题目内容

11．研究表明丰富的CO2完全可以作为新碳源，解决当前应用最广泛的碳源（石油和天然气）到本世纪中叶将枯竭的危机，同时又可缓解由CO2累积所产生的温室效应，实现CO2的良性循环．
（1）目前工业上有一种方法是用CO2和H2在230℃催化剂条件下转化生成甲醇蒸汽和水蒸气．图表示恒压容器中0.5mol CO2和1.5mol H2转化率达80%时的能量变化示意图．
①写出该反应的热化学方程式：CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）△H=-49 kJ•mol-1．
②能判断该反应达到化学平衡状态的依据是bd．
a．容器中压强不变
b．H2的体积分数不变
c．c（H2）=3c（CH3OH）
d．容器中密度不变
e．2个C=O断裂的同时有6个H-H断裂．
（2）将不同量的CO（g）和H2O（g）分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中，进行反应CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g），得到如表三组数据：
实验组温度℃起始量/mol平衡量/mol达到平衡所需
时间/min
COH2OH2CO
1650421.62.46
2900210.41.63
3900abcdt
①在实验2条件下平衡常数K=0.17
②在实验3中，若平衡时CO转化率大于水蒸气转化率，则a/b 的值0＜$\frac{a}{b}$＜1（填具体值或范围）．
③在实验4中，若保持990℃，在此容器中加入CO、H2O、CO2、H2均为1mol，则此时V正＜V逆（填“＞”、“=”或“＜”）
（3）已知在常温下，甲醇是优质的清洁燃料，可制作燃料电池．
①已知：①2CH3OH（l）+3O2（g）═2CO2（g）+4H2O（g）△H1=-1275.6kJ•mol-1
②2CO（g）+O2（g）═2CO2（g）△H2=-566.0kJ•mol-1
③H2O（g）═H2O（l）△H3=-44.0kJ•mol-1
写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2H2O（l）△H=-442.8kJ/mol．
（4）已知草酸是一种二元酸，草酸氢钠溶液显酸性．常温下向10Ml0.01mol/LH2C2O4溶液中滴加10mL0.01mol/LNaOH溶液时，比较溶液中各种离子浓度大小关系c（Na+）＞c（HC2O4-）＞c（H+）＞c（C2O42-）＞c（OH-）
（5）以甲醚空气氢氧化钾溶液为原料，石墨为电极可构成燃料电池，该电池的负极反应式为CH3OCH3+16OH--12e-=2CO32-+11H2O．

分析 （1）①发生反应：CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g），根据图1可知，0.5mol CO2和1.5mol H2转化率达80%时放热23kJ-3.4kJ=19.6kJ，计算1mol二氧化碳发生放出的热量确定△H，书写该反应的热化学方程式；
②当反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度、百分含量不变，以及由此衍生的一些量也不发生变化，注意选择判断的物理量，应随着反应的进行发生变化，当该物理量由变化到定值时，说明可逆反应到达平衡状态；
（2）①依据图表数据列式计算平衡浓度，再根据平衡常数等于生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积进行计算；
②在反应中当反应物的物质的量之比等于化学计量数之比时，各反应物的转化率相等，某一种反应物越多，其转化率越低，而另一种反应物的转化率则越高，据此答题；
③根据浓度商Qc与平衡常数K的大小，判断反应进行的方向，进而确定正逆反应的速率的大小关系；
（3）依据盖斯定律进行计算，由$\frac{①-②+③×4}{2}$得出正确结论；
（4）H2C2O4和NaOH反应生成NaHC2O4，NaHC2O4溶液呈酸性说明溶液中电离大于水解，依此比较溶液中HC2O4-、C2O42-、H2C2O4、H+的浓度从大到小的顺序；
（5）原电池负极发生氧化反应，甲醚在负极放电，碱性条件下生成碳酸根与水，依此书写电极反应式．

