题目内容

请回答下列化学有关问题：
（1）现代工业将煤汽化，既可以提高燃料的利用率、减少CO、SO2等的排放，又可以扩大水煤气的用途。
①已知：2C(s)+O2(g)＝2CO(g)；ΔH1 ,  2H2(g)+O2(g)＝2H2O(g)；ΔH2 。
则反应C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)；ΔH＝       。（用含ΔH1、ΔH2的代数式表示）
②CO和H2在一定条件下合成甲醇的反应为：CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)；ΔH3。现在容积均为1L的a、b、c、d、e五个密闭容器中分别充入1mol CO和2mol H2的混合气体，控温，进行实验测得相关数据如下图1和图2。

a. 该反应的ΔH3    0（选填“＜”、“＞”或“=”，下同）， K1    K2。  
b. 将容器d中的平衡状态转变到容器c中的平衡状态，可采取的措施有          。
（2）煤汽化后的煤渣可提炼重金属。右图为某温度下，Fe(OH)3(s)、Mg(OH)2(s)分别在溶液中达到沉淀溶解平衡后，改变溶液的pH，金属阳离子浓度变化情况。据图分析：

该温度下，溶度积常数的关系为：Ksp[ Fe(OH)3]____Ksp[Mg(OH)2]
（填：>、=、<）；如果在新生成的Mg(OH)2浊液中滴入足量的Fe3+，振荡后，白色沉淀会全部转化为红褐色沉淀，原因是           
（1）（7分）  ① (ΔH1－ΔH2)/2    ② a.＜　 ＞           b. 降温、增（或加）压
（2）＜  由于Ksp[ Fe(OH)3]＜Ksp[Mg(OH)2] （1分），浊液中存在溶解平衡：Mg(OH)2Mg2++2OH-（1分），新加入的Fe3+与OH-生成更难溶解的Fe(OH)3，使平衡继续向右移动（1分），最后Mg(OH)2全部溶解转化为红棕色的Fe(OH)3（1分）。
（1）①根据盖斯定律可知，（①－②）÷2即得到C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)，所以ΔH＝ (ΔH1－ΔH2)/2。
②根据图像可知，温度高，平衡时甲醇的低，说明升高温度，平衡溴逆反应方向移动，因此正反应是放热反应，低温下的平衡常数大，即K1＞K2。
③d转化为c，甲醇的物质的量增加，说明平衡向正反应方向移动，因此根据反应式可知，反应是放热的、体积减小的可逆反应，所以改变的条件可以是降温或增（或加）压。
（2）根据图像可知，在金属离子浓度相同的条件下，氢氧化铁形成沉淀需要的pH小，所以氢氧化铁的溶度积常数小于氢氧化镁的。由于Ksp[ Fe(OH)3]＜Ksp[Mg(OH)2]，浊液中存在溶解平衡：Mg(OH)2Mg2++2OH-，新加入的Fe3+与OH-生成更难溶解的Fe(OH)3，使平衡继续向右移动，最后Mg(OH)2全部溶解转化为红棕色的Fe(OH)3。
练习册系列答案
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下列说法错误的是
A．化学反应的速率越大，化学反应的限度越大
B．化学反应中既有物质变化，又有能量变化
C．化学反应的实质是旧键的断裂，新键的形成
D．可逆反应达到化学平衡状态，反应依然在进行
下列图示与对应的叙述不相符的是
A．图1表示KNO3的溶解度曲线，a点所示的溶液是80℃时KNO3不饱和溶液
B．图2表示某放热反应分别在有、无催化剂的情况下反应过程中的能量变化
C．图3表示0.1000mol/LNaOH滴定20.00 mL 0.1000mol/L醋酸的滴定曲线
D．图4表示向NH4Al(SO4)2溶液中逐滴滴入Ba(OH)2溶液，体积V与沉淀n的变化
（16分）甲醇是一种可再生能源，具有开发和应用的广阔前景，工业上一般可采用如下反应来合成甲醇： CO(g)+2H2(g)    CH3OH(g)  ΔH< 0。
（1）上述反应的平衡常数表达式为K=                  ，以下有关说法正确的是________
a．恒温、恒容条件下，容器内的压强不发生变化则可逆反应达到平衡
b．一定条件下，H2的消耗速率是CO的消耗速率的2倍时可逆反应达到平衡
c．保持容器体积不变，升高温度可提高CO的转化率
d．使用合适的催化剂能缩短达到平衡的时间并提高CH3OH的产率
（2）其它条件相同时，在T1、T2（T1< T2）两个不同温度下可逆反应达到平衡，请画出CO的转化率随时间变化的示意图。

