题目内容

研究CO2的利用对促进低碳社会的构建具有重要的意义。
(1)将CO2与焦炭作用生成CO，CO可用于炼铁等。
已知：Fe2O3(s)＋3C(s)=2Fe(s)＋3CO(g)；ΔH1＝＋489.0 kJ·mol－1
C(s)＋CO2(g)=2CO(g)；ΔH2＝＋172.5 kJ·mol－1。
则CO还原Fe2O3的热化学方程式为________________________________
(2)某实验将CO2和H2充入一定体积的密闭容器中，在两种不同条件下发生反应：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH＝－49.0 kJ·mol－1，测得CH3OH的物质的量随时间的变化如图所示，请回答下列问题：

①该反应的平衡常数的表达式为K＝________。
②曲线Ⅰ、Ⅱ对应的平衡常数大小关系为KⅠ________KⅡ(填“大于”、“等于”或“小于”)。
③在下图a、b、c三点中，H2的转化率由高到低的顺序是________(填字母)。

(3)在其他条件不变的情况下，将容器体积压缩到原来的1/2，与原平衡相比，下列有关说法正确的是________(填序号)。
a．氢气的浓度减小
b．正反应速率加快，逆反应速率也加快
c．甲醇的物质的量增加
d．重新平衡时n(H2)/n(CH3OH)增大
(1)Fe2O3(s)＋3CO(g)=2Fe(s)＋3CO2(g)；ΔH＝－28.5 kJ·mol－1
(2)①　②大于　③a、b、c
(3)bc
利用盖斯定律即可写出相应的热化学方程式。分析曲线Ⅰ、Ⅱ可知，两曲线的温度不同，且曲线Ⅰ的温度低于曲线Ⅱ的温度，由于该反应是放热反应，所以KⅠ＞KⅡ。H2的起始投入量越少，其平衡转化率越高。在其他条件不变的情况下，将容器体积压缩到原来的1/2，与原平衡相比，所有组分的浓度均增大，正、逆反应速率均加快，平衡正向移动，生成物的物质的量增加，反应物的转化率增大，重新达到平衡时n(H2)/n(CH3OH)减小。
练习册系列答案
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目前，“低碳经济”备受关注，CO2的产生及有效开发利用成为科学家研究的重要课题。试运用所学知识，解决下列问题：
（1）已知某反应的平衡表达式为：它所对应的化学反应为：__  ___
（2）—定条件下，将C(s)和H2O(g)分别加入甲、乙两个密闭容器中，发生（1）中反应：其相关数据如下表所示：
容器
容积/L
温度/℃
起始量/mol
平衡量/mol[
达到平衡所需时间/min
C(s)
H2O(g)
H2(g)
甲
2
T1
2
4
3.2
8
乙
1
T2
1
2
1,2
3
 
①T10C时，该反应的平衡常数K=_______
②乙容器中，当反应进行到1.5min时，H2O(g)的物质的量浓度_______ (填选项字母）。
A．="0.8" mol·L-1    B．=1.4 mol·L-1    C．<1.4 mol·L-1    D．>1.4 mol·L-1
③丙容器的容积为1L，T1℃时，按下列配比充入C(s)、H2O(g)、CO2(g)和H2(g)， 达到平   衡时各气体的体积分数与甲容器完全相同的是_______(填选项字母）。
A.0.6 mol、1.0 mol、0.5 mol、1.0 mol  
B． 0.6 mol、2.0 mol、0 mol、0 mol
C.1.0 mol、2.0 mol、1.0 mol、2.0 mol      
D． 0.25 mol、0.5 mol、0.75 mol、1.5 mol
（3）在一定条件下，科学家利用从烟道气中分离出CO2与太阳能电池电解水产生的H2合成甲醇，已知CH3OH、H2的燃烧热分别为：△H＝－725.5kJ/mol、△H＝－285.8kJ/mol，写出工业上以CO2、H2合成CH3OH的热化学方程式：                              。
（4）将燃煤废气中的CO2转化为甲醚的反应原理为：
2CO2(g）+ 6H2(g）CH3OCH3(g）+ 3H2O(g)
已知一定压强下，该反应在不同温度、不同投料比时，CO2的转化率见下表：
投料比[n(H2）/ n(CO2)]
500 K
600 K
700 K
800 K
1.5
45%
33%
20%
12%
2.0
60%
43%
28%
15%
3.0
83%
62%
37%
22%
 
