题目内容

12．氢能是高效、清洁能源，制氢技术的研究开发是氢能利用的必由之路．燃料水蒸气重整法是一种有效、经济、广泛采用的制氢方法，它是通过水蒸气与燃料间的反应来制取氢气的
（1）在催化剂作用下，天然气和水蒸气反应可制得一氧化碳和氢气，已知该反应每制得2g氢气需要吸收6.88×102kJ热量．写出该反应的热化学方程式CH4（g）+H2O（g）=CO（g）+3H2（g）△H=+2.1×103kJ•mol-1或$\frac{1}{3}$CH4（g）+$\frac{1}{3}$H2O（g）=$\frac{1}{3}$CO（g）+H2（g）△H=+6.88×102kJ•mol-1；
（2）CO可继续与水蒸气反应：CO（g）+H2O（g）=CO2（g）+H2（g）△H2=-41.0kJ•mol-1．若将1mol甲烷与足量水蒸气充分反应写出该反应的方程式CH4（g）+2H2O（g）=CO2（g）+4H2（g）；
（3）欲制得较纯净的氢气可将（2）中充分反应后的气体通过足量的烧碱溶液，写出该反应的离子方程式2OH-+CO2=CO32-+H2O；
（4）将（2）的反应放在固定容器中，反应过程中压强怎样变化（填变大，不变，减小）不变．

分析 （1）每制得2g氢气需要吸收6.88×102kJ热量，即生成1mol氢气吸收6.88×102kJ热量，则生成3mol氢气吸收2.1×103   kJ热量，结合物质的状态书写热化学方程式；
（2）由CH4（g）+H2O（g）=CO（g）+3H2（g）、CO（g）+H2O（g）=CO2（g）+H2（g）可知，两式相加得到甲烷与水蒸气反应方程式；
（3）二氧化碳与足量NaOH反应生成碳酸钠和水；
（4）CO（g）+H2O（g）=CO2（g）+H2（g）为反应前后气体体积不变的反应．

解答 解：（1）每制得2g氢气需要吸收6.88×102kJ热量，即生成1mol氢气吸收6.88×102kJ热量，则生成3mol氢气吸收2.1×103   kJ热量，则热化学方程式为CH4（g）+H2O（g）=CO（g）+3H2（g）△H=+2.1×103   kJ•mol-1或$\frac{1}{3}$CH4（g）+$\frac{1}{3}$H2O（g）=$\frac{1}{3}$CO（g）+H2（g）△H=+6.88×102  kJ•mol-1，
故答案为：CH4（g）+H2O（g）=CO（g）+3H2（g）△H=+2.1×103   kJ•mol-1或$\frac{1}{3}$CH4（g）+$\frac{1}{3}$H2O（g）=$\frac{1}{3}$CO（g）+H2（g）△H=+6.88×102  kJ•mol-1；
（2）由CH4（g）+H2O（g）=CO（g）+3H2（g）、CO（g）+H2O（g）=CO2（g）+H2（g）可知，两式相加得到甲烷与水蒸气反应方程式为CH4（g）+2H2O（g）=CO2（g）+4H2（g），
故答案为：CH4（g）+2H2O（g）=CO2（g）+4H2（g）；
（3）二氧化碳与足量NaOH反应生成碳酸钠和水，而氢气不反应，涉及的离子反应为2OH-+CO2=CO32-+H2O，
故答案为：2OH-+CO2=CO32-+H2O；
（4）CO（g）+H2O（g）=CO2（g）+H2（g）为反应前后气体体积不变的反应，则固定容积时，反应过程中压强不变，故答案为：不变．

点评 本题考查反应热与焓变，为高频考点，把握热化学方程式的书写、反应中能量变化为解答的关键，侧重分析与应用能力的考查，注意平衡移动及盖斯定律应用，题目难度不大．

练习册系列答案
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17．下列说法正确的是（　　）
A．标准状况下，单位物质的量的气体所占的体积就叫气体的摩尔体积
B．物质的量是表示一定数目粒子集合体的一个物理量
C．0.012kg的碳中所含的碳原子数就是阿伏伽德罗常数
D．Al原子的摩尔质量为27g，Al3+因少了3个电子，摩尔质量更小
3．偏二甲肼与N2O4是常用的火箭推进剂，二者发生如下化学反应：（CH3）2NNH2（l）+2N2O4（l）═2CO2（g）+3N2（g）+4H2O（g）　（Ⅰ）
（1）反应（Ⅰ）中氧化剂是N2O4．
（2）火箭残骸中常现红棕色气体，原因为：N2O4（g）?2NO2（g）　（Ⅱ）
当温度升高时，气体颜色变深，则反应（Ⅱ）为吸热（填“吸热”或“放热”）反应．
（3）一定温度下，反应（Ⅱ）的焓变为△H．现将1mol N2O4充入一恒压密闭容器中，下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是ad．

