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二甲醚(CH3OCH3)是一种重要的清洁燃料气，其储运、燃烧安全性、理论燃烧温度等性能指标均优于液化石油气，也可用作燃烧电池的燃料，具有很好的好展前景。
（1）已知H2、CO和CH3OCH3的燃烧热(ΔH)分别为-285.5kJ/mol、-283kJ/mol和-1460.0 kJ/mol，则工业上利用水煤气成分按1:1合成二甲醚的热化学方程式为    。
（2）工业上采用电浮远凝聚法处理污水时，保持污水的pH在5.0，通过电解生成Fe(OH)3胶体，吸附不溶性杂质，同时利用阴极产生的H2，将悬浮物带到水面，利于除去。实验室以二甲醚燃料电池模拟该方法设计的装置如下图所示：

①乙装置以熔融碳酸盐为电解质，稀土金属材料为电极。写出该燃料电池的正极电极反应式                         ；下列物质可用做电池熔融碳酸盐的是                    。
A.MgCO3           B.Na2CO3           C.NaHCO3            D.(NH4)2CO3
②写出甲装置中阳极产物离子生成Fe(OH)3沉淀的离子方程式：                       。
③已知常温下Kap[Fe(OH)3]=4.0×10—38，电解一段时间后，甲装置中c(Fe3+)=          。
④已知：H2S的电离平衡常数：K1=9.1×10—8、K2=1.1×10—12；H2CO3的电离平衡常数：K1=4.31×10—7、K2=5.61×10—11。测得电极上转移电子为0.24mol时，将乙装置中生成的CO2通入200mL 0.2mol/L的Na2S溶液中，下列各项正确的是
A．发生反应的离子方程式为：CO2+S2—+H2O=CO32—+H2S
B．发生反应的离子方程式为：CO2+S2—+H2O=HCO3—+HS—
C．c(Na+)=2[c(H2S)+c(HS—)+c(S2—)]
D．c(Na+)+c(H+)=2c(CO32—)+2c(S2—)+c(OH—)
E．c(Na+)>c(HCO3—)>c(HS—)>c(OH—)

（1）3H2（g）+3CO（g）＝CH3OCH3（g）+CO2（g）ΔH= －246.4kJ/mol
（2）①O2 + 4e—＋2CO2 ＝2CO32—；B
② 4Fe2+＋O2＋10H2O＝4Fe(OH)3↓＋8H+
③ 4.0×10—11mol/L ④B、C、E

解析试题分析：（1）根据盖斯定律可知：工业上利用水煤气成分按1:1合成二甲醚的热化学方程式为3H2（g）+3CO（g）＝CH3OCH3（g）+CO2（g）ΔH=－246.4kJ/mol。（2）①以二甲醚为燃料的电池，通入燃料的电极为负极，通入O2的电极为正极。正极电极反应式O2 + 4e—＋2CO2 ＝2CO32—。NaHCO3和(NH4)2CO3受热易分解，所以不能用熔融碳酸盐电解质。MgCO3和Na2CO3都是离子化合物，离子键前者大于后者，熔化需要消耗更多的能量，所以一般用Na2CO3来做熔融盐电池的电解质。 ②在甲装置中Al作阴极。Fe作阳极。阳极发生氧化反应：Fe-2e-=Fe2+. 然后发生反应：4Fe2+＋O2＋10H2O＝4Fe(OH)3↓＋8H+。产生4Fe(OH)3沉淀，来吸附不溶性杂质，从而使水变得澄清。③在常温下Kap[Fe(OH)3] ="4.0×" 10—38，pH在5.0，c(OH-)=10-9mol/L, c(Fe3+)= Kap[Fe(OH)3]÷ c(OH-)3=4.0×10—38÷ (10-9)3= 4.0×10—11mol/L. ④在甲醚燃料电池中的负极发生的电极反应为：:CH3OCH3+3H2O=2CO2+12e-+12H+。可见每转移6mol的电子，产生1÷mol的CO2气体，今转移电子0.24mol，所以产生CO2气体的物质的量为0.24mol÷6= 0.04mol.n(Na2S)=" 0.2L×" 0.2mol/L="0.04mol." 因此结合电离平衡常数二者发生反应的反应为CO2+S2—+ H2O=HCO3—+HS—。因此A错误。B正确。C．根据物料守恒可得c(Na+)=2c(S2—)(开始)=2[c(H2S)+ c(HS—)+c(S2—)]。正确。D. 根据电荷守恒可得：c(Na+)+c(H+)= 2c(CO32—)+2c(S2—)+ c(OH—)+c(HCO3—）+c(HS—).错误。E.根据二者之间的反应及物料守恒可得c(Na+)= c(HCO3—)(开始)+c(HS—)(开始). HCO3—和HS—都要发生水解反应，要消耗，因为电离平衡常数H2CO3>H2S。酸的电离常数越大，越容易电离，酸根离子水解程度就越小。即水解程度HCO3—<HS—。水解程度越大溶液中该离子的浓度就越小。所以c(HCO3—）>c(HS—)。水解使溶液显碱性。但盐水解总的来说是很微弱的，因此溶液中各离子的浓度关系为：c(Na+)>c(HCO3—)>c(HS—)>c(OH—)。正确。
考点：考查热化学方程式和离子方程式的书写、燃料电池、电解池的反应原理、离子浓度的大小比较。

