题目内容

研究CO2与CH4，反应使之转化为CO和H2，对减缓燃料危机、减小温室效应具有重要的意义。
（1）已知：2CO（g）+O2（g）＝2CO2（g） △H＝－566kJ/mol
2H2（g）+O2（g）＝2H2O（g）  △H＝－484kJ/mol
CH4（g）+2O2（g）＝CO2（g）+2H2O（g） △H＝－890kJ/mol
则：CH4（g）+CO2（g）＝2CO（g）+2H2（g）△H＝____________。

(2)在密闭容器中通人物质的量浓度均为0.1mol/L的CH4与CO2，在一定条件下发生反应CH4（g）+CO2（g）＝2CO（g）+2H2（g），测得CH4的平衡转化率与温度及压强的关系如图1：
①下列事实能说明该反应一定达到平衡的是    。
a．CO2的浓度不再发生变化
b．υ正（CH4）＝2υ逆（CO）
c．混合气体的平均相对分子质量不发生变化
d．CO与H2的物质的量比为1:1
②据图可知，P1、P2、P3、P4由大到小的顺序为     。
③在压强为P4、1100℃的条件下，该反应5min时达到平衡x点，则用CO表示该反应的速率为    ，该温度下，反应的平衡常数为     。
(3)用CO与H2可合成甲醇(CH3OH)，以甲醇和氧气反应制成的燃料电池如图2所示，该电池工作程中O2应从     (填“c或一b”)口通人，电池负极反应式为                 ，若用该电池电解精炼铜，每得到6. 4g铜，转移电子数目为        。
（16分）（1）＋160kJ/mol（2分） （2）①a、c（2分） ②P4＞P3＞P2＞P1（2分）
③0.032mol/(L?min)；1.64（2分）
（3）c（2分）；CH3OH＋H2O－12e－＝CO2↑＋6H+（2分）；1.204×1023或0.2NA（2分）

试题分析：（1）已知：①2CO（g）+O2（g）＝2CO2（g） △H＝－566kJ/mol、②2H2（g）+O2（g）＝2H2O（g）  △H＝－484kJ/mol、③CH4（g）+2O2（g）＝CO2（g）+2H2O（g） △H＝－890kJ/mol，因此根据盖斯定律可知，③－①－②即得反应CH4（g）+CO2（g）＝2CO（g）+2H2（g），所以该反应的反应热△H＝－890kJ/mol＋566kJ/mol＋484kJ/mol＝＋160kJ/mol。
（1）①在一定条件下，当可逆反应的正反应速率和逆反应速率相等时（但不为0），反应体系中各种物质的浓度或含量不再发生变化的状态，称为化学平衡状态。根据方程式CH4（g）+CO2（g）＝2CO（g）+2H2（g）可知，该反应是体积增大的可逆反应，则a．平衡时反应混合物各组分的浓度不变，CO2的浓度不再发生变化，说明到达平衡，故a正确；b．υ正(CH4)＝2υ逆(CO)，则υ正(CH4):υ逆(CO)＝2:1，不等于化学计量数之比，未处于平衡状态，正反应速率大于逆反应速率，平衡向正反应进行，故b错误；c．混合气的平均相对分子质量是混合气的质量和混合气的总的物质的量的比值。反应混合物的总质量不变，随反应进行，反应混合物的总的物质的量增大，平均相对分子质量减小，混合气体的平均相对分子质量不发生变化，说明到达平衡，故c正确；d．CO与H2的化学计量数为1:1，反应数值按物质的量比为1:1进行，不能说明到达平衡，故d错误，答案选ac。
②根据图可知，温度一定时，甲烷的转化率α(P1)＞α(P2)＞α(P3)＞α(P4)。由于该反应正反应是气体体积增大的反应，增大压强平衡向逆反应进行，甲烷的转化率降低，故压强P1、P2、P3、P4由大到小的顺序为P4＞P3＞P2＞P1。
③根据图1可知，压强为P4、1100℃的条件下，该反应5min时达到平衡X点，此时甲烷的转化率为80%，因此甲烷的浓度变化量为0.1mol/L×80%＝0.08mol/L，故v(CH4)＝＝0.016mol/(L?min)。根据速率之比等于化学计量数之比可知，v(CO)＝2v v(CH4)＝2×0.016mol/(L?min)＝0.032mol/(L?min)。
CH4（g）+CO2（g）＝2CO（g）+2H2（g）
起始浓度（mol/L）  0.1      0.1        0        0
转化浓度（mol/L）  0.08     0.08       0.16     0.16
平衡浓度（mol/L）  0.02     0.02       0.16     0.16
所以该温度下平衡常数K＝＝＝1.64
（3）由图2可知，氢离子由左边转移到右边，左边有气体生成，故左边发生氧化反应，右边发生还原反应，反应中氧气得到电子，发生还原反应，故氧气在c口通入，电极总反应式为 2CH3OH＋3O2＝2CO2↑＋4H2O，正极电极反应式为3O2＋12H+＋12e－＝6H2O，总反应式减去正极反应式可得负极电极反应式为：CH3OH＋H2O－12e－＝CO2↑＋6H+。铜的物质的量为6.4g÷64g/mol＝0.1mol，根据电子转移守恒可知，转移电子等于铜离子转化为铜获得的电子，故转移电子数目为0.1mol×2×NAmol－1＝0.2NA。
练习册系列答案
相关题目
合成氨反应N2（g）+3H2（g） 2NH3（g），反应过程的能量变化如图所示。已知N2（g）与H2（g）反应生成17 g  NH3（g），放出46.1 kJ的热量。