①该反应的焓变△H  0，熵变△S___0（填＞、＜或＝）。
②用甲醚作为燃料电池原料，在碱性介质中该电池负极的电极反应式              。若以1.12 L·min-1（标准状况）的速率向该电池中通入甲醚（沸点为-24.9 ℃），用该电池电解500 mL 2 mol·L-1 CuSO4溶液，通电0.50 min后，理论上可析出金属铜        g。
制备锌印刷电路板是用稀硝酸腐蚀锌板，产生的废液称“烂板液”。“烂板液”中含硝酸锌外，还含有自来水带入的Cl—和Fe3+。在实验室里，用“烂板液”制取ZnSO4·7H2O的过程如下：

（1）若稀硝酸腐蚀锌板时还原产物为N2O，氧化剂与还原剂的物质的量之比是       。
（2）若步骤①的pH>12，则Zn(OH)2溶解生成四羟基合锌酸钠。写出Zn(OH)2被溶解的离子方程式                                                。
（3）滤液D中除了含有OH—离子外，还含有的阴离子有             （填离子符号）。
（4）若滤液E的pH=4，c(Zn2+)=2mol·L-1，c(Fe3+)=2.6×l0-9mol·L-1，能求得的溶度积是       （填选项）。
A.Ksp[Zn(OH)2]    B.Ksp[Zn(OH)2]和Ksp[Fe(OH)3]    C.Ksp[Fe(OH)3]
（5）步骤③要控制pH在一定范围。实验室用pH试纸测定溶液pH的方法是：                  　　 。
（6）已知：①Fe(OH)3(s)Fe3+(aq)+3OH-(aq) ； ΔH=" a" kJ?mol-1
②H2O(l)  H+(aq)+OH-(aq) ；ΔH=" b" kJ?mol-1
请写出Fe3+发生水解反应的热化学方程式：                             。
若①的溶度积常数为KSP，②的离子积常数为KW，Fe3+发生水解反应的平衡常数：
K=                 。（用含KSP、KW的代数式表示）
2013年初,雾霾天气多次肆虐我国中东部地区。其中,汽车尾气和燃煤尾气是造成空气污染的原因之一。
(1)汽车尾气净化的主要原理为:2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g)。在密闭容器中发生该反应时,c(CO2)随温度(T)、催化剂的表面积(S)和时间(t)的变化曲线,如图所示。

据此判断:
①该反应的ΔH　　0(填“>”或“<”)。 
②在T2温度下,0～2 s内的平均反应速率v(N2)=　　　　。 
③当固体催化剂的质量一定时,增大其表面积可提高化学反应速率。若催化剂的表面积S1>S2,在上图中画出c(CO2)在T1、S2条件下达到平衡过程中的变化曲线。
④若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行,下列示意图正确且能说明反应在进行到t1时刻达到平衡状态的是　　　　(填代号)。 


(2)直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题。
①煤燃烧产生的烟气含氮的氧化物,用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。
例如:
CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)     ΔH1="-867" kJ/mol
2NO2(g)N2O4(g)   ΔH2="-56.9" kJ/mol
写出CH4(g)催化还原N2O4(g)生成N2(g)和H2O(g)的热化学方程式:　                 。 
②将燃煤产生的二氧化碳回收利用,可达到低碳排放的目的。如图是通过人工光合作用,以CO2和H2O为原料制备HCOOH和O2的原理示意图。催化剂b表面发生的电极反应式为　                   。 
（1）汽车发动机工作时会引发N2和O2反应，其能量变化示意图如下：

