题目内容

（11分）研究燃料的燃烧和对污染气体产物的无害化处理，对于防止大气污染有重要意义。
（1）将煤转化为清洁气体燃料：
已知：H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g) H= ?241．8kJ/mol 
C(s)+1/2O2(g)=CO(g)  H= ?110．5kJ/mol
写出焦炭与水蒸气反应制H2和CO的热化学方程式                         。
（2）一定条件下，在密闭容器内，SO2被氧化成SO3的热化学方程式为：2SO2(g)+O2(g)  2SO3(g)；
△H=?a kJ/mo1，在相同条件下要想得到2akJ热量，加入各物质的物质的量可能是            
A．4mo1 SO2和2mol O2　　　　　 B．4mol SO2、2mo1 O2和2mol SO3
C．4mol SO2和4mo1 O2　　　     D．6mo1 SO2和4mo1 O2
（3）汽车尾气中NOx和CO的生成及转化：
①已知气缸中生成NO的反应为：N2(g)+O2(g)  2NO(g) H＞0
在一定温度下的定容密闭容器中，能说明此反应已达平衡的是          
A．压强不变                   B．混合气体平均相对分子质量不变
C．2v正(N2)＝v逆(NO)           D． N2的体积分数不再改变
②汽车燃油不完全燃烧时产生CO，有人设想按下列反应除去CO：2CO(g)=2C(s)+O2(g) H＞0，
简述该设想能否实现的依据                                                             。
（4）燃料CO、H2在一定条件下可以相互转化：CO(g)＋H2O(g)  CO2(g)＋H2(g)。在420℃时，平衡常数K=9。若反应开始时，CO、H2O的浓度均为0．1mol/L，则CO在此反应条件下的转化率为              。

（1）C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) H=+131．3kJ/mol  (3分)(方程式及下标正确可给1分)  
（2）D  (2分)
（3）①CD    (2分)     
②该反应是焓增、熵减的反应。根据G=H—TS, G＞0,不能实现。  (2分)
（4）75%  (2分)

解析试题分析：（1）已知：H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g) H1= ?241．8kJ/mol ；C(s)+1/2O2(g)="CO(g)" H2= ?110．5kJ/mol根据盖斯定律，用方程式2减去方程式1，可得：写出焦炭与水蒸气反应制H2和CO的热化学方程式（1）C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) H=+131．3kJ/mol 。（2）由反应方程式可知生成2mol的SO3时放热a kJ，想得到2a kJ热量，则需生成4molSO3；由于反应是可逆反应，不可能完全进行到底，所以要得到4molSO3，SO2与O2物质的量必须要多于4mol和 2mol，故D符合，B选项中既有正反应又有逆反应，最终放出的热量小于2akJ，故选D．（3）①A．由于反应前后体积不变，故压强始终不变不能做为平衡判断依据，错误； B．由于反应前后总质量和总物质的量都不改变，故混合气体平均相对分子质量不变，故不能做为平衡判断依据，错误；选CD。②由反应2CO(g)=2C(s)+O2(g) H＞0，可知该反应是焓增、熵减的反应。根据G=H—TS, G＞0,不能实现。
（4）解：令平衡时CO的浓度变化量为xmol/L，则：
CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）
开始（mol/L）：0．1        0．1         0        0
变化（mol/L）：c          c            c        c
平衡（mol/L）：0．1-c     0． 1-c       c        c
故=9  解得c=0．075，故一氧化碳在此条件下的平衡转化率=75%，故答案为：75%．
考点：本题考查了化学平衡的有关计算、化学平衡常数的应用，判断反应进行的程度、判断反应进行的方向等。

练习册系列答案
相关题目

（Ⅰ）甲醇燃料电池（DNFC）被认为是21世纪电动汽车最佳候选动力源。
（1）25℃、101 kPa时，1 mol CH3OH完全燃烧生成稳定的氧化物放出热量726.51 kJ/mol，则甲醇燃烧的热化学方程式为:　　　　                                    　 。
（2）甲醇燃料电池的结构示意图如下。甲醇进入      极（填“正”或“负”），写出该极的电极反应式                       。