解答 解：（1）①根据图1可知，0.5mol CO2和1.5mol H2转化率达80%时放热23kJ-3.4kJ=19.6kJ，1mol二氧化碳反应放出的热量为$\frac{1mol}{0.5mol×80%}$×19.6kJ=49kJ，则该反应的热化学方程式：CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）△H=-49kJ•mol-1，
故答案为：CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）△H=-49 kJ•mol-1；
②a．反应再恒压容器中进行，故容器中压强不变，不能说明反应达到平衡状态，故a错误；
b．H2的体积分数不变，说明反应达到平衡状态，故b正确；
c．平衡时各物质的浓度之比取决于物质的起始物质的量和转化率，故c（H2）=3c（CH3OH），不能说明反应达到平衡状态，故c错误；
d．密度ρ=$\frac{m}{V}$，总质量会变，体积会变，故容器中密度不变，说明反应达到平衡状态，故d正确；
e．2个C=O断裂是正反应，同时有6个H-H断裂也是正反应，故不能说明反应达到平衡状态，故e错误；
故答案为：bd；
（2）①H2O（g）+CO（g）?CO2（g）+H2（g）
初始浓度   0.5mol/L    1mol/L           0           0
转化浓度   0.2mol/L   0.2mol/l     0.2mol/l  0.2mol/l
平衡浓度   0.3mol/L   0.8mol/L    0.2mol/l  0.2mol/l
K=$\frac{c（C{O}_{2}）•c（{H}_{2}）}{c（CO）•c（{H}_{2}O）}$=$\frac{0.2×0.2}{0.3×0.8}$=0.17，
故答案为：0.17；
②在反应中当反应物的物质的量之比等于化学计量数之比时，各反应物的转化率相等，某一种反应物越多，其转化率越低，而另一种反应物的转化率则越高，所以要使CO的转化率大于水蒸气，则0＜$\frac{a}{b}$＜1，
故答案为：0＜$\frac{a}{b}$＜1；
③900℃时，当CO、H2O、CO2、H2均为1mol时，浓度商Qc=$\frac{0.5×0.5}{0.5×0.5}$=1＞0.17=K，所以此时平衡要逆向移动，故V正＜V逆，
故答案为：＜；
（3）①2CH3OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+4H2O（g）△H1=-1275.6kJ/mol
②2CO （g）+O2（g）=2CO2（g）△H2=-566.0kJ/mol
③H2O（g）=H2O（l）△H3=-44.0kJ/mol
由$\frac{①-②+③×4}{2}$得：CH3OH（l）+O2（g）=CO （g）+2H2O（l）△H=$\frac{-1275.6kJ/mol-（-566.0kJ/mol）+（-44.0kJ/mol）×4}{2}$=-442.8KJ/mol；
故答案为：CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2H2O（l）△H=-442.8 kJ/mol；
（4）常温下，向10mL 0.01mol•L-1 H2C2O4溶液中滴加10mL 0.01mol•L-1NaOH溶液时，H2C2O4和NaOH反应生成NaHC2O4，由于NaHC2O4溶液显酸性，故溶液中HC2O4-的电离程度大于其水解程度，所以c（C2O42-）＞c（H2C2O4），由于氢离子来自水的电离和HC2O4-的电离，则c（H+）＞c（C2O42-），HC2O4-的水解程度较小，则c（HC2O4-）＞c（C2O42-），所以溶液中各离子浓度大小为c（Na+）＞c（HC2O4-）＞c（H+）＞c（C2O42-）＞c（OH-），
故答案为：c（Na+）＞c（HC2O4-）＞c（H+）＞c（C2O42-）＞c（OH-）；
（5）原电池负极发生氧化反应，甲醚在负极放电，碱性条件下生成碳酸根与水，电极反应式为：CH3OCH3+16OH--12e-=2CO32-+11H2O，
故答案为：CH3OCH3+16OH--12e-=2CO32-+11H2O．

点评 本题为综合题，考查热化学方程式的书写、化学平衡状态判断的标志、平衡常数的计算及化学平衡移动原理、盖斯定律的计算应用、离子浓度大小的比较、电解池反应原理及电极反应式的书写，明确化学平衡相关理论，熟悉盖斯定律计算反应热的方法，原电池工作原理是解题关键，题目难度中等．

练习册系列答案
相关题目
1．某学生用0.100 0mol/L的NaOH标准溶液滴定未知浓度的盐酸，其操作可分为如下几步：
A．量取25.00mL待测盐酸溶液注入洁净的锥形瓶，并加入2～3滴酚酞；
B．用标准溶液润洗滴定管2～3次；
C．把盛有标准溶液的碱式滴定管固定好，调节滴定管尖嘴使之充满溶液；
D．取标准NaOH溶液注入碱式滴定管至刻度线0以上2cm～3cm；
E．调节液面至“0”或“0”以下刻度并记下读数；
F．把锥形瓶放在滴定管的下面，用标准NaOH溶液滴定至终点并记滴定管液面的刻度．
据此实验完成填空：
（1）正确操作步骤的顺序是B、D、C、E、A、F（用序号字母填写）．
（2）上述B步骤操作的目的是防止滴定管内壁附着的水将标准溶液稀释而带来误差．
（3）上述A步骤操作之前，先用待测溶液润洗锥形瓶，则对滴定结果的影响是偏高．
滴定
次数		盐酸溶液/mL0.100 0mol•L-1NaOH的体积（mL）
滴定前滴定溶液体积/mL
第一次25.000.0026.1126.11
第二次25.001.5630.3028.74
第三次25.000.2226.3126.09
（4）判断到达滴定终点的实验现象是滴入最后一滴NaOH溶液，溶液由无色变为浅红色，且在半分钟内不褪色．
（5）若滴定开始和结束时，酸式滴定管中的液面如图所示：则起始读数为0.00mL，终点读数为26.10mL．
（6）某学生根据三次实验分别记录有关数据如上：请选用其中合理的数据列式计算该盐酸溶液的物质的量浓度：c（HCl）=0.1044mol/L．
2．下列物质的提纯（括号内为杂质），所选试剂和仪器正确的组合是（　　）
①Fe2O3（Al2O3）：盐酸 ②H2O（I2）：酒精 ③Na2CO3（NaHCO3）：石灰水 ④豆油（水）：不需试剂
A．①ⅠB．②ⅡC．③ⅢD．④Ⅱ
19．相对分子质量为92的某芳香烃X是一种重要的有机化工原料，研究部门以它为初始原料设计出如下转化关系图（部分产物、合成路线、反应条件略去）．其中A是一氯代物，H是一种功能高分子，链节组成为C7H5NO．

