题目内容
20．利用CO2以制取甲醇，有关化学反应如下：①CO2（g）+3H2（g）═CH3OH（g）+H2O（g）△H1=-178kJ•mol-1
②2CO（g）+O2（g）═2CO2（g）△H2=-41.2kJ•mol-1
③2H2（g）+O2（g）═2H2O（g）△H3=-483.6kJ•mol-1
已知反应①中相关的化学键键能数据如下：
| 化学键 | C-C | C-H | H-H | C-O | H-O |
| 键能/kJ•mol-1 | 348 | 413 | 436 | 358 | 463 |
| A． | 1550+43.2kJ•mol-1 | B． | 750-43.2kJ•mol-1 | ||
| C． | 1550+86.4kJ•mol-1 | D． | 750+43.2kJ•mol-1 |
分析 根据反应焓变=反应物键能之和-生成物键能之和计算，二氧化碳为直线型结构，分子中存在两个碳氧双键，二氧化碳的电子式为
；结构式为O=C=O，设C═O的键能为x，依据①求算断开1molC═O需要吸收的能量，根据已知方程式构建目标方程式，根据盖斯定律求算CO（g）+2H2（g）═CH3OH（g）的反应热．
解答 解：二氧化碳为直线型结构，分子中存在两个碳氧双键，二氧化碳的电子式为；结构式为O=C=O，设C═O的键能为x，①CO2（g）+3H2（g）═CH3OH（g）+H2O（g）△H1=-178kJ•mol-1，反应焓变△H=反应物键能之和-生成物键能之和=2x+3×436-（3×413+358+463）-（2×463）=-178kJ，解得x=750kJ，即断开1molC═O需要吸收的能量为750kJ，
已知①CO2（g）+3H2（g）═CH3OH（g）+H2O（g）△H1=-178kJ•mol-1
②2CO（g）+O2（g）═2CO2（g）△H2=-41.2kJ•mol-1
③2H2（g）+O2（g）═2H2O（g）△H3=-483.6kJ•mol-1
将①+（②-③）×$\frac{1}{2}$得：CO（g）+2H2（g）═CH3OH（g）根据盖斯定律可得△H=（-178kJ•mol-1）+[（-41.2kJ•mol-1）-（-483.6kJ•mol-1）]×$\frac{1}{2}$=+43.2kJ•mol-1，
故选D．
点评 本题考查了焓变的计算应用，掌握反应焓变为反应物键能之和-生成物键能之和是解题关键，注意二氧化碳的结构，题目难度不大．
练习册系列答案
相关题目
6．下列叙述中正确的是（ ）
| A． | 除零族元素外，短周期元素的最高化合价在数值上等于该元素所属的族序数 | |
| B． | ⅦA族元素其简单阴离子的核外电子层数等于该元素所在的周期数 | |
| C． | 除短周期外，其他周期均有18种元素 | |
| D． | X2+的核外电子数目为18，则X在第三周期第ⅡA族 |
8．CH4、H2、C都是优质的能源物质，它们燃烧的热化学方程式为：
①CH4（g）+2O2（g）═CO2（g）+2H2O（l）△H=-890.3kJ•mol-1
②2H2（g）+O2（g）═2H2O（l）△H=-571.6kJ•mol-1
③C（s）+O2（g）═CO2（g）△H=-393.5kJ•mol-1
（1）在深海中存在一种甲烷细菌，它们依靠酶使甲烷与O2作用产生的能量存活，甲烷细菌使1mol甲烷生成CO2气体与液态水，放出的能量=（填“＞”“＜”或“=”）890.3kJ．
（2）甲烷与CO2可用于合成合成气（主要成分是一氧化碳和氢气）：CH4+CO2═2CO+2H2，1g CH4完全反应可释放15.46kJ的热量，则：
①能表示该反应过程中能量变化的是（图1）D（填字母）．
②若将物质的量均为1mol的CH4与CO2充入某恒容密闭容器中，体系放出的热量随着时间的变化如图2所示，则CH4的转化率为63%．
（3）C（s）与H2（g）不反应，所以C（s）+2H2（g）═CH4（g）的反应热无法直接测量，但通过上述反应可求出C（s）+2H2（g）═CH4（g）的反应热△H=-74.8kJ•mol-1．