练习册系列答案
相关题目

已知H2(g)、CO(g)和CH3OH(l)的燃烧热分别为285.8 kJ·mol－1、283.0 kJ·mol－1和726.5 kJ·mol－1。请回答下列问题。
(1)用太阳能分解5 mol液态水消耗的能量是     kJ。
(2)液态甲醇不完全燃烧生成一氧化碳气体和液态水的热化学方程式为            。
(3)在以甲醇为燃料的燃料电池中，电解质溶液为酸性，则正极的电极反应式为                                                                       。
理想状态下，该燃料电池消耗2 mol甲醇所能产生的最大电能为1 404.2 kJ，则该燃料电池的理论效率为     。(燃料电池的理论效率是指电池所产生的最大电能与燃料电池反应所能释放的全部能量之比)

二氧化碳是一种宝贵的碳氧资源。以CO2和NH3为原料合成尿素是固定和利用CO2的成功范例。在尿素合成塔中的主要反应可表示如下：
反应Ⅰ：2NH3(g)＋CO2(g)NH2CO2NH4(s)   △H1="a" kJ·mol－1
反应Ⅱ：NH2CO2NH4(s)CO(NH2)2(s)＋H2O(g)   △H2=＋72.49kJ·mol－1
总反应Ⅲ：2NH3(g)＋CO2(g)CO(NH2)2(s)＋H2O(g)   △H3=－86.98kJ·mol－1
请回答下列问题：
（1）反应Ⅰ的△H1=__________kJ·mol－1(用具体数据表示)。
（2）反应Ⅱ的△S______(填＞或＜)0，一般在__________情况下有利于该反应的进行。
（3）反应Ⅲ中影响CO2平衡转化率的因素很多，下图1为某特定条件下，不同水碳比n(H2O)/n(CO2)和温度影响CO2平衡转化率变化的趋势曲线。
①其他条件相同时，为提高CO2的平衡转化率，生产中可以采取的措施是________(填提高或降低)水碳比。
②当温度高于190℃后，CO2平衡转化率出现如图1所示的变化趋势，其原因是__________。

（4）反应Ⅰ的平衡常数表达式K1=____________________；如果起始温度相同，反应Ⅰ由在恒温容器进行改为在绝热(与外界没有热量交换)容器中进行，平衡常数K1将__________(填增大、减少、不变)。
（5）某研究小组为探究反应Ⅰ中影响c(CO2)的因素，在恒温下将0.4molNH3和0.2molCO2放入容积为2L的密闭容器中，t1时达到平衡过程中c(CO2)随时间t变化趋势曲线如上图2所示。若其他条件不变，t1时将容器体积压缩到1L，请画出t1后c(CO2)随时间t变化趋势曲线(t2达到新的平衡)。
（6）尿素在土壤中会发生反应CO(NH2)2＋2H2O(NH4)2CO3。下列物质中与尿素有类似性质的是______。

A．NH2COONH4B．H2NOCCH2CH2CONH2
C．HOCH2CH2OHD．HOCH2CH2NH2

甲醇可作为燃料电池的原料。通过下列反应可以制备甲醇：CO ( g ) + 2H2 ( g ) CH3OH ( g ) △H＝-90.8 kJ·mol－1 在一容积可变的密闭容器中充入10 mol CO 和20 molH2，CO 的平衡转化率随温度（T）、压强（P）的变化如图所示，当达到平衡状态A 时，容器的体积为20 L。