已知：

请根据所学知识与本题所给信息回答下列问题：
（1）X的分子式是C7H8．
（2）H的结构简式是．
（3）反应②、④的类型是氧化反应；缩聚反应．
（4）反应⑤的化学方程式是．
（5）有多种同分异构体，其中含有1个醛基和2个羟基的芳香族化合物共有
6种．
（6）请用合成反应流程图表示出由A和其他无机物（溶剂任选）合成最合理的方案．
示例如图：
6．某研究所对含硫酸亚铁和硫酸铜的工业废料进行相关的研究．实验过程如图1：

回答下列问题：
（1）滤渣的成分为Fe、Cu，操作①的名称为过滤．
（2）图1溶液B中所发生反应的离子方程式为4Fe2++O2+8NH3+10H2O=8NH4++4Fe（OH）3↓．
（3）实验要求向溶液B中通入过量的空气，证明通入空气过量的方法是取上层清液少许于试管中，加入酸性高锰酸钾溶液，酸性高锰酸钾溶液的紫色不变（无变化）．
（4）操作③第一步需要的仪器除了酒精灯、铁架台外，还需要蒸发皿、玻璃棒．
（5）某同学利用图2装置制备氢气并利用氢气还原某金属氧化物，根据要求回答问题．
①请设计一个实验方案验证H2的还原性并检验其氧化产物，其装置连接顺序是A→C→B→D→D（除D装置外，其它装置不能重复使用），最后D装置中所加药品为碱石灰，其作用是防止空气中水蒸气进入前面装置中．
②点燃B处酒精灯之前必须进行的操作是检验氢气的纯度．
16．过量铁与少量稀硫酸反应，为了加快反应速率，但是又不影响生成氢气的总量，可以采取的措施是（　　）
A．加入几滴硫酸铜溶液B．加入适量的水
C．加入适量NaCl溶液D．再加入少量稀硫酸
2．以硫铁矿（主要成分为FeS2）为原料制备氯化铁昌体（FeCl3•6H2O）的工艺流程如下：

回答下列问题：
（1）硫铁矿“焙烧”中反应的化学方程式为3FeS2+8O2$\frac{\underline{\;焙烧\;}}{\;}$+6SO2，则中的化学式为Fe3O4，反应中化合价升高的元素有铁、硫．
（2）“酸溶”中反应的化学方程式为Fe3O4+8HCl=FeCl2+2FeCl3+4H2O．
（3）“过滤”后滤液中金属阳离子有Fe2+、Fe3+．
（4）“氧化”中反应的离子方程式为2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-．
（5）该工艺流程中产生的SO2会污染空气，常用烧碱溶液来吸收．写出吸收过程中反应的化学方程式2NaOH+SO2=Na2SO3+H2O或　NaOH+SO2=NaHSO3．
19．下列有关化学用语使用正确的是（　　）
A．硫原子的原子结构示意图：
B．原子核内有10个质子的氧原子${\;}_{8}^{18}$O
C．NH4Cl的电子式：
D．邻氯甲苯的结构简式：
20．下列实验操作或实验事故处理正确的为（　　）
A．实验室蒸馏石油时，蒸馏烧瓶中加入一些碎瓷片，为防止暴沸，冷凝管下口进冷水上口出热水
B．实验室制备硝基苯时，将硝酸与苯混合后再滴加浓硫酸
C．实验使手指不小心沾上苯酚，立即用70℃以上的热水清洗
D．检验蔗糖是否水解：蔗糖溶液在稀硫酸存在下水浴加热一点时间后，再与银氨溶液混合加热，观察现象

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