题目内容

请参考题中图表，已知E1＝134 kJ·mol－1、E2＝368 kJ·mol－1，根据要求回答问题：
 
(1)图Ⅰ是1 mol NO2(g)和1 mol CO(g)反应生成CO2和NO过程中的能量变化示意图，若在反应体系中加入催化剂，反应速率增大，E1的变化是       (填“增大”、“减小”或“不变”，下同)，ΔH的变化是       。请写出NO2和CO反应的热化学方程式：                               。
(2)甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸汽转化为氢气的两种反应的热化学方程式如下：
①CH3OH(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋3H2(g)  ΔH＝＋49.0 kJ·mol－1
②CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2(g)  ΔH＝－192.9 kJ·mol－1
又知③H2O(g)===H2O(l) ΔH＝－44 kJ·mol－1，则甲醇蒸汽燃烧为液态水的热化学方程式为                     。
(3)如表所示是部分化学键的键能参数：

化学键
P—P
P—O
O===O
P===O
键能/kJ·mol－1
a
b
c
x
 
已知白磷的燃烧热为d kJ·mol－1，白磷及其完全燃烧的产物的结构如图Ⅱ所示，则表中x＝        kJ·mol－1(用含a、b、c、d的代表数式表示)。

(1)减小 不变 NO2(g)＋CO(g)===CO2(g)＋NO(g) ΔH＝－234 kJ·mol－1
(2)CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－764.7 kJ·mol－1
(3)(d＋6a＋5c－12b)

解析

练习册系列答案
相关题目

（15分）二甲醚（DME）和甲醇是21世纪应用最广泛的两种清洁燃料，目前工业上均可由合成气在特定催化剂作用下制得。
（1）由合成气制备二甲醚的主要原理如下：
已知：①CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)            △H1＝－90.7 kJ·mol－1
②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)     △H2＝－23.5 kJ·mol－1
③CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)        △H3＝－41.2 kJ·mol－1
则反应3H2(g)＋3CO(g)CH3OCH3(g)＋CO2(g)的△H＝      kJ·mol-1。
（2）将合成气以n(H2)/n(CO)=2通入1 L的反应器中，一定条件下发生反应：
4H2(g)+2CO(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)，其中CO的平衡转化率随温度、压强变化关系如图所示：

①该反应的平衡常数表达式为       ；P1、P2、P3由大到小的顺序为       。
②若反应在P3和316℃时，起始时n(H2)/n(CO)=3，则达到平衡时，CO的转化率     50％（填“大于”、“小于”或“等于”)。
（3）由合成气合成甲醇的反应的温度与平衡常数（K）的关系如表数据，


250℃时，将2 molCO和6 molH2充入2L的密闭容器中发生反应，反应时间与物质浓度的关系如图所示，则前10分钟内，氢气的平均反应速率为     ；若15分钟时，只改变温度一个条件，假设在20分钟时达到新平衡，氢气的转化率为33.3%，此时温度为      （从上表中选），请在图中画出15—25分钟c (CH3OH)的变化曲线。
（4）利用甲醇液相脱水也可制备二甲醚，原理是：CH3OH +H2SO4→CH3HSO4+H2O，CH3HSO4+CH3OH→CH3OCH3+H2SO4。与合成气制备二甲醚比较，该工艺的优点是反应温度低，转化率高，其缺点是        。

（I）保护环境已成为当前和未来的一项全球性课题。为解决目前燃料使用过程中的环境污染问题，并缓解能源危机，有的专家提出利用太阳能促使燃料循环使用的构想，如图所示：

请回答下列问题：
(1)过程Ⅰ的能量转化形式为________能转化为________能。
(2)上述转化过程中，ΔH1和ΔH2的关系是________。
(3)断裂1 mol化学键所需的能量见下表：

