题目内容

（1）2012年伦敦奥运会火炬采用丙烷为燃料。丙烷热值较高，污染较小，是一种优良的燃料。试回答下列问题：

①如图是一定量丙烷完全燃烧生成CO2和1 mol H2O(l)过程中的能量变化图，请在图中的括号内填入“＋”或“－”。
②写出表示丙烷燃烧热的热化学方程式：___________________________________。
③二甲醚(CH3OCH3)是一种新型燃料，应用前景广阔。1 mol二甲醚完全燃烧生成CO2和液态水放出1 455 kJ热量。若1 mol丙烷和二甲醚的混合气体完全燃烧生成CO2和液态水共放出1 645 kJ热量，则混合气体中，丙烷和二甲醚的物质的量之比为________。
（2）盖斯定律认为：不管化学过程是一步完成或分几步完成，整个过程的总热效应相同。试运用盖斯定律回答下列问题：
①已知：H2O(g)=H2O(l)　ΔH1＝－Q1 kJ/mol C2H5OH(g)=C2H5OH(l)　ΔH＝－Q2 kJ/mol
C2H5OH(g)＋3O2(g)=2CO2(g)＋3H2O(g)　ΔH3＝－Q3 kJ/mol
若使46 g液态无水酒精完全燃烧，并恢复到室温，则整个过程中放出的热量为________kJ。
②碳(s)在氧气供应不充足时，生成CO同时还部分生成CO2，因此无法通过实验直接测得反应： C(s)＋O2(g)=CO(g)的ΔH。但可设计实验、利用盖斯定律计算出该反应的ΔH，计算时需要测得的实验数据有________。

（1）①－　②C3H8(g)＋5O2(g)=3CO2(g)＋4H2O(l)　ΔH＝－2 215.0 kJ/mol　③1∶3
（2）①3Q1－Q2＋Q3　②碳和CO的燃烧热

解析

练习册系列答案
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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)　ΔH＝－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作出下列循环图：

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________。
(4)水煤气不仅是优良的气体燃料，也是重要的有机化工原料。CO和H2在一定条件下可以合成：①甲醇；②甲醛；③甲酸；④乙酸。试分析当CO和H2按1：1的体积比混合反应，合成上述________(填序号)物质时，可以满足“绿色化学”的要求，完全利用原料中的原子，实现零排放。

已知化学反应N2＋3H2 2NH3的能量变化如图所示，

(1)1 mol N和3 mol H生成1 mol NH3(g)是________能量的过程(填“吸收”或“释放”)。
(2)由 mol N2(g)和 mol H2(g)生成1 mol NH3(g)过程________(填“吸收”或“释放”)________kJ能量。

工业制硝酸的主要反应为：4NH3（g）+5O2（g）4NO（g）+6 H2O（g）△H。
（1）已知氢气的燃烧热为285．8 kJ/mol。
N2（g）+3H2（g）=2NH3（g） △H=－92．4 kJ/mol;
H2O（1）=H2O（g）△H=+44．0 kJ/mol;
N2（g）+O2（g）=2NO（g）△H=+180．6 kJ/mol。
则上述工业制硝酸的主要反应的△H=                        。
（2）在容积固定的密闭容器中发生上述反应，容器内部分物质的物质的量浓度如下表：

①反应在第2 min到第4 min时，O2的平均反应速率为                  。
②反应在第6 min时改变了条件，改变的条件可能是         （填序号）。
A．使用催化剂     B．升高温度  C．减小压强     D．增加O2的浓度
③下列说法中能说明4NH3（g）+5O2（g）4NO（g）+6 H2 O（g）达到平衡状态的是       （填序号）。
A．单位时间内生成n mol NO的向时，生成n mol NH3
B．条件一定，混合气体的平均相对分子质量不再变化
C．百分含量w（NH3）=w（NO）
D．反应速率v（NH3）：u（O2）：v（NO）：v（H2O）=4：5：4：6
E．若在恒温恒压下容积可变的容器中反应，混合气体的密度不再变化
（3）某研究所组装的CH3OH－O2燃料电池的工作原理如图所示。

①该电池工作时，b口通入的物质为____     。
②该电池正极的电极反应式为：                        。
③以此电池作电源，在实验室中模拟铝制品表面“钝化”处理（装置如图所示）的过程中，发现溶液逐渐变浑浊并有气泡产生，其原因可能是                                  （用相关的离子方程式表示）。

为了提高资源利用率，减少环境污染，化工集团将钛厂、氯碱厂和甲醇厂组成产业链，如图所示。

请填写下列空白。
(1)钛铁矿进入氯化炉前通常采取洗涤、粉碎、烘干、预热等物理方法处理，请从原理上解释粉碎的作用：_______________________________________
已知氯化炉中氯气和焦炭的理论用料物质的量之比为7∶6，则氯化炉中还原剂的化学式是___________________________。
(2)已知：①Mg(s)＋Cl2(g)=MgCl2(s)ΔH＝－641 kJ/mol
②2Mg(s)＋TiCl4(s)= 2MgCl(s)＋Ti(s)ΔH＝－512 kJ/mol
则Ti(s)＋2Cl2(g)=TiCl4(s)　ΔH＝________。
(3)氩气通入还原炉中并不参与反应，通入氩气的作用是___________________________
(4)以甲醇、空气、氢氧化钾溶液为原料，石墨为电极可构成燃料电池。已知该燃料电池的总反应式为2CH3OH＋3O2＋4OH－=2CO32—＋6H2O，该电池中正极上的电极反应式为_________________________________________。
工作一段时间后，测得溶液的pH________(填“减小”、“增大”或“不变”)。

