题目内容

甲烷作为一种新能源在化学领域应用广泛，请回答下列问题：
(1)高炉冶铁过程中，甲烷在催化反应室中产生水煤气(CO和H2)还原氧化铁，有关反应为：CH4(g)＋CO2(g)=2CO(g)＋2H2(g)　ΔH＝260 kJ·mol－1
已知：2CO(g)＋O2(g)=2CO2(g)　ΔH＝－566 kJ·mol－1
则CH4与O2反应生成CO和H2的热化学方程式为_____________________；
(2)如下图所示，装置Ⅰ为甲烷燃料电池(电解质溶液为KOH溶液)，通过装置Ⅱ实现铁棒上镀铜。

①a处应通入________(填“CH4”或“O2”)，b处电极上发生的电极反应式是________；
②电镀结束后，装置Ⅰ中溶液的pH________(填写“变大”“变小”或“不变”，下同)，装置Ⅱ中Cu2＋的物质的量浓度________；
③电镀结束后，装置Ⅰ溶液中的阴离子除了OH－以外还含有________(忽略水解)；
④在此过程中若完全反应，装置Ⅱ中阴极质量变化12.8 g，则装置Ⅰ中理论上消耗甲烷________L(标准状况下)。

(1)2CH4(g)＋O2(g)=2CO(g)＋4H2(g)　ΔH＝－46 kJ·mol－1
(2)①CH4　O2＋2H2O＋4e－=4OH－　②变小　不变　③CO32—　④0.56

解析

练习册系列答案
相关题目

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
(2)已知：C(s)＋CO2(g)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。

实验测得环己烷(l)、环己烯(l)和苯(l)的标准燃烧热分别为3 916 kJ·mol-1、3 747 kJ·mol-1和3 265 kJ·mol-1,写出这三种物质燃烧时燃烧热的热化学方程式。
(1)环己烷:　_______________________。 
(2)环己烯:　_______________________。 
(3)苯:　_______________________。 

下表中的数据是破坏1 mol物质中的化学键所消耗的能量(kJ):

物质
Cl2
Br2
I2
HCl
HBr
HI
H2
能量/kJ
243
193
151
432
366
298
436
 
根据上述数据回答(1)~(5)题。
(1)下列物质本身具有的能量最低的是　　　　。 
A.H2                    B.Cl2                                C.Br2          D.I2
(2)下列氢化物中,最稳定的是　　　　。 
A.HCl　　　　　B.HBr　　　　　C.HI
(3)X2+H22HX(X代表Cl、Br、I )的反应是吸热反应还是放热反应?答:　______________。 
(4)相同条件下,X2(X代表Cl、Br、I)分别与氢气反应,当消耗等物质的量的氢气时,放出或吸收的热量最多的是　　　　　。 
(5)若无上表中的数据,你能正确回答出问题(4)吗?
答:　　　　　,你的根据是　______________________。 

已知：①将煤转化为水煤气的主要化学反应为C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g)；②C(s)、CO(g)和H2(g)完全燃烧的热化学方程式分别为：
C(s)＋O2(g)=CO2 (g)；ΔH＝－393.5 kJ·mol－1
CO(g)＋1/2O2(g)=CO2(g)；ΔH＝－283.0 kJ·mol－1
H2(g)＋1/2O2(g)=H2O(g)；ΔH＝－242.0 kJ·mol－1
请回答：
(1)根据以上信息，写出CO与水蒸气反应的热化学方程式：____________________________。

(2)如图是根据盖斯定律做出的循环图，根据图的转化关系和热化学方程式计算ΔH3＝________kJ/mol。
请比较ΔH1与ΔH3数值是否可以说明用水煤气做燃料要比直接燃煤放出的热量多________(是或否)原因是___________________________________。
(3)目前煤的运输还主要靠铁路运输和公路运输，你能在所学知识基础上提出缓解铁路和公路运输的方法：____________________________。