（1）该反应的化学平衡常数表达式为     。
（2）如反应开始时仍充入10mol CO 和20mol H2，
则在平衡状态B时容器的体积V（B）=        L。
（3）关于反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)在化学平衡状态时的描述正确的是  （填字母）。
A．CO的含量保持不变
B．容器中CH3OH浓度与CO浓度相等
C．2V正（CH3OH）=V正（H2）
D．容器中混合气体的平均相对分子质量保持不变
（4）CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)，按照相同的物质的量 投料，测得CO在 不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图所示。下列说法正确的是     。

A．温度：T1 < T2 <T3
B．正反应速率：ν（a）>ν（c）； ν（b）>ν（d）
C．平衡常数： K(a) ="K(c)" ； K(b) >K(d)
D．平均摩尔质量：M(a)<M(c)； M(b)>M(d)
（5）已知CO2（g）+H2（g）CO（g）+H2O（g） △H=" +" 41.3 kJ·mol－1，试写出由 CO2和H2制取甲醇的热化学方程式     。

大气中的部分碘源于O3对海水中I－的氧化，将O3持续通入NaI溶液中进行模拟研究。
(1)O3将I－氧化成I2的过程由3步反应组成：
①I－(aq)＋O3(g)=IO－(aq)＋O2(g)ΔH1
②IO－(aq)＋H＋(aq)HOI(aq)ΔH2
③HOI(aq)＋I－(aq)＋H＋(aq)I2(aq)＋H2O(l)ΔH3
总反应的化学方程式为____________________，其反应热ΔH＝__________。
(2)在溶液中存在化学平衡：I2(aq)＋I－(aq)I3—(aq)，

其平衡常数表达式为______________。
(3)为探究Fe2＋对O3氧化I－反应的影响(反应体系如图1)，某研究小组测定两组实验中I3—浓度和体系pH，结果见图2和下表。
、

编号
 		反应物
 		反应前pH
 		反应后pH
 
第1组
 		O3＋I－
 		5.2
 		11.0
 
第2组
 		O3＋I－＋Fe2＋
 		5.2
 		4.1
 
 
①第1组实验中，导致反应后pH升高的原因是______________________________。
②图1中的A为__________，由Fe3＋生成A的过程能显著提高I－的转化率，原因是____________________________________________________________。
③第2组实验进行18 s后，I3—浓度下降，导致下降的直接原因有(双选)________(填字母序号)。
A．c(H＋)减小  B．c(I－)减小   C．I2(g)不断生成  D．c(Fe3＋)增加
(4)据图2，计算3～18 s内第2组实验中生成I3—的平均反应速率(写出计算过程，结果保留两位有效数字)。

氮是地球上含量丰富的一种元素，氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用。
（1）在固定容积的密闭容器中，进行如下化学反应：N2（g）+3H2（g） 2NH3（g） △H=—92．4kJ/mol，
其平衡常数K与温度T的关系如下表：

T/K
298
398
498
平衡常数K
4.1×106
K1
K2
 
试判断K1       K2（填写“>” “ =”或“<”）。
（2）用2mol N2和3mol H2合成氨，三容器的反应温度分别为T1、T2、T3且恒定不变，在其它条件相同的情况下，实验测得反应均进行到t min时N2的质量分数如图所示，此时甲、乙、丙三个容器中一定达到化学平衡状态的是        ，都达到平衡状态时，N2转化率最低的是   。

（3）NH3与CO2在120oC，催化剂作用下可以合成反应生成尿素：CO2 +2NH3（NH2）2CO +H2O
在密闭反应容器中，混合气体中NH3的含量变化关系如图所示

（该条件下尿素为固体）。则A点的正反应/速率（CO2）      B点的逆反应速率（CO2）（填写“>”“=”或“<”），NH3的平衡转化率为____         ；
（4）已知下列热化学方程式：
2H2（g）+O2（g）=2H2O（1）   △H = -571．6kJ/mol
N2（g）+O2（g）2NO（g）    △H =+180kJ/mol
请写出用NH3还原NO的热化学方程式_                 ；
（5）氨气在纯氧中燃烧，生成一种单质和水，试写出该反应的化学方程式____     。科学家利用此原理，设计成氨气－氧气燃料电池，则通人氨气的电极是        （填“正极”或“负极”），在碱性条件下，通人氨气的电极发生的电极反应式为                                  。

