题目内容

（2011?广东）利用光能和光催化剂，可将CO2和H2O（g）转化为CH4和O2．紫外光照射时，在不同催化剂（I，II，III）作用下，CH4产量随光照时间的变化如图所示．
（1）在0-30小时内，CH4的平均生成速率VⅠ、VⅡ和VⅢ从大到小的顺序为
VⅢ＞VⅡ＞VⅠ
VⅢ＞VⅡ＞VⅠ
；
反应开始后的12小时内，在第
Ⅱ
Ⅱ
种催化剂的作用下，收集的CH4最多．
（2）将所得CH4与H2O（g）通入聚焦太阳能反应器，发生反应：CH4（g）+H2O（g）?CO（g）+3H2（g），该反应的△H=+206kJ?mol-1
①在答题卡的坐标图中，画出反应过程中体系的能量变化图（进行必要的标注）
②将等物质的量的CH4和H2O（g）充入1L恒容密闭容器，某温度下反应达到平衡，平衡常数K=27，此时测得CO的物质的量为0.10mol，求CH4的平衡转化率（计算结果保留两位有效数字）
（3）已知：CH4（g）+2O2（g）═CO2（g）+2H2O（g）△H=-802kJ?mol-1
写出由CO2生成CO的热化学方程式
CO2（g）+3H2O（g）═2O2（g）+CO（g）+3H2（g）△H=+1008 kJ?mol-1
CO2（g）+3H2O（g）═2O2（g）+CO（g）+3H2（g）△H=+1008 kJ?mol-1
．
分析：（1）相同时间甲烷的物质的量的变化量越大，表明平均速率越大，相同时间甲烷的物质的量的变化量越小，平均反应速率越小．由图2可知反应开始后的12小时内，在第Ⅱ种催化剂的作用下，收集的CH4最多；
（2）①CH4（g）+H2O（g）?CO（g）+3H2（g），该反应的△H=+206kJ?mol-1，反应是吸热反应，反应物能量低于生成物能量；依据能量变化画出图象；
②依据合成平衡三段式列式计算得到转化率；
（3）依据盖斯定律和热化学方程式计算得到；
解答：解：（1）由图2可知，在0～30h内，甲烷的物质的量变化量为△n（Ⅰ）＜△n（Ⅱ）＜△n（Ⅲ），故在0～30h内，CH4的平均生成速率v（Ⅲ）＞v（Ⅱ）＞v（Ⅰ）；
由图2可知反应开始后的12小时内，在第Ⅱ种催化剂的作用下，收集的CH4最多；
故答案为：VⅢ＞VⅡ＞VⅠ；Ⅱ．
（2）①CH4（g）+H2O（g）?CO（g）+3H2（g），该反应的△H=+206kJ?mol-1，反应是吸热反应，反应过程中体系的能量变化图为：；
故答案为：
②将等物质的量的CH4和H2O（g）充入1L恒容密闭容器，某温度下反应达到平衡，平衡常数K=27，此时测得CO的物质的量为0.10mol，根据平衡的三步计算可求CH4的平衡转化率：
               CH4（g）+H2O（g）?CO（g）+3H2（g）
起始量（mol）   x        x         0      0
变化量（mol）   0.10     0.10     0.10   0.30
平衡量（mol）  x-0.10  x-0.10     0.10   0.30
K=
c(CO)c3(H2)
c(CH4)c(H2O)
=
0.10×0.303
(x-0.10)2
=27
计算得到x=0.11mol
甲烷的转化率=
0.10mol
0，11mol
×100%=91%
故答案为：91%
（3）①CH4（g）+H2O（g）?CO（g）+3H2（g），△H=+206kJ?mol-1
②CH4（g）+2O2（g）═CO2（g）+2H2O（g）△H=-802kJ?mol-1
依据盖斯定律①-②得到：CO2（g）+3H2O（g）═2O2（g）+CO（g）+3H2（g）△H=+1008 kJ?mol-1
故答案为：CO2（g）+3H2O（g）═2O2（g）+CO（g）+3H2（g）△H=+1008 kJ?mol-1
点评：本题考查了图象分析和画图象的方法，平衡计算应用，热化学方程式的书写原则和盖斯定律的计算应用，题目难度中等．
练习册系列答案
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CO2（g）+3H2（g）═CH3OH（g）+H2O（g）△H=-49.47kJ/mol
．
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O2+4H++4e-=2H2O
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正
正
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4.2×10-7mol?L-1
4.2×10-7mol?L-1
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（4）常温下，0.1mol?L-1NaHCO3溶液的pH大于8，则溶液中c（H2CO3）
＞
＞
c（CO32-） （填“＞”、“=”或“＜”），原因是
溶液存在平衡HCO3-?CO32-+H+、HCO3-+H2O?H2CO3+OH-，而HCO3-的水解程度大于电离程度
溶液存在平衡HCO3-?CO32-+H+、HCO3-+H2O?H2CO3+OH-，而HCO3-的水解程度大于电离程度
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Ba（OH）2（或NaOH溶液和BaCl2溶液）
Ba（OH）2（或NaOH溶液和BaCl2溶液）
．

(8分)(2011·广东模拟)已知一个碳原子上同时连有两个羟基时，易发生如下转化：

请根据下图回答：

(1)E中含有的官能团的名称是________，③的反应类型是________，C跟新制的氢氧化铜溶液反应的化学方程式为_______________________________________。

(2)已知B的相对分子质量为162，其燃烧产物中n(CO2)∶n(H2O)＝2∶1。F是电脑芯片中的高分子光阻剂的主要原料，F的特点是：①能与FeCl3溶液发生显色反应；②能发生加聚反应；③苯环上的一氯取代物只有两种。F在一定条件下发生加聚反应的化学方程式为________。

(3)化合物G是F的同分异构体，它属于芳香族化合物，能发生银镜反应。G可能有________种结构，写出其中任意一种同分异构体的结构简式_____________________。

 

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