题目内容

15．甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的一种原理是CH3OH（g）和H2O（g）反应生成CO2和H2．图是该过程中能量变化示意图，若在反应体系中加入催化剂，反应速率增大，正反应活化能 a的变化是减小（填“增大”、“减小”、“不变”），反应热△H的变 化是不变（填“增大”、“减小”、“不变”）．请写出反应进程CH3OH（g）和H2O（g）反应的热化学方程式CH3OH（g）+H2O（g）=CO2（g）+3H2（g）△H=+（a-b）kJ/mol．

分析 化剂降低反应的活化能，加快反应速率，即a减小，但催化剂不能改变活化能，即反应热△H不变．根据图象可知反应热=akJ/mol-bkJ/mol，所以CH3OH（g）和H2O（g）反应的热化学方程式为CH3OH（g）+H2O（g）=CO2（g）+3H2（g）△H=+（a-b）kJ/mol．

解答 解：催化剂降低反应的活化能，加快反应速率，即a减小，但催化剂不能改变活化能，即反应热△H不变，反应能量图中生成物的总能量大于反应物的总能量，则为吸热反应，由图可知，1mol 甲醇和1mol 水蒸气反应生成CO2和氢气吸收的热量为（a-b）kJ，反应热化学方程式为：CH3OH（g）+H2O（g）=CO2（g）+3H2（g）△H=+（a-b）kJ/mol，
故答案为：减小；不变；CH3OH（g）+H2O（g）=CO2（g）+3H2（g）△H=+（a-b）kJ/mol．

点评 本题主要是考查催化剂对反应速率、反应热的影响、盖斯定律应用，注意原电池和电解池的原理分析，题目难度中等．

练习册系列答案
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16．向27.2gCu和Cu2O的混合物中加入某浓度的稀硝酸0.5L，固体物质完全反应，生成NO 和Cu（NO3）2．在所得溶液中加入1.0mol/L 的NaOH溶液1.0L，此时溶液呈中性，金属离子已完全沉淀，经洗涤、干燥、灼烧，得到黑色固体质量为32g．下列有关说法不正确的是（　　）
A．原混合物中含氧原子的质量为1.6g
B．原硝酸的物质的量浓度为2.0mol/L
C．反应中产生标况下NO的体积为4.48L
D．固体物质溶解后剩余HNO3为0.2mol
6．下列关于沉淀溶解平衡的说法正确的是（　　）
A．Ksp（AB2）小于Ksp（CD），则化合物AB2的溶解度一定小于化合物CD的溶解度
B．在氯化银的沉淀溶解平衡体系中，加入蒸馏水，氯化银的溶解度增大
C．在氯化银的沉淀溶解平衡体系中，加入碘化钾固体，氯化银沉淀可转化为碘化银沉淀
D．在碳酸钙的沉淀溶解平衡体系中，加入稀盐酸，溶解平衡不移动
3．甲烷水蒸气重整制合成气是利用甲烷资源的途径之一，该过程的主要反应是
反应①：CH4（g）+H2O（g）?CO（g）+3H2（g）△H＞0
（1）已知：
CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（g）△H1=-802kJ•mol-1
CO（g）+$\frac{1}{2}$O2（g）=CO2（g）△H2=-283kJ•mol-1
H2（g）+$\frac{1}{2}$O2（g）=H2O（g）△H3=-242kJ•mol-1
则反应①的△H=△H1-△H2-3×△H3（用△H1、△H2和△H3表示）．
（2）其他条件相同，反应①在不同催化剂（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）作用下反应相同时间后，CH4的转化率随反应温度的变化如图1所示．

