题目内容

工业上一般在恒容密闭容器中可以采用下列反应合成甲醇：
CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）  ΔH

（1）根据图1请写出合成甲醇的热化学方程式                                    
（热量用E1、E2或E3表示）。
（2）该反应的逆反应速率随时间变化的关系如上图2。t1时改变了某种条件，改变的条件可能是                       。
（3）判断反应达到平衡状态的依据是       (填字母序号，下同)。
A．2v(H2)(逆) =v(CO)(正)
B．混合气体的密度不变
C．混合气体的平均相对分子质量不变
D．CH3OH、CO、H2的浓度都不再发生变化
E．容器内CO、H2、CH3OH的浓度之比为1:2:1  
（4）在一定温度下，若将4a mol H2和2amol CO放入2L的密闭容器中，充分反应后测得CO的转化率为50％，则该反应的平衡常数为         。若此时再向该容器中投入a mol CO、2amol H2和amol CH3OH，判断平衡移动的方向是     （“正向移动”“逆向移动”或“不移动”）；与原平衡相比，CO的物质的量浓度    （填“增大”、“不变”或“减小”）。
（5）某甲烷燃料电池是以熔融碳酸盐为电解质，CH4为燃料，空气为氧化剂，稀土金属材料做电极。为了使该燃料电池长时间稳定运行，电池的电解质组成应保持稳定，电池工作时必须有部分A物质参加循环（见右图）。A物质的化学式是_________；该原电池的负极反应式可表示为                                    。

（1）CO(g) + 2H2(g) CH3OH(g) ΔH=（E1－E3）或－（E3－E1）kJ?mol-1
（2分，没写物质状态不给分，不写单位不扣分）
（2）加压、等倍增加反应物和生成物、增加甲醇浓度、升高温度、使用催化剂等（2分）（任答一个合理答案给分。注：t1时刻不能确认是否平衡）
（3）CD（2分，见错不给分）
（4）（2分）正向移动（2分）增大（1分）
（5）A为CO2（2分）CH4+4CO32-－8e- =5CO2+2H2O （2分）

试题分析：（1）由图中可知，E1为断裂化学键所需要的能量，E3为形成化学键时所释放的能量，故每生成1mol甲醇的反应热为（E1—E3）KJ/mol。
（2）从图2曲线上可以看出，t1时刻前和t1时刻后，逆反应速率瞬间增大，可使反应速率增大的因素有增压、升温、加催化剂和增大物质浓度。
（3）判断反应是否达到平衡的依据是正逆反应速率相等和各物质浓度保持不变。在该反应中，，即，故A项不能说明反应已达到平衡状态；该反应在恒容容器中进行，反应物生成物都是气态，因此气体总质量和总体积一直不变，密度也一直不变，因此B项也不能说明反应达到平衡状态；当物质的质量以克为单位时，平均相对分子质量在数值上等于平均摩尔质量，，因为该反应是一个气体分子数目发生变化的反应，气体的物质的量也会发生变化，只有当反应达到平衡后，气体的物质的量才不再变化，即平均相对分子质量不再变化，因此C项可说明反应达到平衡状态；D项各物质浓度不再变化，反应达到平衡状态；反应达到平衡时，各物质的百分含量一定，物质间的比例一定，但数值不一定是1:2:1，E项不能说明反应达到平衡状态。
（4）反应消耗CO的物质的量：2a×50%=amol。
CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)
初始量：2amol   4amol    0
变化量：amol    2amol    amol
平衡量：amol    2amol    amol

若再向该容器中投入a mol CO、2amol H2和amol CH3OH，相当于增大气体压强，平衡正向移动。与原平衡相比，因为增加了CO的量，但容器容积未变，所以CO的浓度增大。
（5）该电池为甲烷燃料电池，电池总反应为CH4+2O2=CO2+2H2O，电池的电解质为碳酸盐，且电解质溶液组成保持稳定，所以循环的物质应为CO2。燃料电池负极应通入燃料，故负极反应式为：CH4+4CO32-－8e- =5CO2+2H2O。
练习册系列答案
相关题目
海底蕴藏着大量的“可燃冰”。用甲烷制水煤气（CO、H2），再合成甲醇来代替日益供应紧张的燃油。
已知：
① CH4(g)＋H2O (g)＝CO (g)＋3H2(g)     △H1＝+206.2kJ·mol-1
② CH4(g)＋O2(g)＝CO(g)＋2H2(g)        △H2=－35.4 kJ·mol-1
③ CH4 (g)＋2H2O (g)＝CO2 (g)＋4H2(g)   △H3＝+165.0 kJ·mol-1
（1）CH4(g)与CO2 (g)反应生成CO(g)和H2(g)的热化学方程式为           。
（2）从原料、能源利用的角度，分析反应②作为合成甲醇更适宜方法的原因是                            。
（3）水煤气中的H2可用于生产NH3，在进入合成塔前常用[Cu(NH3)2]Ac溶液来吸收其中的CO，防止合成塔中的催化剂中毒，其反应是：
[Cu(NH3)2]Ac + CO + NH3 [Cu(NH3)3]Ac·CO    △H＜0
[Cu(NH3)2]Ac溶液吸收CO的适宜生产条件应是             。
（4）将CH4设计成燃料电池，其利用率更高，装置示意如下图（A、B为多孔性石墨棒）。持续通入甲烷，在标准状况下，消耗甲烷体积VL。