共价键
H—N
H—O
N≡N
O＝O
断裂1 mol化学键所需能量/(kJ·mol－1)
393
460
941
499
常温下，N2与H2O反应生成NH3的热化学方程式为_______________________。
(II)在一试管中加入0.01mol/L的KMnO4酸性溶液和0.1mol/LH2C2O4溶液，在恒温下发生如下反应：
2KMnO4+5 H2C2O4+3H2SO4＝K2SO4+2MnSO4+10CO2+8H2O。5分钟后测得Mn2+的浓度为0.004mol/L；
（4）试计算0—5分钟内，υ(H2C2O4)＝____________。
(5)如果反应从开始进行一段时间后，速率—时间图像如图：。试解释t1—t2，t2—t3速率变化的原因。______________________________________________________。

下图是红磷P（s）和Cl2反应生成（图中的表示生成1mol产物的数据）。根据下图回答下列问题：

（1）的热化学方程式为                                 。
（2）=        KJ·mol-1
（3）研究表明，化学反应的能量变化（△H）与反应物和生成物的键能有关。键能可以简单地理解为断开1mol化学键时所需吸收的能量，表1所列是部分化学键的键能数据。
表1部分化学键的键能数据

化学键
P-P
P-O
O=O
P=O
键能/（kJ·mol-1）
198
360
498
x
 
已知1mol白磷（结构如下图所示，分子式为P4）完全燃烧生成P4O10（结构如下图）放出2982KJ热量，则表中：x=         。
 （P4O10）

化学反应原理对于工业生产和科研有重要意义
I、下列三个化学反应的平衡常数（K1、K2、K3）与温度的关系分别如下表所示：

化学反应
平衡常数
温度
973 K
1173 K
①Fe(s)＋CO2(g)FeO(s)＋CO(g)
K1
1．47
2．15
②Fe(s)＋H2O(g)FeO(s)＋H2(g)
K2
2．38
1．67
③CO(g) ＋H2O(g)CO2(g) ＋H2(g)
K3
？
？
 
请回答：
（1）反应①是       （填“吸热”或“放热”）反应。
（2）据反应①与②可推导出K1、K2与K3之间的关系，则K3＝__________(用K1、K2表示)。
（3）要使反应③在一定条件下建立的平衡向逆反应方向移动，可采取的措施有 _____(填写字母序号)。
A．缩小反应容器的容积
B．扩大反应容器的容积
C．升高温度
D．使用合适的催化剂
E．设法减小平衡体系中的CO的浓度
（4）若反应③的逆反应速率与时间的关系如图所示：

①可见反应在t1、t3、t7时都达到了平衡，而t2、t8时都改变了一种条件，试判断改变的是什么条件：t2时__________________； t8时__________________。
②若t4时降压， t6时增大反应物的浓度，请在图中画出t4～t6时逆反应速率与时间的关系线。
II、（5）在载人航天器的生态系统中，不仅要求分离去除CO2，还要求提供充足的O2．某种电化学装置可实现如下转化：2CO2＝2CO+O2，CO可用作燃料．已知该装置的阳极反应为：4OH--4e-＝O2↑+2H2O，则阴极反应为                        。
（6）某空间站能量转化系统的局部如图所示，其中的燃料电池采用KOH溶液作电解液。

如果某段时间内，氢氧储罐中共收集到33．6L气体（已折算成标准状况），则该段时间内水电解系统中转移电子的物质的量为            mol。

以CO2为碳源制取低碳有机物成为国际研究焦点，下面为CO2加氢制取低碳醇的热力学数据：
反应Ⅰ： CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)          ?H = —49．0  kJ·mol-1
反应Ⅱ：2CO2(g)+6H2(g)CH3CH2OH(g)+3H2O(g)     ?H = —173．6 kJ·mol-1
（1）写出由CH3OH(g)合成CH3CH2OH(g)的热化学反应方程式：                     
（2）对反应Ⅰ，在一定温度下反应达到平衡的标志是     （选填编号)
a．反应物不再转化为生成物 b．平衡常数K不再增大
c．CO2的转化率不再增大 d．混合气体的平均相对分子质量不再改变　
（3）在密闭容器中，反应Ⅰ在一定条件达到平衡后，其它条件恒定，能提高CO2转化率的措施是    （选填编号）