（3）已知在常温常压下：
① 2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g) ΔH＝ -a kJ·mol-1
② 2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH＝ -b kJ·mol-1
③ H2O(g)= H2O(l) ΔH＝ -c kJ·mol-1
则 CH3OH(l)+ O2(g) = CO(g) + 2H2O(l)  ΔH＝______________kJ·mol-1。
（4）2009年10月，中国科学院长春应用化学研究所在甲醇燃料电池技术方面获得新突破，组装出了自呼吸电池及主动式电堆。甲醇燃料电池的工作原理如图所示。

C极发生的电极反应式为:___________________________，工作一段时间后，当6.4 g甲醇完全反应生成CO2时，有______NA个电子发生转移。
（H：1  C：12  O：16）
下列图示与对应的叙述相符合的是
A．图l为某金属单质晶体中原子的堆积方式，则其晶胞构型为体心立方
B．图2为钢闸门的防腐原理示意图，则钢闸门应与电源的正极相连
C．图3表示CH3COOH溶液中加水时溶液的导电性变化，则CH3COOH溶液的pH：a>b
D．图4表示在容积相同的恒容密闭容器中，等量的N02在不同温度下反应：
2N02(g) N204(g)，相同时间后测得N02含量的曲线，则该反应的△H<O
（本题共8分）
水煤气法制甲醇工艺流程框图如下

(注:除去水蒸气后的水煤气含55～59%的H2，15～18%的CO，11～13%的CO2，少量的H2S、CH4，除去H2S后，可采用催化或非催化转化技术，将CH4转化成CO，得到CO、CO2和H2的混合气体，是理想的合成甲醇原料气，即可进行甲醇合成)
（1）制水煤气的主要化学反应方程式为：C（s）+H2O（g）CO（g）+H2（g），此反应是吸热反应。①此反应的化学平衡常数表达式为                     ；
②下列能提高碳的平衡转化率的措施是                     。
A．加入C（s）B．加入H2O（g）C．升高温度D．增大压强
（2）将CH4转化成CO，工业上常采用催化转化技术，其反应原理为：
CH4 (g)+3/2O2 (g)CO (g)+2H2O (g) +519KJ。工业上要选择合适的催化剂，分别对X、Y、Z三种催化剂进行如下实验（其他条件相同）
① X在T1℃时催化效率最高，能使正反应速率加快约3×105倍；
② Y在T2℃时催化效率最高，能使正反应速率加快约3×105倍；
③ Z在T3℃时催化效率最高，能使逆反应速率加快约1×106倍；
已知：T1＞T2＞T3，根据上述信息，你认为在生产中应该选择的适宜催化剂是     （填“X”或“Y”或“Z”），选择的理由是                                         。
（3）合成气经压缩升温后进入10m3甲醇合成塔，在催化剂作用下，进行甲醇合成，主要反应是：2H2(g) + CO(g) CH3OH(g)+181.6kJ。T4℃下此反应的平衡常数为160。此温度下，在密闭容器中加入CO、H2，反应到某时刻测得各组分的浓度如下：
物质
H2
CO
CH3OH
浓度/（mol·L－1）
0.2
0.1
0.4
①比较此时正、逆反应速率的大小：v正        v逆（填“>”、“<”或“＝”)。
②若加入同样多的CO、H2，在T5℃反应，10 min后达到平衡，此时c(H2)＝0.4 mol·L－1、c(CO)＝0.7 mol·L－1、则该时间内反应速率v(CH3OH) ＝            mol·(L·min)－1。
（4）生产过程中，合成气要进行循环，其目的是                                  。
（15分）纳米级Cu2 O 粉末,由于量子尺寸效应,其具有特殊的光学、电学及光电化学性质,在太阳电池、传感器、超导体、制氢和电致变色、环境中处理有机污染物等方面有着潜在的应用。
Ⅰ．纳米氧化亚铜的制备
（1）四种制取Cu2O的方法如下：
①火法还原。用炭粉在高温条件下还原CuO；
②最新实验研究用肼（N2H4）还原新制Cu(OH)2可制备纳米级Cu2O，同时放出N2。
已知：N2H4(l)+O2(g)N2(g)+2H2O(l)   △H="-a" kJ/mol
Cu(OH)2(s)CuO(s)+H2O(l)  △H="b" kJ/mol
4CuO(s)2Cu2O(s)+O2(g)      △H="c" kJ/mol
则该方法制备Cu2O的热化学方程式为                                             。
③工业中主要采用电解法：用铜和钛作电极，电解氯化钠和氢氧化钠的混合溶液，电解总方程式为：2Cu+H2OCu2O+H2↑，则阳极反应式为：                               。
④还可采用Na2SO3还原CuSO4法：将Na2SO3 和CuSO4加入溶解槽中，制成一定浓度的溶液，通入蒸气加热，于100℃~104℃间反应即可制得。写出该反应的化学方程式：               。
Ⅱ．纳米氧化亚铜的应用
（2）用制得的Cu2O进行催化分解水的实验
①一定温度下，在2 L密闭容器中加入纳米级Cu2O并通入10. 0 mol水蒸气，发生反应：
2H2O(g)2H2(g)＋O2(g) △H＝＋484 kJ·mol－1
T1温度下不同时段产生O2的量见下表：
时间/min
20
40
60
80
n(O2)/mol
1.0
1.6
2.0
2.0
前20 min的反应速率v(H2O)＝                       ；该该温度下，反应的平衡常数的表达式K＝             ；若T2温度下K＝0.4，T1         T2（填>、<、=）
②右图表示在t1时刻达到平衡后，只改变一个条件又达到平衡的不同时段内，H2的浓度随时间变化的情况，则t1时平衡的移动方向为      ，t2时改变的条件可能为              ；若以K1、K2、K3分别表示t1时刻起改变条件的三个时间段内的平衡常数，t3时刻没有加入或减少体系中的任何物质，则K1、K2、K3的关系为                ；