面对目前世界范围内的能源危机，甲醇作为一种较好的可再生能源，具有广泛的应用前景。
（1）已知在常温常压下反应的热化学方程式：
①CO（g）＋2H2（g）  CH3OH（g）　ΔH1＝－90 kJ·mol－1
②CO（g）＋H2O（g）  CO2（g）＋H2（g）ΔH2＝－41 kJ·mol－1
写出由二氧化碳、氢气制备甲醇的热化学方程式：_______________________。
（2）在容积为V L的容器中充入a mol CO与2a mol H2，在催化剂作用下反应生成甲醇，平衡时的转化率与温度、压强的关系如图所示。

①p1________p2（填“大于”、“小于”或“等于”）；
②在其他条件不变的情况下，再增加a mol CO与2a mol H2，达到新平衡时，CO的转化率________（填“增大”、“减小”或“不变”，下同），平衡常数________。
（3）已知在T ℃时，CO（g）＋H2O（g）??CO2（g）＋H2（g）的平衡常数K＝0.32，在该温度下，已知c始（CO）＝1 mol·L－1，c始（H2O）＝1 mol·L－1，某时刻经测定CO的转化率为10%，则该反应________（填“已经”或“没有”）达到平衡，原因是___________________________________________。此时刻v正________v逆（填“>”或“<”）。

Ⅰ.利用化学原理可以对工厂排放的废水、废渣等进行有效检测与合理处理。用乙烯作为还原剂将氮的氧化物还原为N2是燃煤烟气的一种脱硝(除NOx)技术。其脱硝机理如图所示。写出该脱硝过程中乙烯和NO2反应的化学方程式                    。

Ⅱ.(1)如图是1 mol NO2(g)和1 mol CO(g)反应生成CO2和NO过程中的能量变化示意图,若在反应体系中加入催化剂,反应速率增大,E1的变化是   (填“增大”、“减小”或“不变”,下同),ΔH的变化是    。

(2)甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的两种反应原理是①CH3OH(g)+H2O(g)=CO2(g)+3H2(g)ΔH="+49.0" kJ·mol-1;
②CH3OH(g)+O2(g)=CO2(g)+2H2(g)ΔH="-192.9" kJ·mol-1。
又知③H2O(g)=H2O(l) ΔH="-44" kJ·mol-1。
则甲醇蒸气完全燃烧生成液态水的热化学方程式为                    。
写出甲醇质子交换膜燃料电池在酸性条件下的负极反应式:                     。

(1)在焙烧炉中发生反应：
①Fe2O3(s)＋3C(s)2Fe(s)＋3CO(g)　ΔH＝－492.7 kJ·mol－1
②3CO(g)＋Fe2O3(s)2Fe(s)＋3CO2(g)　ΔH＝＋25.2 kJ·mol－1
反应2Fe2O3(s)＋3C(s)4Fe(s)＋3CO2(g)　ΔH＝________kJ·mol－1。
(2)天然气(以甲烷计)在工业生产中用途广泛。甲烷蒸汽转化法制H2的主要转化反应如下：
CH4 (g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)　ΔH＝＋206.2 kJ·mol－1
CH4(g)＋2H2O(g)CO2(g)＋4H2(g)　ΔH＝＋165.0 kJ·mol－1
上述反应所得原料气中的CO能使氨合成催化剂中毒，必须除去。工业上常采用催化剂存在下CO与水蒸气反应生成易除去的CO2，同时又可制得等体积的氢气的方法。此反应称为一氧化碳变换反应，该反应的热化学方程式是_________________________________________。

科学家一直致力于“人工固氮”的方法研究。
(1)合成氨的原理为：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH="-92.4" kJ/mol，该反应的能量变化如图所示。

①在反应体系中加入催化剂，反应速率增大，E2的变化是      (填“增大”、“减小”或“不变”)。
②将0.3 mol N2和0.5 mol H2充入体积不变的密闭容器中，在一定条件下达到平衡，测得容器内气体压强变为原来的，此时H2的转化率为   ；欲提高该容器中H2的转化率，下列措施可行的是          (填选项字母)。

A．向容器中按原比例再充入原料气
B．向容器中再充入一定量H2
C．改变反应的催化剂
D．液化生成物分离出氨
(2)根据最新“人工固氮”的研究报道，在常温、常压、光照条件下，N2在催化剂(掺有少量Fe2O3和TiO2)表面与水发生反应：
2N2(g)+6H2O(l)4NH3(g)+3O2(g)
ΔH="+1" 530 kJ/mol
又知：H2O(l)H2O(g)       ΔH="+44.0" kJ/mol
则2N2(g)+6H2O(g)4NH3(g)+3O2(g) ΔH=     kJ/mol，该反应的化学平衡常数表达式为K        ，控制其他条件不变，增大压强，K值    (填“增大”、“减小”或“不变”)。

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