请回答下列问题：
(1)该反应通常用铁作催化剂，加催化剂会使图中E变_____（填“大”或“小”），E的大小对该反应的反应热有无影响？_ _。理由是_________                          ；
(2)图中ΔH＝________kJ·mol－1；
(3)起始充入2mol·L－1 N2和5.5 mol·L－1 H2，经过50 min，NH3的浓度为1mol·L－1，
则v(N2)＝____________mol·L－1·min－1、C(H2)＝______________mol·L－1；
已知NH3（g）= NH3 (l)  ΔH=－QkJ·mol-1，书写N2（g）+3H2（g）=2NH3 (l)的热化学方程式       ________                                       。
（1）医疗上常用浓度为75%的某有机物水溶液作皮肤消毒液。该有机物的结构简式是     。
（2）一定条件下，0.1mol氨气与氧气反应生成两种无毒气体，放出31.67kJ热量。写出核反应的热化学方程式：         。
（3）现有固体X，可能含有Cu、SiO2、KNO3、NH4Cl中的一种或几种。为了探究其成分，某学习小组取该样品进行如下实验（部分产物已略去）。

①步骤I中发生反应的离子方程式为                           。
②20.00gX中Cu的质量分数为                。
③为进一步确定固体X的组成，常温下，学习小组另取固体X加水，充分搅拌后过滤，测得滤液的pH＜7。他们判断一定有NH4Cl，理由是          。
（4）工业上常用电渗析法生产HI，其模拟实验如图。写出阴极的电极反应式：           。
氨气是生产化肥、硝酸等的重要原料，围绕合成氨人们进行了一系列的研究
（1）氢气既能与氮气又能与氧气发生反应，但是反应的条件却不相同。
已知：2H2 (g) + O2 (g) = 2H2O (g)  ΔH =" -483.6" kJ/mol
3H2 (g) + N2 (g)  2NH3 (g) ΔH =" -92.4" kJ/mol

计算断裂1 mol N≡N键需要能量      kJ ， 氮气分子中化学键比氧气分子中的化学键键     （填“强”或“弱”），因此氢气与二者反应的条件不同。
（2）固氮是科学家致力研究的重要课题。自然界中存在天然的大气固氮过程：N2 (g) + O2 (g) =" 2NO" (g) ΔH =" +180.8" kJ/mol ，工业合成氨则是人工固氮。
分析两种固氮反应的平衡常数，下列结论正确的是       。
 反应
大气固氮
工业固氮
温度/℃
27
2000
25
350
400
450
K
3.84×10-31
0.1
5×108
1.847
0.507
0.152
 
A．常温下，大气固氮几乎不可能进行，而工业固氮非常容易进行
B．人类大规模模拟大气固氮是无意义的
C．工业固氮温度越低，氮气与氢气反应越完全
D．K越大说明合成氨反应的速率越大
（3）在恒温恒容密闭容器中按照甲、乙、丙三种方式分别投料, 发生反应：3H2 (g) + N2 (g)  2NH3 (g)测得甲容器中H2的转化率为40%。
 