①在相同条件下，三种催化剂Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的催化效率由高到低的顺序是Ⅰ＞Ⅱ＞Ⅲ．
②a点所代表的状态不是（填“是”或“不是”）平衡状态．
③c点CH4的转化率高于b点，原因是b和c都没平衡，c点温度高，反应速率快，相同时间内转化率高．
（3）反应①在恒容密闭反应器中进行，CH4和H2O的起始物质的量之比为1：2，10h后CH4的转化率为80%，并测得c（H2O）=0.132mol•L-1，计算0～10h内消耗CH4的平均反应速率（写出计算过程，结果保留2位有效数字）．
（4）在如图2的坐标图中，画出反应①分别在700℃和850℃下进行时，CH4的转化率随时间t变化的示意图（进行必要标注）．
10．化工生产中常用 FeS 作沉淀剂除去工业废水中的 Cu2+：Cu2+（aq）+FeS（s）?CuS（s）+Fe2+（aq），下列有关叙述中正确的是（　　）
A．FeS的Ksp小于CuS的Ksp
B．达到平衡时c（Fe2+）=c（Cu2+）
C．溶液中加入少量 Na2S固体后，溶液中c （Cu2+）、c （Fe2+）都减小
D．该反应平衡常数 K=$\frac{{K}_{sp}（FeS）}{{K}_{sp}（CuS）}$
20．在火箭推进器中装有强还原剂肼（N2H4）和强氧化剂（H2O2），当它们混合时，即产生大量的N2和水蒸气，并放出大量热．已知0.4mol液态肼和足量H2O2反应，生成氮气和水蒸气，放出256.65kJ的热量．
（1）写出该反应的热化学方程式N2H4（l）+2H2O2（l）═N2（g）+4H2O（g）△H=-641.625kJ/mol．
（2）已知H2O（l）═H2O（g）；△H=+44kJ•mol-1，则16g液态肼燃烧生成氮气和液态水时，放出的热量是408.8kJ．
（3）上述反应应用于火箭推进剂，除释放大量的热和快速产生大量气体外，还有一个很突出的优点是生成N2和H2O，对环境无污染．
（4）已知N2（g）+2O2（g）═2NO2（g）；△H=+67.7kJ•mol-1，N2H4（g）+O2（g）═N2（g）+2H2O （g）；△H=-534kJ•mol-1，根据盖斯定律写出肼与NO2完全反应生成氮气和气态水的热化学方程式2N2H4（g）+2NO2（g）═3N2（g）+4H2O（g）△H=-1135.7kJ•mol-1．
7．SO2和NOx都是大气污染物．
（1）汽车排放的尾气中含CO和NO，汽车发动机工作时产生的NO和CO可通过催化转化器转化为两种无污染的气体，该反应的化学方程式是2CO+2NO $\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$2CO2+N2；
（2）采取还原法，用炭粉可将氮氧化物还原．
已知：N2（g）+O2（g）═2NO（g）△H=+180.6kJ•mol-1；C（s）+O2（g）═CO2（g）△H=-393.5kJ•mol-1
则反应C（s）+2NO（g）═CO2（g）+N2（g）△H=-574.1kJ•mol-1．
（3）将NO2变成无害的N2要找到适合的物质G与适当的反应条件，G应为还原剂（填写“氧化剂”或“还原剂”）．下式中X必须为无污染的物质，系数n可以为0；NO2+G$\stackrel{催化剂}{→}$N2+H2O+nX （未配平的反应式）；
下列化合物中，满足上述反应式中的G是ad（填写字母）；
a．NH3b．CO2c．SO2d．CH3CH2OH
（4）利用氨水可以将SO2和NO2吸收，原理如图1所示：NO2被吸收的离子方程式是2NO2+4HSO3-=N2+4SO42-+4H+；
（5）利用图2所示装置（电极均为惰性电极）也可吸收SO2，并用阴极排出的溶液吸收NO2．
①b极的电极反应式为2HSO3-+2H++2e-=S2O42-+2H2O；
②在碱性条件下，用阴极排出的溶液吸收NO2，使其转化为无害气体，同时有SO32-生成．该反应离子方程式为4S2O42-+2NO2+8OH-═8SO42-+N2+4H2O．
4．氯碱厂质检人员用滴定法测定某NaOH溶液的浓度．
（1）洗涤滴定管前必须首先检漏．
（2）选用盐酸作为标准溶液进行测定实验．将盐酸装入滴定管，NaOH溶液装入锥形瓶，滴加甲基橙/酚酞作指示剂．滴定时，眼睛注视锥形瓶中溶液颜色的变化，当锥形瓶内溶液由黄色变橙色/红色变无色、且在半分钟内不褪去即达滴定终点．记录此时滴定管内液面读数V（末）．
（3）实验数据记录及处理：
标准盐酸浓度：0.1054mol/L
实验次数待测氢氧化钠溶液体积（mL）标准盐酸体积（mL）NaOH溶液浓度（mol/L）
初读数末读数体积
120.000.5020.7020.20 0.1059 
220.006.0026.0020.00 
若NaOH溶液的准确浓度为 0.1005mol/L，实验误差是5.4%．
（4）若测定结果偏低，原因可能是ACD．
A、见到指示剂的颜色有变化就停止滴定
B、锥形瓶用蒸馏水清洗后，未用待装液润洗
C、读数时，若滴定前视线偏低，滴定后视线偏高
D、滴定前滴定管的尖嘴部分充满液体，滴定终点时尖嘴部分有气泡．
5．设NA为阿伏伽德罗常数的值，下列有关说法不正确的是（　　）
A．45g水中含有的水分子数是2.5NA
B．标准状况下，33.6LCO中含有的原子数是3NA
C．0.5L、0.2mol/L的NaCl溶液中含有的Na+数是0.1NA
D．1molCH4含电子数目为8NA

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