题目内容

人们已经研制出以丙烷为燃料的新型燃料电池，电解质为熔融碳酸盐，电池总反应方程式为：C3H8+5O2=3CO2+4H2O。
（1）已知：2C3H8（g）+7O2（g）=6CO（g）+8H2O（l）
C（s）+O2（g）=CO2（g）            
2C（s）+O2（g）=2CO（g）           
则反应C3H8（g）+5O2（g）=3CO2（g）+4H2O（1）的△H___________________。. 
（2）该电池的正极通入O2和CO2，负极通入丙烷，则正极的电极反应式为_________________，电池工作时CO32—移向_____________极。
（3）用该电池电解1L 1 mol·L—1的AgNO3溶液，此电解池反应的化学方程式为______________________；当该电池消耗0.005molC3H8时，所得溶液的pH为__________（溶液体积变化忽略不计）
（1）—2221.5kJ·mol—1（2分，无单位或单位写错不给分）
（2）O2+2CO2+4e— =2CO32—（2分）负（1分）  
（3）4AgNO3+2H2O4Ag+O2↑ +4HNO3（2分，不写反应条件或不配平不给分）  1（2分）

试题分析：（1）根据方程式先后顺序设分别为①、②、③，，得到方程式C3H8（g）+5O2（g）=3CO2（g）+4H2O（1）；反应热也按照上式计算△H==—2221.5kJ·mol—1。
（2）氧气在正极反应，O2+2CO2+4e—=2CO32—，原电池中阴离子向负极移动；
（3）电解硝酸银，是放氧生酸型，4AgNO3+2H2O4Ag+O2↑ +4HNO3；当该电池消耗0.005molC3H8时，转移电子是0.1mol，生成0.1molH+，氢离子浓度为0.1mol/L，pH为1。
练习册系列答案
相关题目
化学反应原理在工业生产中具有十分重要的意义。
（1）工业生产可以用NH3（g）与CO2（g）经过两步反应生成尿素，两步反应的能量变化示意图如下：

则NH3（g）与CO2（g）反应生成尿素的热化学方程式为                  。
（2）已知反应Fe(s) +CO2(g) FeO(s) +CO(g) ΔH ="a" kJ/mol
测得在不同温度下，该反应的平衡常数K随温度的变化如下：