N2
H2
NH3
甲
1
3
0
乙
0.5
1.5
1
丙
0
0
4
判断乙容器中反应进行的方向       。（填“正向”或“逆向”）
达平衡时，甲、乙、丙三容器中NH3的体积分数大小顺序为       。
（4）氨气是合成硝酸的原料，写出氨气与氧气反应生成一氧化氮和气态水的热化学方程式       。
碳和碳的化合物在生产、生活中的应用非常广泛，在提倡健康生活已成潮流的今天，“低碳生活”不再只是一种理想，更是一种值得期待的新的生活方式。
（1）将CO2与焦炭作用生成CO，CO可用于炼铁等。
①已知：Fe2O3(s)＋3C(石墨)＝2Fe(s)＋3CO(g)  ΔH1＝ +489.0 kJ/mol
C(石墨)＋CO2(g)＝2CO(g)   ΔH2＝+172.5 kJ/mol
则CO还原Fe2O3的热化学方程式为                                        ；
②氯化钯（PdCl2）溶液常被应用于检测空气中微量CO。PdCl2被还原成单质，反应的化学方程式为                                                ；
（2）将两个石墨电极插入KOH溶液中，向两极分别通入C3H8和O2构成丙烷燃料电池。
①负极电极反应式是：                                            ；
②某同学利用丙烷燃料电池设计了一种电解法制取Fe(OH)2的实验装置（如下图所示），通电后，溶液中产生大量的白色沉淀，且较长时间不变色。下列说法中正确的是          （填序号）

A．电源中的a一定为正极，b一定为负极
B．可以用NaCl溶液作为电解液
C．A、B两端都必须用铁作电极
D．阴极发生的反应是：2H+＋2e－＝H2↑
（3）将不同量的CO(g)和H2O(g)分别通入体积为2L的恒容密闭容器中，进行反应：CO(g)＋H2O(g)  CO2(g)＋H2(g)，得到如下三组数据：
实验组
温度/℃
起始量/mol
平衡量/mol
达到平衡所需时间/min
H2O
CO
CO2
1
650
2
4
1.6
5
2
900
1
2
0.4
3
3
900
1
2
0.4
1
 
①该反应的正反应为          （填“吸”或“放”）热反应；
②实验2中，平衡常数K＝          ；
③实验3跟实验2相比，改变的条件可能是                （答一种情况即可）；
（4）将2.4g碳在足量氧气中燃烧，所得气体通入100mL 3.0mol/L的氢氧化钠溶液中，完全吸收后，溶液中所含离子的物质的量浓度由大到小的顺序                   。
汽车内燃机工作时产生的电火花和高温会引起反应：N2(g)＋O2(g)=2NO(g)，导致汽车尾气中的NO和NO2对大气造成污染。
（1）在不同温度（T1，T2）下，一定量的NO分解产生N2和O2的过程中N2的体积分数随时间t变化如右图所示。根据图像判断反应N2(g)＋O2(g)＝2NO(g)为_________反应（填“吸热”或“放热”），随着温度的升高，该反应的平衡常数K________（填“增大”“减小”或“不变”，平衡向________移动（填“向左”“向右”或“不”）。