（4）目前对于上述三种物质的研究是燃料研究的重点，下列关于上述三种物质的研究方向中可行的是C（填字母）．
A．寻找优质催化剂，使CO2与H2O反应生成CH4与O2，并放出热量
B．寻找优质催化剂，在常温常压下使CO2分解生成碳与O2
C．寻找优质催化剂，利用太阳能使大气中的CO2与海底开采的CH4合成合成气（CO、H2）
D．将固态碳合成为C60，以C60作为燃料
（5）工业上合成甲醇的反应：CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）△H=-90.8kJ•mol-1，若在温度相同、容积均为2L的3个容器中，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如表：
①下列不能说明该反应在恒温恒容条件下已达化学平衡状态的是BC．
A．v正（H2）=2v逆（CH3OH） B．n（CO）﹕n（H2）﹕n（CH3OH）=1﹕2：1
C．混合气体的密度不变 D．混合气体的平均相对分子质量不变 E．容器的压强不变
②下列说法正确的是AC．
A．c1=c2 B．Q1=Q2 C．K1=K2 D．α2+α3＜100%
③如图表示该反应的反应速率v和时间t的关系图（图3）：
各阶段的平衡常数如表所示：
K4、K5、K6、K7之间的关系为K4＞K5=K6=K7（填“＞”、“＜”或“=”）．反应物的转化率最大的一段时间是t2～t3．
①CH4（g）+2O2（g）═CO2（g）+2H2O（l）△H=-890.3kJ•mol-1
②2H2（g）+O2（g）═2H2O（l）△H=-571.6kJ•mol-1
③C（s）+O2（g）═CO2（g）△H=-393.5kJ•mol-1
（1）在深海中存在一种甲烷细菌，它们依靠酶使甲烷与O2作用产生的能量存活，甲烷细菌使1mol甲烷生成CO2气体与液态水，放出的能量=（填“＞”“＜”或“=”）890.3kJ．
（2）甲烷与CO2可用于合成合成气（主要成分是一氧化碳和氢气）：CH4+CO2═2CO+2H2，1g CH4完全反应可释放15.46kJ的热量，则：
①能表示该反应过程中能量变化的是（图1）D（填字母）．
②若将物质的量均为1mol的CH4与CO2充入某恒容密闭容器中，体系放出的热量随着时间的变化如图2所示，则CH4的转化率为63%．
（3）C（s）与H2（g）不反应，所以C（s）+2H2（g）═CH4（g）的反应热无法直接测量，但通过上述反应可求出C（s）+2H2（g）═CH4（g）的反应热△H=-74.8kJ•mol-1．
（4）目前对于上述三种物质的研究是燃料研究的重点，下列关于上述三种物质的研究方向中可行的是C（填字母）．
A．寻找优质催化剂，使CO2与H2O反应生成CH4与O2，并放出热量
B．寻找优质催化剂，在常温常压下使CO2分解生成碳与O2
C．寻找优质催化剂，利用太阳能使大气中的CO2与海底开采的CH4合成合成气（CO、H2）
D．将固态碳合成为C60，以C60作为燃料
（5）工业上合成甲醇的反应：CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）△H=-90.8kJ•mol-1，若在温度相同、容积均为2L的3个容器中，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如表：
| 容器 | 甲 | 乙 | 丙 |
| 反应物投入量 | 1molCO、2mol H2 | 1mol CH3OH | 2mol CO、4mol H2 |
| CH3OH的浓度（mol/L） | c1=0.25 | c2 | c3 |
| 反应的能量变化 | 放出Q1 kJ | 吸收Q2 kJ | 放出Q3 kJ |
| 平衡常数 | K1 | K2 | K3 |
| 反应物转化率 | α1 | α2 | α3 |
A．v正（H2）=2v逆（CH3OH） B．n（CO）﹕n（H2）﹕n（CH3OH）=1﹕2：1