A．降低温度B．补充CO2C．加入催化剂D．移去甲醇
（4）研究员以生产乙醇为研究对象，在密闭容器中，按H2与CO2的物质的量之比为3:1进行投料，在5MPa下测得不同温度下平衡体系中各种物质的体积分数（y%）如下图所示。表示CH3CH2OH组分的曲线是     ；图中曲线Ⅱ和Ⅲ的交点a对应的体积分数ya=     %（计算结果保留三位有效数字）

(5)一种以甲醇作燃料的电池示意图如图。写出该电池放电时负极的电极反应式：                     。

已知反应①Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g)　ΔH=akJ·mol-1,平衡常数为K;
反应②CO(g)+1/2O2(g)CO2(g)　ΔH=bkJ·mol-1;
反应③Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g)　ΔH=ckJ·mol-1。测得在不同温度下,K值如下:

温度/℃
500
700
900
K
1.00
1.47
2.40
 
(1)若500 ℃时进行反应①,CO2的起始浓度为2 mol·L-1,CO的平衡浓度为　　　　。 
(2)反应①为　　　　(选填“吸热”或“放热”)反应。 
(3)700 ℃时反应①达到平衡状态,要使该平衡向右移动,其他条件不变时,可以采取的措施有　　　　(填序号)。 
A.缩小反应器体积  B.通入CO2
C.温度升高到900 ℃   D.使用合适的催化剂
E.增加Fe的量
(4)下列图像符合反应①的是　　　　(填序号)(图中v为速率,φ为混合物中CO含量,T为温度且T1>T2)。 

(5)由反应①和②可求得,反应2Fe(s)+O2(g)2FeO(s)的ΔH=　　　　。 
(6)请运用盖斯定律写出Fe(固体)被O2(气体)氧化得到Fe2O3(固体)的热化学方程式:　                                             。

乙醇汽油含氧量达35%,使燃料燃烧更加充分,使用车用乙醇汽油，尾气排放的CO和碳氢化合物平均减少30%以上,有效的降低和减少了有害的尾气排放。但是汽车使用乙醇汽油并不能减少NOx的排放，对NOx的有效消除成为环保领域的重要课题。NOx排入空气中，形成酸雨，造成空气污染。NOx中有一种红棕色气体，其溶于水的方程式是       。
（2）已知NO2和N2O4的结构式分别是和。

物质
NO2
N2O4
化学键
    N＝O
N—N
 N＝O
键能（kJ/mol）
466
167
438
 
写出NO2转化N2O4的热化学方程式       。
（3）研究人员在汽车尾气系统中装置催化转化剂，可有效降低NOx的排放。
① 写出用CO还原NO生成N2的化学方程式       。
② 在实验室中模仿此反应，在一定条件下的密闭容器中，测得NO转化为N2的转化率随温度变化情况和n (NO)/n(CO)比例变化情况如下图。

为达到NO转化为N2的最佳转化率，应该选用的温度和n(NO)/n(CO)比例分别为       、       ；该反应的?H       0（填“＞”、“＜”或“＝”）。
（4）用 CxHy(烃)催化还原NOx也可消除氮氧化物生成无污染的物质。CH4与NO发生反应的化学方程式为       。

四川有丰富的天然气资源，以天然气为原料合成尿素的主要步骤如下图所示(图中某些转化步骤及生成物未列出)：

请填写下列空白：
(1)已知0.5 mol甲烷与0.5 mol水蒸气在t ℃、p kPa时，完全反应生成一氧
化碳和氢气(合成气)，吸收了a kJ热量，该反应的热化学方程式是：______________________。
(2)在合成氨的实际生产过程中，常采取的措施之一是：将生成的氨从混合气体中及时分离出来，并将分离出氨后的氮气和氢气循环利用，同时补充氮气和氢气。请运用化学反应速率和化学平衡的观点说明采取该措施的理由：
________________________________________________________________。
(3)当甲烷合成氨气的转化率为75%时，以5.60×107 L甲烷为原料能够合成________L氨气。(假设体积均在标准状况下测定)
(4)已知尿素的结构简式为，请写出两种含有碳氧双键的尿素的同分异构体的结构简式：
①__________________；  ②_________________。

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