（2）某温度时，向容积为1L的密闭容器中充入5mol N2与2．5molO2,发生N2(g)＋O2(g)=2NO(g)反应，2min后达到平衡状态，NO的物质的量为1mol，则2min内氧气的平均反应速率为_________，该温度下，反应的平衡常数K=________。该温度下，若开始时向上述容器中加入的N2与O2均为1mol，则N2的平衡浓度为_______mol/L。
（3）为避免汽车尾气中的有害气体对大气的污染，给汽车安装尾气净化装置。净化装置里装有含Pd等过渡元素的催化剂，气体在催化剂表面吸附与解吸作用的机理如右图所示
。
写出上述变化中的总化学反应方程式：________________________________________。
（4）用催化还原的方法也可以消除氮氧化物的污染。例如：
CH4(g)＋4NO2(g)＝4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)  △H＝－574kJ/mol
CH4(g)＋4NO(g)＝2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)  △H＝－1160kJ/mol
写出CH4还原NO2至N2的热化学方程式_______________________________________。
氮的化合物合成、应用及氮的固定一直是科学研究的热点。
（1）以CO2与NH3为原料合成化肥尿素的主要反应如下：
①2NH3(g)＋CO2(g)＝NH2CO2NH4(s)；ΔH＝－159.47 kJ·mol－1
②NH2CO2NH4(s)＝CO (NH2)2(s)＋H2O(g)；ΔH＝a kJ·mol－1
③2NH3(g)＋CO2(g)＝CO(NH2)2(s)＋H2O(g)；ΔH＝－86.98 kJ·mol－1
则a为               。
（2）反应2NH3(g)＋CO2(g)CO(NH2)2(l)＋H2O(g)在合成塔中进行。下图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三条曲线为合成塔中按不同氨碳比 [n(NH3)/n(CO2)]和水碳比[n(H2O)/n(CO2)]投料时二氧化碳转化率的情况。

①曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ水碳比的数值分别为：
A. 0.6～0.7       B. 1～1.1        C. 1.5～1.61
生产中应选用水碳比的数值为     （选填序号）。
②生产中氨碳比宜控制在4.0左右，而不是4.5的原因可能是   。
（3）尿素可用于湿法烟气脱氮工艺，其反应原理为：
NO＋NO2＋H2O＝2HNO2      2HNO2＋CO(NH2)2＝2N2↑＋CO2↑＋3H2O。
①当烟气中NO、NO2按上述反应中系数比时脱氮效果最佳。若烟气中V(NO)∶V(NO2)＝5∶1时，可通入一定量的空气，同温同压下，V(空气)∶V(NO)＝      （空气中氧气的体积含量大约为20%）。
②下图是尿素含量对脱氮效率的影响，从经济因素上考虑，一般选择尿素浓度约为           %。

（4）下图表示使用新型电极材料，以N2、H2为电极反应物，以HCl－NH4Cl为电解质溶液制造出既能提供能量，同时又能实现氮固定的新型燃料电池。请写出该电池的正极反应式             。生产中可分离出的物质A的化学式为       。
以下是一些物质的熔沸点数据（常压）：
 
钾
钠
Na2CO3
金刚石
石墨
熔点（℃）
63.65
97.8
851
3550
3850
沸点（℃）
774
882.9
1850（分解产生CO2）
----
4250
 
金属钠和CO2在常压、890℃发生如下反应：
4 Na（g）+ 3CO2（g）2 Na2CO3（l）+ C(s，金刚石) △H=－1080.9kJ/mol
（1）上述反应的平衡常数表达式为             ；若4v正(Na)=3v逆(CO2)，反应是否达到平衡    （选填“是”或“否”）。
（2）若反应在10L密闭容器、常压下进行，温度由890℃升高到1680℃，若反应时间为10min, 金属钠的物质的量减少了0.20mol，则10min里CO2的平均反应速率为             。
（3）高压下有利于金刚石的制备，理由是                                            。
（4）由CO2（g）+4Na（g）=2Na2O（s）+C（s，金刚石） △H=－357.5kJ/mol；则Na2O固体与C（金刚石）反应得到Na（g）和液态Na2CO3（l）的热化学方程式                   。
（5）下图开关K接M时，石墨作   极，电极反应式为                 。K接N一段时间后测得有0.3mol电子转移，作出y随x变化的图象〖x—代表n(H2O)消耗，y—代表n［Al(OH)3］，反应物足量，标明有关数据〗
     
已知下列反应的热化学方程式：
6C(s)+5H2(g)+3N2(g)+9O2(g)=2C3H5(ONO2)3(l)    △H1
2 H2(g)+ O2(g)= 2H2O(g)                     △H2
C(s)+ O2(g)=CO2(g)                          △H3
则反应4C3H5(ONO2)3(l)= 12CO2(g)+10H2O(g) + O2(g) +6N2(g)的△H为
A．12△H3+5△H2-2△H1B．2△H1-5△H2-12△H3
C．12△H3-5△H2 -2△H1D．△H1-5△H2-12△H3

违法和不良信息举报电话：027-86699610 举报邮箱：58377363@163.com

精英家教网