C．混合气体的密度不变 D．混合气体的平均相对分子质量不变 E．容器的压强不变
②下列说法正确的是AC．
A．c1=c2 B．Q1=Q2 C．K1=K2 D．α2+α3＜100%
③如图表示该反应的反应速率v和时间t的关系图（图3）：
各阶段的平衡常数如表所示：
| t2～t3 | t4～t5 | t5～t6 | t7～t8 |
| K4 | K5 | K6 | K7 |
15．在温度、容积相同的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（已知N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H=-92.4kJ•mol-1）：
下列说法不正确的是（ ）
| 容器 | 甲 | 乙 | 丙 |
| 反应物投入量 | 1mol N2、3mol H2 | 2mol NH3 | 4mol NH3 |
| NH3的平衡浓度（mol•L-1） | c1 | c2 | c3 |
| 反应的能量变化 | 放出a kJ | 吸收b kJ | 吸收c kJ |
| 体系压强（Pa） | p1 | p2 | p3 |
| 反应物转化率 | α1 | α2 | α3 |
| A． | 2c1＞c3 | B． | a+b=92.4 | C． | 2p2＞p3 | D． | α1+α3＜1 |
12．
同一短周期元素，浓度均为0.01mol/L的最高价氧化物对应水化物的pH与原子半径的关系如图所示．则下列说法正确的是（ ）
同一短周期元素，浓度均为0.01mol/L的最高价氧化物对应水化物的pH与原子半径的关系如图所示．则下列说法正确的是（ ）| A． | 气态氢化物的稳定性：M＞N | |
| B． | Z的最高价氧化物能溶于稀氨水 | |
| C． | X和W形成的常见化合物中阴、阳离子个数比为2：1 | |
| D． | Z和R的简单离子半径：Z3+＜R- |
9．有五组含有同族元素的物质，在101.3KPa时测定它们的沸点（℃）如表所示：
对应表中内容，下列叙述正确的是（ ）
| ① | He-268.8 | （a）-249.5 | Ar-185.8 | Kr-151.7 |
| ② | F2-187.0 | Cl2-33.6 | （b）-58.7 | I2-184.0 |
| ③ | （e）-19.4 | HCl-84.0 | HBr-67.0 | HI-35.3 |
| ④ | H2O-100.0 | H2S-60.0 | （d）-42 | H2Te-1.8 |
| ⑤ | CH4-161.0 | SiH4-112.0 | GeH4-90.0 | （e）-52.0 |
| A． | a、b、c的化学式分别为Ne2、Br2、HF | |
| B． | 第②组物质均有氧化性；第③组物质对应水溶液均是强酸 | |
| C． | 第④组中各化合物的稳定性顺序为：H2O＞H2S＞H2Se＞H2Te | |
| D． | 上表中同族物质对应的氢化物的沸点，均随相对分子质量的增大而升高 |
10．根据下列实验方案预测的实验现象能得出相应结论的是（ ）
| 实验方案 | 预测实验现象 | 相应结论 | |
| A | 向酸性Fe（NO3）3溶液通入少量H2S | 有黄色沉淀 | Fe（NO3）3中铁元素具有氧化性 |
| B | CH3CH2Br与NaOH乙醇共热后将气体通入酸性高锰酸钾溶液 | 高锰酸钾溶液褪色 | CH3CH2Br与NaOH乙醇溶液共热生成乙烯 |
| C | 测定相同条件下等物质的量浓度的CH3COONa、NaHCO3的pH | NaHCO3溶液的pH大 | 酸性：碳酸＜乙酸 |
| D | 10mL0.1mol/L的NaOH溶液滴入2mL等浓度的MgCl2溶液，然后再滴加FeCl3溶液 | 先出现白色沉淀，后沉淀变为红褐色 | Ksp[Fe（OH）3]＜Ksp[Mg（OH）2] |
| A． | A | B． | B | C． | C | D． | D |