① 0＜V≤44.8 L时，电池总反应方程式为                                      。
② 44.8 L＜V≤89.6 L时，负极电极反应为                                。
③ V="67.2" L时，溶液中离子浓度大小关系为                              。
北京奥运会“祥云”火炬燃料是丙烷（C3H8），亚特兰大奥运会火炬燃料是丙烯（C3H6）。
（1）丙烷脱氢可得丙烯。
已知：C3H8(g) ==CH4(g)＋HCCH(g)＋H2(g)     △H1="156.6" kJ/mol
CH3CHCH2(g)=CH4(g)＋HC CH(g )     △H2="32.4" kJ/mol
则相同条件下，反应C3H8(g) ==CH3CH CH2(g)＋H2(g)的△H=       kJ/mol。
（2）以丙烷为燃料制作新型燃料电池，电池的正极通入O2和CO2，负极通入丙烷，电解质是熔融碳酸盐。电池总反应方程式为                                ；放电时CO32－移向电池的               （填“正”或“负”）极。
（3）碳氢化合物完全燃烧生成CO2和H2O。常温常压下，空气中的CO2溶于水，达到平衡时，溶液的pH=5.60，c(H2CO3)=1.5×10-5 mol/L。若忽略水的电离及H2CO3的第二级电离，则H2CO3HCO3－＋H＋的平衡常数K1=            。（已知10-5.60=2.5×10-6）
（4）常温下，0.1 mol/LNaHCO3溶液的pH大于8，则溶液中c(H2CO3)   c(CO32－)（填“＞”、“=”或“＜”），原因是                                              
                                           （用离子方程式和必要的文字说明）。
Ⅰ.电离平衡常数（用K表示)的大小可以判断电解质的相对强弱。25℃时，有关物质的电离平衡常数如下表所示：
化学式
HF
H2CO3
HClO
电离平衡常数
（K）
7.2×10-4
K1=4.4×10-7
K2=4.7×10-11
3.0×10-8
 
（1）物质的量浓度均为0.1mol/L的下列四种溶液：①Na2CO3溶液 ②NaHCO3溶液 ③NaF溶液 ④NaClO溶液。依据数据判断pH由大到小的顺序是______________。
（2）25℃时，在20mL0.1mol·L—1氢氟酸中加入VmL0.1mol·L—1NaOH溶液，测得混合溶液的pH变化曲线如图所示，下列说法正确的是_______。

A．pH＝3的HF溶液和pH＝11的NaF溶液中，由水电离出的c(H+)相等
B．①点时pH＝6，此时溶液中，c(F－)－c(Na+)＝9.9×10-7mol/L
C．②点时，溶液中的c(F－)＝c(Na+)
D．③点时V＝20mL，此时溶液中c(F－)<c(Na+)＝0.1mol·L—1
（3）已知25℃时，①HF(aq)+OH－(aq)＝F－(aq)+H2O(l)  ΔH＝-akJ·mol—1，
②H+(aq)+OH－(aq)＝H2O(l)        ΔH＝-bkJ·mol—1，
氢氟酸的电离方程式及热效应可表示为________________________。
（4）长期以来，一直认为氟的含氧酸不存在。1971年美国科学家用氟气通过细冰末时获得HFO，其结构式为H—O—F。HFO与等物质的量的H2O反应得到HF和化合物A，则每生成1molHF转移_______mol电子。
Ⅱ.氯化硫酰（SO2Cl2）主要用作氯化剂。它是一种无色液体，熔点–54.1℃，沸点69.1℃。氯化硫酰可用干燥的二氧化硫和氯气在活性炭催化剂存在下反应制取：
SO2(g)＋Cl2(g)SO2Cl2(l)  △H＝–97.3kJ·mol—1
（1）试写出常温常压下化学平衡常数K的表达式：K=_________________；
（2）对上述反应，若要使化学平衡常数K增大，化学反应速率v正也增大，可采取的措施是_____（选填编号）。
a．降低温度                   b．移走SO2Cl2
c．增加反应物浓度             d．无法满足上述条件
（3）下列描述中能说明上述反应已达平衡的是____________（选填编号）。
a．υ(Cl 2)＝υ(SO2)               b．容器中气体压强不随时间而变化 
c．c(Cl 2) : c(SO2)＝1:1           d．容器中气体颜色不随时间两变化
（4）300℃时，体积为1L的密闭容器中充入16.20g SO2Cl2，达到平衡时容器中含SO2 7.616g。若在上述中的平衡体系中，再加入16.20g SO2Cl2，当再次达平衡时，容器中含SO2的质量范围是________________________。
目前工业上有一种用CO2来生产燃料甲醇的方法，可以将CO2变废为宝。
（1）已知在常温常压下：
①2CH3OH(l)+3O2(g)= 2CO2(g)+4H2O(g)           △H= _1275.6 kJ·mol-1
②2CO(g)+ O2(g)= 2CO2(g)                     △H= _556.0 kJ·mol-1
③H2O(l) = H2O(g)                             △H="+" 44.0 kJ·mol-1
写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式                         。
（2）某同学利用甲醇燃料电池为电源，设计了一种电解法制取Fe(OH)2的实验装置（如图），通电后，溶液中产生大量的白色沉淀，且较长时间不变色。则电源中a极为  极（填“正”或“负”），其电极反应式为                        。装置上端A极电极材料是    （填化学式），B电极上的电极反应式为                  。