①该反应的化学平衡常数表达式K=            ，a           0（填“>”、“<”或“=”）。在500℃ 2L密闭容器中进行反应，Fe和CO2的起始量均为4 mol，则5 min后达到平衡时CO2的转化率为              ，生成CO的平均速率v(CO)为             。
②700℃反应达到平衡后，要使该平衡向右移动，其他条件不变时，可以采取的措施有    
（填字母）。
A．缩小反应器容积B．增加Fe的物质的量
C．升高温度到900℃D．使用合适的催化剂
（11分）研究燃料的燃烧和对污染气体产物的无害化处理，对于防止大气污染有重要意义。
（1）将煤转化为清洁气体燃料：
已知：H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g) H= ?241．8kJ/mol 
C(s)+1/2O2(g)=CO(g)  H= ?110．5kJ/mol
写出焦炭与水蒸气反应制H2和CO的热化学方程式                         。
（2）一定条件下，在密闭容器内，SO2被氧化成SO3的热化学方程式为：2SO2(g)+O2(g)  2SO3(g)；
△H=?a kJ/mo1，在相同条件下要想得到2akJ热量，加入各物质的物质的量可能是            
A．4mo1 SO2和2mol O2　　　　　 B．4mol SO2、2mo1 O2和2mol SO3
C．4mol SO2和4mo1 O2　　　     D．6mo1 SO2和4mo1 O2
（3）汽车尾气中NOx和CO的生成及转化：
①已知气缸中生成NO的反应为：N2(g)+O2(g)  2NO(g) H＞0
在一定温度下的定容密闭容器中，能说明此反应已达平衡的是          
A．压强不变                   B．混合气体平均相对分子质量不变
C．2v正(N2)＝v逆(NO)           D． N2的体积分数不再改变
②汽车燃油不完全燃烧时产生CO，有人设想按下列反应除去CO：2CO(g)=2C(s)+O2(g) H＞0，
简述该设想能否实现的依据                                                             。
（4）燃料CO、H2在一定条件下可以相互转化：CO(g)＋H2O(g)  CO2(g)＋H2(g)。在420℃时，平衡常数K=9。若反应开始时，CO、H2O的浓度均为0．1mol/L，则CO在此反应条件下的转化率为              。
(1)CH4(g )+2O2(g )=CO2(g )+2H2O(g )    ΔH=-802.3kJ/mol
该热化学反应方程式的意义是_____________________________________。
(2)已知2g乙醇完全燃烧生成液态水放出Q kJ的热量，写出表示乙醇燃烧热的热化学方
程式：____________________________________________________________.
(3)已知拆开1mol H-H键，1mol N-H键，1mol 键分别需要的能量是436kJ、391KJ、946kJ，则N2与H2反应生成1mol NH3(g)的热化学方程式是___________________.
(4)依据盖斯定律可以对某些难以通过实验直接测定的化学反应的焓变进行推算。
已知：C(石墨，s)+O2(g)=CO2(g)       ΔH=-393.5kJ/mol   ①
2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)               ΔH=-571.6kJ/mol   ②
2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l)   ΔH=-2599kJ/mol   ③
根据盖斯定律，计算298K时由C（石墨，s）和H2(g)生成1mol C2H2(g)反应的焓变：
____________________________.
研究NO2、SO2 、CO等大气污染气体的测量及处理具有重要意义。
（1）I2O5可使H2S、CO、HC1等氧化，常用于定量测定CO的含量。已知：
2I2(s)+5O2(g)＝2I2O5(s)         △H＝－75.56  kJ·mol－1
2CO(g)+O2(g)＝2CO2(g)       △H＝－566.0  kJ·mol－1
写出CO(g)与I2O5(s)反应生成I2(s)和CO2(g)的热化学方程式：                                     。
（2）一定条件下，NO2与SO2反应生成SO3和NO两种气体：NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)将体积比为1∶2的NO2、SO2气体置于密闭容器中发生上述反应，下列能说明反应达到平衡状态的是                     。
a．体系压强保持不变
b．混合气体颜色保持不变
c．SO3和NO的体积比保持不变
d．每消耗1molSO2的同时生成1molNO
测得上述反应平衡时NO2与SO2体积比为1∶6，则平衡常数K＝                 。
（3）从脱硝、脱硫后的烟气中获取二氧化碳，用二氧化碳合成甲醇是碳减排的新方向。将CO2转化为甲醇的热化学方程式为：CO2  (g)＋3H2(g)  CH3OH(g)＋H2O(g)   △H3
①取五份等体体积CO2和H2的的混合气体 （物质的量之比均为1：3），分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中，发生上述反应，反应相同时间后，测得甲醇的体积分数φ(CH3OH) 与反应温度T的关系曲线如图所示，则上述CO2转化为甲醇反应的△H3                     0（填“＞”、“＜”或“＝”）。

②在容积为1L的恒温密闭容器中充入1molCO2和3molH2，进行上述反应。测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如下左图所示。若在上述平衡体系中再充0.5molCO2和1.5mol水蒸气（保持温度不变），则此平衡将                       移动（填“向正反应方向”、“不”或“逆反应方向”）。
         
③直接甲醇燃料电池结构如上右图所示。其工作时负极电极反应式可表示为                      。
(14分)CO2是一种主要的温室气体，研究CO2的利用对促进低碳社会的构建具有重要的意义。
（1）金刚石和石墨燃烧反应中的能量变化如图所示。

①在通常状况下，金刚石和石墨中，      （填“金刚石”或“石墨”）更稳定，石墨的燃烧热为      kJ·mol－1。
②石墨与CO2反应生成CO的热化学方程式：                                   。
（2）采用电化学法可将CO2转化为甲烷。试写出以氢氧化钾水溶液作电解质时，该转化的电极反应方程式                   。
（3）CO2为原料还可合成多种物质。工业上常以CO2(g) 与H2(g)为原料合成乙醇。
①已知：H2O(l)=H2O(g) △H=+44kJ·mol－1
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H=－41.2kJ·mol－1
2CO(g)+4H2 (g) CH3CH2OH(g)+H2O(g) △H= －256.1kJ·mol－1。
则：2CO2(g)+6H2(g)  CH3CH2OH(g)+3H2O(l) △H=        。
②下图是一种以烟道气为原料合成乙醇的工作原理示意图。