（1）如图表示金刚石、石墨在相关反应过程中的能量变化关系。
写出石墨转化为金刚石的热化学方程式                    。

(2)已知:Ti(s)+2Cl2(g)TiCl4(l)ΔH="-804.2" kJ/mol
2Na(s)+Cl2(g)="2NaCl(s)" ΔH="-882.0" kJ/mol
Na(s)="Na(l)" ΔH="+2.6" kJ/mol
则TiCl4(l)+4Na(l)=Ti(s)+4NaCl(s)的ΔH=   kJ/mol。
(3)已知:
①2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g)ΔH="-a" kJ/mol
②CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l)ΔH="-b" kJ/mol
③H2O(g)=H2O(l) ΔH="-c" kJ/mol则:2CO(g)+O2(g)2CO2(g)的ΔH=    kJ/mol。
(4)工业上在催化剂作用下可利用CO合成甲醇:CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g),下图表示反应过程中能量的变化情况。

在图中,曲线   (填“a”或“b”)表示使用了催化剂;该反应属于   (填“吸热”或“放热”)反应。

大气中的部分碘源于O3对海水中Iˉ的氧化。将O3持续通入NaI酸性溶液溶液中进行模拟研究。

（1）O3将Iˉ氧化成I2的过程可发生如下反应：
①Iˉ（aq）+ O3（g）= IOˉ(aq) +O2（g）△H1
②IOˉ（aq）+H+(aq) HOI(aq) 　△H2
③HOI(aq) + Iˉ(aq) + H+(aq) I2(aq) + H2O(l) △H3
④O3（g）+2Iˉ（aq）+2H+（aq）=　I2(aq) + O2（g）+ H2O(l) △H4
则△H3与△H1、△H2、△H4之间的关系是：△H3 =      。
（2）在溶液中存在化学平衡： I2(aq) + Iˉ(aq) I3ˉ(aq)其平衡常数表达式为     。在反应的整个过程中I3ˉ物质的量浓度变化情况是     。
（3）为探究温度对I2(aq) + Iˉ(aq) I3ˉ(aq) △H5 反应的影响。在某温度T1下，将一定量的0.2 mol·L-1NaI酸性溶液置于密闭容器中，并充入一定量的O3（g）（O3气体不足，不考虑生成物O2与 Iˉ反应），在t时刻，测得容器中I2（g）的浓度。然后分别在温度为T2、T3、T4、T5下，保持其它初始实验条件不变，重复上述实验，经过相同时间测得I2（g）浓度，得到趋势图（见图一）。则：

①若在T3时，容器中无O3， T4～T5温度区间容器内I2（g）浓度呈现如图一所示的变化趋势，则△H5     0(填＞、＝或＜)；该条件下在温度为T4时，溶液中Iˉ浓度随时间变化的趋势曲线如图二所示。在t2时，将该反应体系温度上升到T5，并维持该温度。请在图2中画出t2时刻后溶液中 Iˉ浓度变化总趋势曲线。
②若在T3时，容器中还有O3，则T1～T2温度区间容器内I2（g）浓度呈现如图一所示的变化趋势，其可能的原因是     。（任写一点）
（4）利用反应④和图2的信息，计算0-t1时间段内用I2(aq)表示的化学反应速率     。

科学家要研究跟碳元素及其化合物相关的很多课题。
（1）焦炭可用于制取水煤气。测得12g碳与水蒸气完全反应生成水煤气时，吸收了131. 6kJ热量，该反应的热化学方程式是_________ 。
（2）工业上可用焦炭冶炼金属，若0.5mol碳完全与赤铁矿反应，得到0.6mol铁，同时生成2种常见气体，则该反应的化学方程式是_________。
（3）碳跟水蒸气制水煤气的反应是一个可逆反应，下列情况下能判断该反应一定达到平衡状态的是_________（选填编号．）。

A．V正(H2O)=V正(H2)
B．容器中温度不再发生改变
C．消耗nmolH2同时消耗nmolCO
D．容器中气体的总物质的量不随时间改变
（4）温度T1时，在一体积为2L的密闭容积中,加入2.0molCO和2.0mol的H2,反应中c(H2O)的变化情况如图所示,T1时反应C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)的平衡常数的数值为_________。在第5分钟时将体系的温发升高到T2，若在第8分钟时达到新的平衡，请在下图中画出第5分钟到9分钟后c(H2O)浓度变化趋势的曲线（只要求定性表示）。

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