题目内容

过度排放CO2会造成“温室效应”，为了减少煤燃烧对环境造成的污染，煤的气化是高效、清洁利用煤炭的重要途径。煤综合利用的一种途径如图所示。

（1）已知①C(s) ＋ H2O(g) = CO(g)＋H2(g)      ΔH1＝＋131.3 kJ·mol－1
②C(s) ＋ 2H2O(g) = CO2(g) ＋ 2H2(g) ΔH2＝＋90 kJ·mol－1
则一氧化碳与水蒸气反应生成二氧化碳和氢气的热化学方程式是   ________________________，
（2）用下图原电池装置可以完成过程⑤的转化，该装置b电极的电极反应式是_______________________。

（3）在压强为0.1 MPa条件下，容积为V L的密闭容器中a mol CO与2a mol H2在催化剂作用下反应生成甲醇：
CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)，CO的平衡转化率与温度、压强的关系如下图所示，则：

①p1________p2(填“＞”、“＜”或“＝”)。
②在其他条件不变的情况下，向容器中再增加a mol CO与2a mol H2，达到新平衡时，CO的平衡转化率________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
③在p1下，100 ℃时，CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)反应的平衡常数为________(用含a、V的代数式表示)。
（4）如图表示CO2与H2反应生成CH3OH和H2O的过程中能量(单位为kJ·mol－1)的变化：

关于该反应的下列说法中，正确的是________(填编号)。
A．ΔH＞0，ΔS＞0              B．ΔH＞0，ΔS＜0
C．ΔH＜0，ΔS＜0              D．ΔH＜0，ΔS＞0
（5）为探究反应原理，现进行如下实验，在体积为1 L的密闭容器中，充入1 mol CO2和3 mol H2，一定条件下发生反应：CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)，测得CO2(g)和CH3OH(g)的浓度随时间变化的曲线如图所示：

①从反应开始到平衡，CO2的平均反应速率v(CO2)＝________。
②下列措施中能使化学平衡向正反应方向移动的是________(填编号)。
A．升高温度             B．将CH3OH(g)及时液化移出
C．选择高效催化剂       D．再充入1 mol CO2和3 mol H2
（1） CO(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋H2(g)　ΔH＝－41.3 kJ·mol－1　（2） O2 +4e－ +2H2O = 4OH—　              （3）①＜②    V 2 / a2　　③增大    （4）C　  （5）①0.075 mol/( L·min). ②BD

试题分析：（1）②-①可得：CO(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋H2(g)　ΔH＝－41.3 kJ/mol.. （2）在燃料电池中，通入燃料的电极作负极，通入氧气的电极作正极。a电极是负极，b电极是正极。b电极的电极反应式是O2 +4e－ +2H2O = 4OH—　（3） ①由图可以看出：在温度相同时，转化率P2>P1。根据平衡移动原理：在其它条件不变的情况下。增大压强，化学平衡向气体体积减小的方向移动。即向正反应方向移动。这时反应物的转化率提高。所以P1<P2. ②在其他条件不变的情况下，向容器中再增加a mol CO与2a mol H2。即增大了体系的压强，这时化学平衡向正反应方向移动。故达到新平衡时，CO的平衡转化率增大。③在p1下，100 ℃时，CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)反应的平衡常数为K="C" (CH3OH)/ { C(CO)·C2(H2)} ="(" a/2V)：{(a/2V) ·(a/V)}2=" V" 2 / a2.（4）CO2(g)+3H2（g）CH3OH(g)+CO(g).由图可看出该反应的正反应是放热反应。该反应的正反应是个气体体积减小的放热反应。所以△H<0；△S<0。选项为：C。（5）①从反应开始到平衡，CO2的平均反应速率v(CO2)=（1-0.25）mol/L÷10min="0.075" mol/( L·min). ②A升高温度化学平衡向吸热方向移动。由于该反应的正反应是放热反应所以升高温度化学平衡向逆反应方向移动。B．减小生成物的浓度，化学平衡向正反应方向移动。故将CH3OH(g)及时液化移出可使平衡向正反应方向移动，C．催化剂 对化学平衡无影响。D．达到平衡时若再充入1 mol CO2和3 mol H2，即增大了压强，化学平衡向气体体积减小的方向及正反应方向移动。所以能使化学平衡向正反应方向移动的措施是BD。
练习册系列答案
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（1） 8g液态的CH3OH在氧气中完全燃烧，生成二氧化碳气体和液态水时释放出Q kJ的热量。试写出液态CH3OH燃烧热的热化学方程式                             。
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化学键
H—H
N—H
N≡N
键能/kJ·mol－1
436
391
945
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                                                          。
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（1）已知在常温常压下：

