题目内容

已知2H2（g）+O2（g）═2H2O（l）△H=-571.6kJ?mol-1   CO（g）+
1
2
O2（g）=CO2（g）△H=-283kJ?mol-1
某H2和CO的混合气体完全燃烧时放出113.74kJ热量，同时生成3.6g液态水，求原混合气体中H2和CO的物质的量．
水的物质的量为
3.6g
18g/mol
=0.2mol，
由2H2+O2═2H2O可知，n（H2）=n（H2O）=0.2mol，
由2H2（g）+O2（g）═2H2O（l）△H=-571.6kJ?mol-1可知，0.2molH2燃烧放出的热量为57.16KJ，
则CO燃烧放出的热量为113.74KJ-57.16KJ=56.58KJ，
设混合气体中CO的物质的量为x，则
 CO（g）+
1
2
O2（g）=CO2（g）△H=-283kJ?mol-1
  1                             283KJ
  x                             56.58KJ
1
x
=
283KJ
56.58KJ
，解得x=0.2mol，即n（CO）=0.20mol，
答：原混合气体中H2和CO的物质的量均为0.2mol．
练习册系列答案
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已知2H2（g）+O2（g）═2H2O（l）△H=-571.6kJ/mol，蒸发1mol H2O（l）需要吸收的能量为44kJ，其他相关数据如下表：则表中a为（　　）
  H-H O═O H-O
键能（kJ/mol） 436.4 a 462.8
A、185.2B、224.0
C、518.8D、494
利用光能和光催化剂，可将CO2和H2O（g）转化为CH4和O2．紫外光照射时，在不同催化剂（Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ）作用下，CH4的产量随光照时间的变化如图1所示．精英家教网
（1）在O?30小时内，CH4的平均生成速率v（Ⅰ）、v（Ⅱ）和v（Ⅲ）由大到小的顺序为
 
；反应开始后的15小时内，在第
 
种催化剂的作用下，收集的CH4最多．
（2）将所得CH4与H2O（g）通入聚焦太阳能反应器，发生反应CH4（g）+H2O（g）?CO（g）+3H2（g）；△H=+206kJ．mol-1．将等物质的量的CH4和H2O（g）充入1L恒容密闭容器，某温度下反应达到平衡，此时测得CO的物质的量为O.10mol，CH4的平衡转化率为91%，则此温度下该反应的平衡常数为
 
 （计算结果取整数）．
（3）该反应产生的CO和H2可用来合成可再生能源甲醇，已知CO（g）、CH3OH（l）的燃烧热△H分别为-283.0kJ?mol-1和-726.5kJ?mol-1，则CH3OH（l）不完全燃烧生成CO（g）和H2O（l）的热化学方程式为
 
．
（4）工业上常利用反应CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g），△H＜0合成甲醇，在230℃?270℃最为有利．为研究合成气最合适的起始组成比n（H2）：n（CO），分别在230℃、250℃和270℃进行实验，结果如图2．
①270℃的实验结果所对应的曲线是
 
 （填字母）；
②230℃时，工业生产适宜釆用的合成气组成n（H2）：n（CO）的比值范围是
 
 （填字母）．
A.1?1.5   B.2.5?3  C.3.5?4.5
（5）某同学以石墨为电极，以KOH溶液为电解质设计甲醇燃料电池，其负极的电极反应式为
 
．
已知2H2(g)+O2(g)2H2O(l)  ΔH=-571.6 kJ·mol-1；

CO(g)+ O 2(g) CO2(g)  ΔH=-282.9 kJ·mol-1。

某H2和CO的混合气体完全燃烧时放出113.74 kJ热量，同时生成3.6 g液态水，则原混合气体的H2和CO的物质的量之比(    )

A.2∶1               B.1∶2                C.1∶1                 D.2∶3

（14分）甲烷可制成合成气（CO、H2），再制成甲醇，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）从原料选择和能源利用角度，比较方法①和②，为合成甲醇，用甲烷制合成气的适宜方法为            （填序号），其原因是            。

（3）合成气中的H2可用于生产NH3，在进入合成塔前常用Cu(NH3)2Ac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)2Ac + CO + NH3  [Cu(NH3)3]Ac·CO  △H＜0

Cu(NH3)2Ac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，装置示意如右图（A、B为多孔性碳棒）。持续通入甲烷，在标准状况下，消耗甲烷体积VL。

         ① O<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             。

 

（14分）

I．我国即将建成自己的载人空间站。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。

⑴某种电化学装置可实现如下转化：2CO2=2CO+O2，CO可用作燃料。已知该反应的某极反应为：4OH-－4e-=O2↑+2H2O，则另一极反应为：            。

⑵有人提出，可以设计某温度下的反应：2CO=2C+O2（△H>O、△S<O）来消除CO的污染。请你判断该温度下上述反应是否能发生并说明理由是                 。

Ⅱ.大气固氮属于自然固氮，合成氨是目前人工固氮的主要方法。科学家一直致力“人工固氮”新方法的研究。

⑴有关大气固氮(以N2+O2    2NO为例)、人工固氮(以N2+3H2  2NH3为例)反应的平衡常数的值如下表。

反应

N2+02 2NO        

N2+3H22NH3

温度/℃

 27

2000

100

400

K

 3.84×10-31

 0.1

3.4×109

2.0x104

下列说法正确的是            。(填字母)

a．大气固氮与人工固氮都是放热反应

b．人类模拟大气固氮无现实意义

c．寻找在常温下合成氨的高效催化剂是目前人工固氮的新方向

d．在常温下，人工固氮非常容易进行

⑵已知：N2(g)+3H2(g)  2NH3(g)     =-92.4kJ·mol-1

2H2(g)+02(g)=2H20(1)         =-571.6 kJ·mol-1

据报道，在常温、常压、光照、催化剂的条件下，N2可以与水反应，则反应 N2(g)+3H20(1)=2NH3(g)+3／2O2(g)的=           KJ·mol-1。

⑶某研究小组在673 K、30 MPa下，在体积为的密闭容器中进行反应：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)，其 (H2)和 (NH3)随时间变化的关系如图所示。

①下列叙述正确的是            。(填字母)

  A．点a的正反应速率比点b的大

B．点c处反应达到化学平衡状态

C．若t3时由673 K升至773 K，则 (H2)将增大

②从开始到平衡时反应的平均速率(以H2的浓度变化表示) (H2)=               。

③若开始时 (N2)= (H2)，则反应的平衡常数=             (用代数式表示)。

 

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