对上述流程的分析，下列说法正确的是        。
A．该流程至少包含4种形式的能量转化
B．装置X中阴极反应为：2H2O－4e－=4H++O2↑
C．合成塔中生成乙醇的反应是化合反应
D．流程设计体现了绿色化学思想
③如图所示是一种酸性燃料电池酒精检测仪，具有自动吹气流量侦测与控制的功能，非常适合进行现场酒精检测。该电池负极的电极反应为                。
分析能量变化示意图，下列选项正确的是
A．S（s，单斜）+O2（g）=SO2（g）△H ="+297.16" kJ?mol-1
B．S（s，单斜）+O2（g）=SO2（g）△H ="-296.83" kJ?mol-1
C．S（s，正交）+O2（g）=SO2（g）△H ="-296.83" kJ?mol-1
D．单斜硫比正交硫更稳定
2013年初，雾霾天气多次肆虐天津、北京等地区。其中，燃煤和汽车尾气是造成空气污染的原因之一。
（1）汽车尾气净化的主要原理为：2NO(g) + 2CO(g)2CO2(g)+ N2(g)。△H＜0
①该反应平衡常数表达式                        
②若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行，下列示意图正确且能说明反应在进行到t1时刻达到平衡状态的是               （填代号）。

（2）直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题。
煤燃烧产生的烟气含氮的氧化物，用CH4催化还原NOX可以消除氮氧化物的污染。
已知：CH4(g)+2NO2(g)＝N2(g)＋CO2(g)+2H2O(g)　△H＝－867 kJ/mol
2NO2(g)N2O4(g)  △H＝－56.9 kJ/mol
H2O(g) ＝ H2O(l)  ΔH ＝ －44.0 kJ／mol
写出CH4催化还原N2O4(g)生成N2和H2O(l)的热化学方程式：                             。
（3）甲烷燃料电池可以提升能量利用率。下图是利用甲烷燃料电池电解100mL1mol/L食盐水,电解一段时间后，收集到标准状况下的氢气2.24L（设电解后溶液体积不变）.
①甲烷燃料电池的负极反应式：                                          。
②电解后溶液的pH=        (忽略氯气与氢氧化钠溶液反应)
③阳极产生气体的体积在标准状况下是       L
近年来，以天然气等为原料合成甲醇的难题被一一攻克，极大地促进了甲醇化学的发展。
（1）与炭和水蒸气的反应相似，以天然气为原料也可以制得CO和H2，该反应的化学方程式为_________。
（2）合成甲醇的一种方法是以CO和H2为原料，其能量变化如图所示：

由图可知，合成甲醇的热化学方程式为________________________________________。
（3）以CO2为原料也可以合成甲醇，其反应原理为：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)
①在lL的密闭容器中，充入1molCO2和3molH2，在500℃下发生反应，测得CO2(g)和CH3OH(g)的浓度随时问变化如图所示：

则下列说法正确的是_________________(填字母)；
A．3min时反应达到平衡
B．0～10min时用H2表示的反应速率为0．225mol·-1·min-1
C．CO2的平衡转化率为25％
D．该温度时化学平衡常数为（mol/L）－2
②在相同温度、相同容积的3个密闭容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温、恒容，测得反应达到平衡时的有关数据如下：
容器
容器1
容器2
容器3
反应物投入量（始态）
1molCO2、3molH2
0.5molCO2、1.5molH2
1molCH3OH、1molH2O
CH3OH的平衡浓度/mol?L-1
c1
c2
c3
平衡时体系压强/Pa
p1
p2
p3
 
则下列各量的大小关系为c1___________c3，p2_________p3(填“大于”、“等于”或“小于”)。
（4）近年来，甲醇燃料电池技术获得了新的突破，如图所示为甲醇燃料电池的装置示意图。电池工作时，分别从b、c充入CH3OH、O2，回答下列问题：

①从d处排出的物质是___________，溶液中的质子移向电极__________(填“M”或“N”)；
②电极M上发生的电极反应式为__________________________。

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