(创新预测题)将煤转化为水煤气的主要化学反应为C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g)；C(s)、CO(g)和H2(g)完全燃烧的热化学方程式为：
C(s)＋O2(g)=CO2(g)　ΔH1＝－393.5 kJ·mol－1
H2(g)＋ O2(g)=H2O(g)　ΔH＝－242.0 kJ·mol－1
CO(g)＋ O2(g)=CO2(g)　ΔH＝－283.0 kJ·mol－1
请回答：
(1)根据以上数据，写出C(s)与水蒸气反应的热化学反应方程式：_____________________________。
(2)比较反应热数据可知，1 mol CO(g)和1 mol H2(g)完全燃烧放出的热量之和比1 mol C(s)完全燃烧放出的热量多。甲同学据此认为“煤转化为水煤气可以使煤燃烧放出更多的热量”；乙同学根据盖斯定律做出如图循环图

并据此认为“煤转化为水煤气再燃烧放出的热量与煤直接燃烧放出的热量相等”。
请分析：甲、乙两同学观点正确的是________(填“甲”或“乙”)；判断的理由是
_______________________________________________________。
(3)将煤转化为水煤气作为燃料和煤直接燃烧相比有很多优点，请列举其中的两个优点______________________________________________________

在一只试管中放入几小块镁片，把试管放入盛有25 ℃的饱和石灰水的烧杯中，用胶头滴管滴5 mL盐酸于试管中。试回答下列问题：
（1）实验中产生的现象是________________________________________。
（2）产生上述现象的原因是______________________________________。
（3）写出有关的离子方程式：____________________________________。
（4）由实验推知：MgCl2溶液与H2的总能量________（填“＜”“＞”或“＝”）镁片和盐酸的总能量。

新近出版的《前沿科学》杂志刊发的中国环境科学研究院研究员的论文《汽车尾气污染及其危害》，其中系统地阐述了汽车尾气排放对大气环境及人体健康造成的严重危害。目前降低尾气的可行方法是在汽车排气管上安装催化转化器。NO和CO气体均为汽车尾气的成分，这两种气体在催化转换器中发生反应：2CO(g)＋2NO(g)N2(g)＋2CO2(g) △H=－a kJ·mol-1。
（1）CO2的电子式为          。
（2）已知2NO(g)＋O2(g)=2NO2(g) △H=－b kJ·mol-1；CO的燃烧  热△H=－c kJ·mol-1。书写在消除汽车尾气中NO2的污染时，NO2与CO的可逆反应的热化学反应方程式        。
（3）在一定温度下，将2.0mol NO、2.4mol气体CO通入到固定容积为2L的容器中，反应过程中部分物质的浓度变化如图所示：

①有害气体NO的转化率为          ，0~15min  NO的平均速率v(NO)=          。
②20min时，若改变反应条件，导致CO浓度减小，则改变的条件可能是    （选填序号）。
a．缩小容器体积      b．增加CO的量     c．降低温度      d．扩大容器体积
③若保持反应体系的温度不变，20min时再向容器中充入NO、N2各0.4mol，化学平衡将   移动（选填“向左”、“向右”或“不”）， 移动后在达到平衡时的平衡常数是   。

白磷、红磷是磷的两种同素异形体，在空气中燃烧得到磷的氧化物，空气不足时生成P4O6，空气充足时生成P4O10。
（1）已知298 K时白磷、红磷完全燃烧的热化学方程式分别为P4（s，白磷）＋5O2（g）=P4O10（s）ΔH1＝－2 983.2 kJ·mol－1；P（s，红磷）＋O2（g）=P4O10（s）ΔH2＝－738.5 kJ·mol－1，则该温度下白磷转化为红磷的热化学方程式为________________。
（2）已知298 K时白磷不完全燃烧的热化学方程式为P4（s，白磷）＋3O2（g）=P4O6（s）ΔH＝－1 638 kJ·mol－1。在某密闭容器中加入62 g白磷和50.4 L氧气（标准状况），控制条件使之恰好完全反应。则所得到的P4O10与P4O6的物质的量之比为________，反应过程中放出的热量为________。
（3）已知白磷和PCl3的分子结构如图所示，现提供以下化学键的键能（kJ·mol－1）：P—P 198，Cl—Cl 243，P—Cl 331。

则反应P4（s，白磷）＋6Cl2（g）=4PCl3（s）的反应热ΔH＝________。

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