若在相同温度下，上述反应改在体积为1L的恒容密闭容器中进行，平衡常数不变（填“增大”“不变”或“减小”），反应3s后NO2的物质的量为0.6mol，则0～3s内的平均反应速率v（N2O4）=0.1mol/（L•s）．
（4）NO2可用氨水吸收生成两种铵盐．其反应方程式为2NH3•H2O+2NO2═NH4NO3+NH4NO2+H2O．
20．硫代硫酸钠（Na2S2O3）可由亚硫酸钠和硫粉通过化合反应制得．已知：Na2S2O3在酸性溶液中不能稳定存在．
（1）某研究小组设计了制备Na2S2O3•5H2O装置和部分操作步骤如下．

Ⅰ．打开K1，关闭K2，向圆底烧瓶中加入足量浓硫酸，加热．
Ⅱ．C中混合液被气流搅动，反应一段时间后，硫粉的量逐渐减少．当C中溶液的pH接近7时即停止C中的反应，停止加热．
Ⅲ．过滤C中的混合液．
Ⅳ．将滤液加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、烘干，得到产品．
①Ⅰ中，圆底烧瓶中发生反应的化学方程式是Cu+2H2SO4（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO4+SO2↑+2H2O．
②Ⅱ中，“当C中溶液的pH接近7时即停止C中的反应”的原因是Na2S2O3在酸性溶液中不能稳定存在．“停止C中的反应”的操作是打开K2，关闭K1．
③Ⅲ中，“过滤”用到的玻璃仪器是（填仪器名称）漏斗、玻璃棒、烧杯．
④装置B中盛放的试剂是（填化学式）NaOH溶液，其作用是在C中的反应停止后，吸收A中产生的多余SO2，防止空气污染．
（2）依据反应2S2O32-+I2=S4O62-+2I-，可用I2的标准溶液测定产品的纯度．取5.5g产品，配制成100mL溶液．取10mL溶液，以淀粉溶液为指示剂，用浓度为0.050mol/L I2的标准溶液进行滴定，相关数据记录如表所示．
编号1234
溶液的体积/mL10.0010.0010.0010.00
消耗I2标准溶液的体积/mL19.9919.9817.1320.03
①判断达到滴定终点的现象是加入最后一滴I2标准溶液后，溶液变蓝，且半分钟内颜色不改变．
②Na2S2O3•5H2O在产品中的质量分数是（计算结果保留1位小数）90.2%．
7．亚氯酸钠（NaClO2）是重要漂白剂，探究小组开展如下实验，回答下列问题：
实验Ⅰ：制取NaClO2晶体按如图装置进行制取．

已知：NaClO2饱和溶液在低于38℃时析出NaClO2•3H2O，高于38℃时析出NaClO2，高于60℃时NaClO2分解成NaClO3和NaCl．
（1）装置C的作用是防止D瓶溶液倒吸到B瓶中；
（2）已知装置B中的产物有ClO2气体，则装置B中反应的方程式为2NaClO3+Na2SO3+H2SO4=2ClO2↑+2Na2SO4+H2O；装置D中反应生成NaClO2的化学方程式为2NaOH+2ClO2+H2O2=2NaClO2+2H2O+O2；反应后的溶液中阴离子除了ClO2-、ClO3-、Cl-、ClO-、OH-外还可能含有的一种阴离子是SO42-；检验该离子的方法是取少量反应后的溶液，先加足量的盐酸，再加BaCl2溶液，若产生白色沉淀，则说明含有SO42-；
（3）如果撤去D中的冷水浴，可能导致产品中混有的杂质是NaClO3和NaCl；
实验Ⅱ：样品杂质分析与纯度测定
（4）测定样品中NaClO2的纯度．测定时进行如下实验：
①准确称取所得亚氯酸钠样品m g于烧杯中，加入适量蒸馏水和过量的碘化钾晶体，再滴入适量的稀硫酸，充分反应（已知：ClO2-+4I-+4H+═2H2O+2I2+Cl-）；将所得混合液配成250mL待测溶液．
②移取25.00mL待测溶液于锥形瓶中，加几滴淀粉溶液，用c mol•L-1 Na2S2O3标准液滴定，至滴定终点．重复2次，测得平均值为V mL（已知：I2+2S2O32-═2I-+S4O62-）．
达到滴定终点时的现象为滴加最后一滴Na2S2O3标准液时，溶液蓝色恰好褪去且半分钟内不复原，说明到达滴定终点．该样品中NaClO2的质量分数为$\frac{226.25cV}{m}$（用含m、c、V的代数式表示）．
17．某研究性学习小组模拟工业生产过程进行试验．请回答下列问题：
（1）用如图所示的装置向500-600℃的铁屑中通入氯气制取无水氯化铁的实验中，实验开始前应如何检查装置的气密性．
（2）用如图所示的装置向炽热铁屑中通入氯化氢制取无水氯化亚铁的实验中，装置A用来制取．若仍用D的装置进行尾气处理，存在的问题是易发生倒吸，缺少防止水蒸汽进入C中装置、通入氯化氢（赶尽装置中的空气）．
若操作不当，制得的FeCl2会含有少量FeCl3．欲制得纯净的FeCl2，在实验操作中应先，再点燃C处的酒精灯．
（3）从明矾[KAl（SO4）2•12H2O]制备Al、K2SO4和H2SO4的流程如下．