写出该反应的热化学方程式：________________。
（2）二甲醚(CH3OCH3)是无色气体，可作为一种新型能源。由合成气(组成为H2、CO和少量的CO2)直接制备二甲醚，其中的主要过程包括以下四个反应：
甲醇合成反应：
(ⅰ)CO(g)＋2H2(g)=CH3OH(g)ΔH1＝－90.1 kJ·mol－1
(ⅱ)CO2(g)＋3H2(g)=CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH2＝－49.0 kJ·mol－1
水煤气变换反应：
(ⅲ)CO(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋H2(g)ΔH3＝－41.1 kJ·mol－1
二甲醚合成反应：
(ⅳ)2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)＋H2O(g)ΔH4＝－24.5 kJ·mol－1
由H2和CO直接制备二甲醚(另一产物为水蒸气)的热化学方程式为_______________。
根据化学反应原理，分析增加压强对直接制备二甲醚反应的影响_________________。
（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。
苯乙烯是现代石油化工产品中最重要的单体之一。在工业上，苯乙烯可由乙苯和CO2
催化脱氢制得。总反应原理如下：
   △H
回答下列问题：
（1）乙苯在CO2气氛中的反应可分两步进行：
△H1=＋117.6kJ·mol－1
H2 (g)＋CO2 (g)CO (g)＋H2O (g) △H2=＋41.2kJ·mol－1
由乙苯制取苯乙烯反应的             。
（2）在温度为T1时，该反应的平衡常数K=0.5mol/L。在2L的密闭容器中加入乙苯与CO2，反应到某时刻测得混合物中各组分的物质的量均为1.0mol。
①该时刻化学反应          （填“是”或“不是”）处于平衡状态；
②下列叙述能说明乙苯与CO2在该条件下反应已达到平衡状态的是          （填正确答案编号）；
a．正、逆反应速率的比值恒定     b．c(CO2)=c(CO)
c．混合气体的密度不变                    d．CO2的体积分数保持不变
③若将反应改为恒压绝热条件下进行，达到平衡时，则乙苯的物质的量浓度     （填正确答案编号）
A．大于0.5mol/LB．小于0.5mol/L
C．等于0.5mol/LD．不确定
（3）在温度为T2时的恒容器中，乙苯、CO2的起始浓度分别为2.0mol/L和3.0mol/L，设反应平衡后总压强为P、起始压强为，则反应达到平衡时苯乙烯的浓度为      ，           （均用含、P的表达式表示）。
（4）写出由苯乙烯在一定条件下合成聚苯乙烯的化学方程式                       。
氨是氮循环过程中的重要物质,氨的合成是目前普遍使用的人工固氮方法。
(1)根据图1提供的信息,写出该反应的热化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,在图1中曲线　　　　　　　(填“a”或“b”)表示加入铁触媒的能量变化曲线。 

(2)在恒容容器中,下列描述中能说明上述反应已达平衡的是　　　　。 
A.3v(H2)正=2v(NH3)逆
B.单位时间内生成n mol N2的同时生成2n mol NH3
C.混合气体的密度不再改变
D.容器内压强不随时间的变化而变化
(3)一定温度下,向2 L密闭容器中充入1 mol N2和3 mol H2,保持体积不变,0.5 min后达到平衡,测得容器中有0.4 mol NH3,则平均反应速率v(N2)=　　　　　　,该温度下的平衡常数K=　　　　　　　。若升高温度,K值变化　　　　(填“增大”、“减小”或“不变”)。 
(4)为了寻找合成NH3的温度和压强的适宜条件,某同学设计了三组实验,部分实验条件已经填在下面实验设计表中。
实验编号
T(℃)
n(N2)/n(H2)
p(MPa)
ⅰ
450
1/3
1
ⅱ
　 
　 
10
ⅲ
480
　 
10
 
A.请在上表空格中填入剩余的实验条件数据。
B.根据反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的特点,在给出的坐标图2中,画出其在1 MPa和10 MPa条件下H2的转化率随温度变化的趋势曲线示意图,并标明各条曲线的压强。
甲醇是一种重要的可再生能源，工业上可用CO和H2合成。
（1）已知：CO(g)＋1/2O2(g)＝CO2(g) △H＝—283 kJ·mol—1
CH3OH(l)＋3/2O2(g)＝CO2(g) ＋2H2O(l) △H＝—725kJ·mol—1
若要求得CO(g)＋2H2(g)＝CH3OH(l)的△H，还需要知道反应（用化学方程式表示）                                的焓变。
（2）在Cu2O/ZnO做催化剂的条件下，将CO(g)和H2(g)充入容积为2L的密闭容器中合成CH3OH(g)，反应过程中，CH3OH的物质的量（n）与时间（t）及温度的关系如图。

根据题意回答下列问题：
①反应达到平衡时，平衡常数表达式K＝       ；
升高温度，K值          （填“增大”、“减小”
或“不变”）。
②在500℃，从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率v(H2)＝                。
③若其它条件不变，对处于Z点的体系，将体积压缩至原来的1/2，达到新的平衡后，下列有关该体系的说法正确的是           。
a．氢气的浓度与原平衡比减少        b．正、逆反应速率都加快
c．甲醇的物质的量增加              d．重新平衡时n(H2) /n(CH3OH)增大
④据研究，反应过程中起催化作用的为Cu2O，反应体系中含少量的CO2有利于维持Cu2O的量不变，原因是：                                  （写出相关的化学方程式并辅以必要的文字说明）。

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