（3）将不同量的CO(g)和H2O(g)分别通入体积为2L的恒容密闭容器中，进行反应：CO(g) +H2O(g) CO2(g) + H2(g)，得到如下三组数据：
实验组
温度/℃
起始量/mol
平衡量/mol
达到平衡所需时间/min
H2O
CO
CO2
1
650
2
4
1.6
5
2
900
1
2
0.4
3
3
900
1
2
0.4
1
 
①该反应的正反应为        （填“吸”或“放”）热反应。
②实验1中，以v(H2)表示的平均反应速率为              。
③900℃时，按CO(g)、H2O(g)、CO2(g) 和H2(g)的物质的量分别是0.8mol、1.0mol、0.6 mol和0.8 mol分别加入该容器，则此时反应的v(正)   v(逆)（填“＞”“＜”或“＝”中之一）。
④实验3跟实验2相比，改变的条件可能是                 。
有关说法正确的是
A．CaCO3(s)=CaO(s)＋CO2(g)室温下不能自发进行，说明该反应的△H＜0
B．镀铜铁制品镀层受损后，铁制品比受损前更容易生锈
C．N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) △H＜0，其他条件不变时升高温度，反应速率Ｖ(H2)和氢气的平衡转化率均增大
D．水的离子积常数Kw随着温度的升高而增大，说明水的电离是放热反应
（7分）氮是地球上含量丰富的一种元素，氮元素的单质及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用。
（1）根据右侧能量变化示意图，请写出NO2和CO反应的热化学方程式              。

（2）在固定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：
N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H < 0 ，其平衡常数K与温度T的关系如下表：
T/K
298
398
498
平衡常数K
4.1×106
K1
K2
 
①该反应的平衡常数表达式：K=           
②试判断K1      K2（填写“>”，“=”或“<”）
③下列各项能说明该反应已达到平衡状态的是       （填字母）
a．容器内N2、H2、NH3的浓度之比为1∶3∶2
b．v(N2)正 = 3v(H2)逆
c．容器内压强保持不变
d．混合气体的密度保持不变
（3）对反应N2O4(g)2NO2(g) △H > 0 ，在温度分别为T1、T2时，平衡体系中NO2的体积分数随压强变化曲线如右图所示，下列说法正确的是           。

a．A、C两点的反应速率：A＞C    
b．A、C两点的化学平衡常数：A＞C
c．A、C两点N2O4的转化率：A＞C
d．由状态B到状态A，可以用加热的方法
（14分）1773年，伊莱尔·罗埃尔（Hilaire Rouelle）发现尿素。1828年，弗里德里希·维勒首次使用无机物质氰酸钾[KCNO]与硫酸铵人工合成了尿素[CO(NH2)2]。
（1）维勒合成尿素的化学反应方程式为                       。
（2）工业上尿素是由CO2和NH3在一定条件下合成，其反应方程式为                      当氨碳比的转化率随时间的变化关系如图1所示。
①A点速率v逆（CO2）      点速率为V正（CO2）（填“大于”、“小于”或“等于”）
②NH3的平衡转化率为                   。

（3）人工肾脏可用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素，原理如图2。
①电源的负极为         （填“A”或“B”）。
②阴极室中发生的电极反应式为               
③电解结束后，阴极室溶液的pH与电解前相比将       (填“增大”、“减小”、“不变”)若两极共收集到气体11.2L（标准状况），则除去的尿素为       g（忽略气体的溶解）。
（8分）某有机物A由C、H、O三种元素组成，90克A完全燃烧可生成132克CO2和54克H2O。试求：
（1）该有机物的最简式                      。
（2）若符合该最简式的A物质可能不止一种，则它们之间的关系         （填序号）
A．一定互为同系物                        B．一定互为同分异构体
C．等质量的它们完全燃烧耗氧量相同         D．等物质的量的它们完全燃烧耗氧量相同
（3）若A是具有水果香味的液体，可发生水解反应，写出A与NaOH溶液反应的化学方程式
                                            。
（4）若A的相对分子质量为180，能发生银镜反应，也能发生酯化反应，则A的结构简式为_______________.

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