①反应①的化学方程式是4KAl（SO4）2•12H2O+3S=2K2SO4+2Al2O3+9SO2↑+48H2O．
②从水浸后的滤液中得到K2SO4晶体的方法是蒸发、结晶．步骤③的化学方程式是2Al2O3$\frac{\underline{\;\;\;\;\;冰晶石\;\;\;\;\;}}{970℃电解}$4Al+3O2↑；．
③焙烧a吨明矾（摩尔质量为b g/mol），若SO2的转化率为96%，可生产质量分数为98%的H2SO4质量为$\frac{216a}{b}$吨（列出计算表达式）．
4．化学学科中的化学平衡、电离平衡、水解平衡和溶解平衡均符合勒夏特列原理．请回答下列问题：
（1）已知：FeO（s）+CO（g）?FeO（s）+CO2（g）是炼铁工业中一个重要反应，其温度与平衡常数K的关系如右表：
T（K）9381100
K0.680.40
①该反应平衡常数的表达式是$\frac{c（C{O}_{2}）}{c（CO）}$．
②在体积固定的密闭容器中该反应达到平衡状态后，升高温度混合气体的平均相对分子质
量减小（填“增大”、“减小”或“不变”）曰该反应正反应是放热反应（填“吸热”或“放热”）．
（2）常温下，下列溶液的浓度均为0.1mol•L-1，测得溶液pH值如下表：
溶质CH3COONaNaHCO3Na2CO3NaClONaCNC6H5ONa
pH8.89.711.610.311.111.3
①由表中数据分析，上述溶质中的阴离子水解程度最小的是CH3COO-（填离子符号）．
②由表中数据分析，0.01mol•L-1的下列溶液，酸性最弱的是C（填编号）．
A、H2CO3　B、HClO　C、C6H5OH　D、CH3COOH
③向氯水中加入少量的碳酸钠，可以增加氯水中HClO的浓度．为什么？Cl2+H2O?H++Cl-+HClO和2H++CO32-═CO2↑+H2O，少量的Na2CO3可以消耗H+使上述平衡正向移动，增大HClO的浓度．（请结合化学反应简要说明）
1．下列说法正确的是（　　）
A．合成氨反应需使用催化剂，说明催化剂可以促进该平衡向生成氨的方向移动
B．常温下，用蒸馏水不断稀释醋酸，溶液中$\frac{c（C{H}_{3}CO{O}^{-}）}{c（C{H}_{3}COOH）}$的值变小
C．反应SiO2（s）+3C（s）=SiC（s）+2CO（g）室温下不能自发进行，则该反应的△H＜0
D．对于Ca（OH）2的沉淀溶解平衡，升高温度，Ca（OH）2的溶解速率增大，Ksp减小
2．工业上利用废铁屑（含少量氧化铝、氧化铁等）生产碱式硫酸铁[Fe（OH）SO4]的工艺流程如下：

已知：部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：
沉淀物Fe（OH）3Fe（OH）2Al（OH）3
开始沉淀2.37.53.4
完全沉淀3.29.74.4
回答下列问题：
（1）加入少量NaHCO3的目的是调节pH，除去溶液中Al3+（使溶液中Al3+生成氢氧化物沉淀），该工艺中“搅拌”的作用是使反应物充分接触，加快反应速率，使反应充分进行．
（2）反应Ⅱ中的离子方程式为Fe2++2H++NO2-=Fe3++NO↑+H2O或Fe2++H2O+NO2-=Fe（OH）2++NO↑+H+，在实际生产中，反应Ⅱ常同时通入O2以减少NaNO2的用量，O2的作用是2H2O+4NO+O2=4HNO3（或2NO+O2=2NO23NO2+H2O=2HNO3+NO）．（用化学方程式表示）
（3）生产中碱式硫酸铁溶液蒸发时需要在常温减压条件下的原因是防止蒸发时温度过高，碱式硫酸铁进一步水解生成Fe（OH）3．
（4）在医药上常用硫酸亚铁与硫酸、硝酸的混合液反应制备碱式硫酸铁．根据我国质量标准，产品中不得含有Fe2+及NO3-．为检验所得产品中是否含有Fe2+，应使用的试剂为D．（填写字母）
A．氯水     B．KSCN溶液     C．NaOH溶液     D．酸性KMnO4溶液．

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