（2）工业上正在研究利用来生产甲醇燃料的方法，该反应为：

在某温度下，将6mol CO2和8molH2充入容积为2L的密闭容器中，8分钟时达平衡状态，H2的转化率为75%。请回答：
②用CH3OH表示该反应在0-8min内的平均反应速率v(CH3OH)=____．
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③若在上述平衡体系中，再充入2mol H2，反应达到平衡后H2的转化率____________75% （填“大于”、“小于”或“等于”）。
（3）一氧化碳与氢气也可以合成甲醇：
①若该反应在恒温恒容条件下进行，下列说法正确的是____；
a．若混合气体的密度不再改变，说明反应已达化学平衡状态
b．反应达到平衡后，通入CH3OH(g)使压强增大，平衡向右移动
c．反应达到平衡后，通入氩气使压强增大，平衡向右移动
d．反应达到平衡后，升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小
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②某温度下，在一个容积为2L的密闭容器中进行该反应，已知此温度下的平衡常数K=50L2/mol2，反应到某时刻测得各组分的物质的量如下：

请比较此时正、逆反应速率的大小：（填“>”、“<”或“=”）
SO2和NOx在化学工业上有重要用途，也是大气污染的主要来源，开发和利用并重，预防和治理并举是当前工业上和环境保护领域研究的主要课题之一。
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①平衡状态由A到B时，平衡常数K(A)     K(B)（填“＞”、“＜”或“＝”）；
②将2．0molSO2和1．0molO2置于10L的密闭容器中，若40s后反应达到平衡，此时体系总压强为0．10MPa，这一段时间内SO2的平均反应速率为                。
该反应的平衡常数为                       。
（2）用CH4催化还原NOx可消除氮的氧化物的污染，例如：CH4(g)＋4NO2(g) ＝ 4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) △H＝-574kJ·mol—1
CH4(g)＋4NO(g) ＝ 2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) △H＝-1160kJ·mol—1
取标准状况下4．48LCH4并使之完全反应：
①若将NO2还原至N2，整个过程中转移电子的物质的量为                  ；
②若还原NO2和NO的混合物，放出的总热量Q的取值范围是              。
（1）在298K时，1mol C2H6 在氧气中完全燃烧生成CO2和液态水，放出热量1558.3kJ。写出该反应的热化学方程式                                        。
（2）利用该反应设计一个燃料电池：用KOH溶液作电解质溶液，多孔石墨作电极，在电极上分别通入乙烷和氧气。通入乙烷气体的电极应为       极（填“正”或“负”），该电极上发生的电极反应式为                                              。
（3）在右图所示实验装置中，石墨棒上的电极反应式为                                      。如果起始时盛有1L pH=5的CuSO4溶液（25℃，CuSO4足量），一段时间后溶液的pH变为1，此时可观察到的现象是                                                                                 。若要使溶液恢复到起始浓度（温度不变，忽略溶液体积的变化），可向溶液中加入         （填物质名称），其质量约为           。

（4）将普通碳钢钉放入“84消毒液”（NaClO溶液）中浸泡一段时间。预期的实验现象是                                              。
（5）为了进一步探究碳钢钉在该消毒液（NaClO）中的腐蚀原理，某同学设计了如图所示实验装置，写出碳（C）极上发生的电极反应式                                      。
已知下列两个热化学方程式
2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)△H=-571．6kJ·mol-1
C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l)△H=-2220．0kJ·mol-1
实验测得氢气和丙烷的混和气体共5mol完全燃烧时放热3847kJ，则混和气体中氢气与丙烷的体积比是（  ）
A．1:3B．3:1C．1:4D．1:1
CO2的固定和利用在降低温室气体排放中具有重要作用，从CO2加氢合成甲醇不仅可以有效缓解减排压力，还是其综合利用的一条新途径。CO2和H2在催化剂作用下能发生反应CO2＋3H2CH3OH＋H2O，测得甲醇的理论产率与反应温度、压强的关系如图所示。请回答下列问题：

（1）提高甲醇产率的措施是                                                      。
（2）分析图中数据可知，在220 ℃、5MPa时，CO2的转化率为                ，再将温度降低至
140℃，压强减小至2MPa，化学反应速率将                （填“增大、减小 或 不变“ 下同），CO2的转化率将                                。
（3）200℃时，将0.100molCO2和0.275molH2充入1L密闭容器中，在催化剂作用下反应达到平衡。若CO2的转化率为25%，则此温度下该反应的平衡常数K＝                。(要求写出算式和计算结果)
（4）已知已知：CO的燃烧热△H＝－283.0KJ/mol、2H2(g)+O2(g)＝2H2O(g)  △H＝－483.6KJ/mol、
CO(g)+2H2(g)＝CH3OH(g) △H＝－90.1KJ/mol，写出CO2与H2合成甲醇的热化学方程式       。

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