③用以上四种方法制得的Cu2O在其它条件相同下分别对水催化分解，产生氢气的速率v随时间t变化如图所示。下列叙述正确的是          。

A．方法③、④制得的Cu2O催化效率相对较高
B．方法④制得的Cu2O作催化剂时，水的平衡转化率最高
C．催化效果与Cu2O颗粒的粗细、表面活性等有
D．Cu2O催化水分解时，需要适宜的温度
下列叙述正确的是
A．某反应的焓变小于零，该反应一定能自发进行
B．用湿润的pH试纸测稀盐酸溶液的pH为3.52
C．草木灰（K2CO3）是钾肥，硫酸铵是氮肥，二者混合施用可以提高肥效
D．原电池是将化学能转变为电能的装置
在有机物分子中，不同氢原子的核磁共振谱中给出的信号也不同，根据信号可以确定有机物分子中氢原子的种类和数目。例如二乙醚的结构简式为： CH3—CH2—O—CH2—CH3，其核磁共振谱中给出的信号有两个，如图①所示：
图①   图②
(1)下列物质中，其核磁共振氢谱中给出的信号只有一个的是         。（填序号）
A．CH3CH3B．CH3COOHC． CH3COOCH3D． CH3OCH3
(2)化合物A和B的分子式都是C2H4Br2, A的核磁共振氢谱图如右图②所示，则A的结构简式为     ，请预测B的核磁共振氢谱上有         种信号。
（3）在常温下测得的某烃C8H10(不能与溴水反应)的核磁共振谱上，观察到两种类型的H原子给出的信号，其强度之比为2：3，试确定该烃的结构简式为                       ；该烃在光照下生成的一氯代物在核磁共振谱中可产生_________种信号，强度比为__________。
（4）在常温下测定相对分子质量为128的某链烃的核磁共振谱，观察到两种类型的H原子给出的信号，其强度之比为9：1，则该烃的结构简式为               ，其名称为_______________。

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