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)   ΔH= -23.5 kJ·mol-1

③CO(g)+H2O(g) CO2 (g)+H2(g)      ΔH= -41.3 kJ·mol-1

(3)总合成反应的热化学方程式为__________                         _  

(4)一定条件下的密闭容器中,上述总反应达到平衡时,要提高CO的转化率,可以采取的措施是__________(填字母代号)。

A.高温高压          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

(5)已知反应②2CH3OH(g)  CH3OCH3(g)+H2O(g)在某温度下的平衡常数K = 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

c / mol·L-1

0.44

0.60

0.60

此时,v (正) _____ v (逆) (填“>”、“<”或“=”)。

 

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(20分)能源是国民经济发展的重要基础,我国目前使用的能源主要是化石燃料。(1) 在25℃、101 kPa时,16 g CH4完全燃烧生成液态水时放出的热量是890.31 kJ,则CH4燃烧的热化学方程式为__________________________________________。

(2) 已知:C(s)+O2(g)===CO2(g);ΔH=-437.3 kJ·mol-1

H2(g)+O2(g)===H2O(g);ΔH=-285.8 kJ·mol-1

CO(g)+O2(g)===CO2(g);ΔH=-283.0 kJ·mol-1

则煤气化反应C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g) 的焓变ΔH=_____________。

(3) 高炉炼铁是CO气体的重要用途之一,其基本反应为:

FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)  ΔH>0,已知在1100℃时,该反应的化学平衡常数K=0.263。

① 温度升高,化学平衡移动后达到新的平衡,此时平衡常数K值__________(填“增大”、“减小”或“不变”);

② 1100℃时测得高炉中,c(CO2)=0.025mol·L-1c(CO)=0.1 mol·L-1,则在这种情况下,该反应是否处于化学平衡状态____________(填“是”或“否”),其判断依据是______

____________________________________________________________。

(4) 如下图所示组成闭合回路,其中,甲装置中CH4为负极,O2和CO2的混合气体为正极,稀土金属材料为电极,以熔融碳酸盐为电解质;乙装置中a、b为石墨,b极上有红色物质析出,CuSO4溶液的体积为200 mL。

① 甲装置中气体A为         (填“CH4”或“O2和CO2”),d极上的电极反应式为

_____________________________________。

② 乙装置中a极上的电极反应式为__________________________________。

若在a极产生112mL(标准状况)气体,则甲装置中消耗CH4________ mL (标准状况),乙装置中所得溶液的pH=__________。(忽略电解前后溶液体积变化)

③ 如果乙中电极不变,将溶液换成饱和Na2SO4溶液,当阴极上有a mol气体生成时,同时有w g Na2SO4·10H2O晶体析出,若温度不变,剩余溶液中溶质的质量分数应为__________________________(用含wa的表达式表示,不必化简)。

 

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(共16分,没空2分)

已知下列热化学方程式:

①C(s)+H2O(s)===CO(g)+H2(g)                ΔH=-131.3 kJ·mol1

②H2SO4(l)+NaOH(l)===Na2SO4(l)+H2O(l)    ΔH=-57.3 kJ·mol1

③C(s)+O2(g)===CO2(g)                       ΔH=-393.5 kJ·mol1

④CO(g)+O2(g)===CO2(g)                     ΔH=-283 kJ·mol1

⑤HNO3(aq)+NaOH(aq)===NaNO3(aq)+H2O(l)    ΔH=-57.3 kJ·mol1

⑥H2(g)+O2(g)===H2O(1)                    ΔH=-285.6kJ/mol

⑦C3H8(g)+5O2(g) ===3CO2(g)+4H2O(1)          ΔH=-2220.0 kJ·mol1

  N2 (g)+ 3H2(g) === 2NH3 (g)                          ΔH=-92 kJ·mol1

(1)上述热化学方程式中,不正确的有______________,不正确的理由分别是              _____________________________________________________________________________。

(2)根据上述信息,写出C转化为CO的热化学方程式:______________________。

(3)实验测得H2和C3H8的混合气体共5mol,完全燃烧生成液态水时放热6262.5kJ,则混合气体中H2和C3H8的体积比是                 。

(4)已知:H2O(1)=H2O(g);ΔH=+44.0kJ/mol写出丙烷燃烧生成CO2和气态水的热化学方程式                                       

(5)上述反应中,表示燃烧热的热化学方程式有__________________________________;

表示中和热的热化学方程式有______________。

(6) 已知H—H键能为436 kJ/mol,H—N键能为391kJ/mol,则N≡N键的键能是_____________?

 

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