（Ⅱ）铅蓄电池是典型的可充型电池，它的正负极隔板是惰性材料，电池总反应式为：Pb＋PbO2＋4H＋＋2SO42－2PbSO4＋2H2O，请回答下列问题（不考虑氢、氧的氧化还原）：
（1）放电时：正极的电极反应式是                      电解液中H2SO4的浓度将变　　　 ；
（2）在完全放电耗尽PbO2和Pb时，若按右图连接，电解一段时间后，则在A电极上生成　　　　B电极上生成　　　     　。

 

甲醇是一种很好的燃料，工业上可用多种原料通过不同的反应制得甲醇。
（1）已知在常温常压下：

（2）工业上正在研究利用来生产甲醇燃料的方法，该反应为：

在某温度下，将6mol CO2和8molH2充入容积为2L的密闭容器中，8分钟时达平衡状态，H2的转化率为75%。请回答：
②用CH3OH表示该反应在0-8min内的平均反应速率v(CH3OH)=____．
②此温度下该反应平衡常数K=____________mol;
③若在上述平衡体系中，再充入2mol H2，反应达到平衡后H2的转化率____________75% （填“大于”、“小于”或“等于”）。
（3）一氧化碳与氢气也可以合成甲醇：
①若该反应在恒温恒容条件下进行，下列说法正确的是____；
a．若混合气体的密度不再改变，说明反应已达化学平衡状态
b．反应达到平衡后，通入CH3OH(g)使压强增大，平衡向右移动
c．反应达到平衡后，通入氩气使压强增大，平衡向右移动
d．反应达到平衡后，升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小
e．若使用催化剂，会改变反应的途径，但反应的不变
②某温度下，在一个容积为2L的密闭容器中进行该反应，已知此温度下的平衡常数K=50L2/mol2，反应到某时刻测得各组分的物质的量如下：

请比较此时正、逆反应速率的大小：（填“>”、“<”或“=”）

据报道，一定条件下由二氧化碳和氢气合成乙醇已成为现实。
已知：①CH3CH2OH(l) +3 O2 (g) = 2CO2(g) +3H2O(l) △H=－1366.8 kJ/ mol
②2H2 (g) + O2 (g) = 2H2O(l) △H=" -571.6" kJ/ mol
（1）写出由CO2和H2 反应合成CH3CH2OH (l)和H2O(l)的热化学方程式                                                              。
（2）碱性乙醇燃料电池易储存，易推广，对环境污染小，具有非常广阔的发展前景。该燃料电池中，使用铂作电极，KOH溶液做电解质溶液。请写出该燃料电池负极上的电极反应式为                                                                 。
（3）用乙醇燃料电池电解400 mL 饱和食盐水装置可简单表示如下图：

该装置中发生电解反应的方程式为                                                       ；在铁棒附近观察到的现象是                                                       ；当阴极产生448 mL气体（体积在标准状况下测得）时，停止电解，将电解后的溶液混合均匀，溶液的pH为          。（不考虑气体的溶解及溶液体积的变化）

2SO2（g）+ O2（g） 2SO3（g） △H =" a" kJ·mol－1，反应过程的能量变化如图所示。已知1mol SO2（g）完全转化为1mol SO3（g）放热99 kJ。请回答：
（1）图中A点表示_______________________，a="__________" 。
（2） Ea的大小对该反应的△H _______（填“有” 或“无”）影响。该反应常用V2O5作催化剂，加入V2O5会使图中B点_________（填“升高”、“降低”或“不变”）。
（3）已知单质硫的标准燃烧热为296kJ·mol－1，写出反应的热化学方程式：________________________            ____，常温常压下，由单质硫和氧气经两步反应，若生成1mol SO3（g），放出的总热量为___     ___ 。

Ⅰ、下列实验操作或对实验事实的描述正确的是____________________
① 用量筒量取稀硫酸溶液8.0mL；
②中和热的测定实验中，可用金属丝（棒）代替环形搅拌玻璃棒；
③用热的浓盐酸洗涤附着有MnO2的试管；
④在硫酸铜晶体结晶水含量的测定中，若加热后的无水硫酸铜粉末表面发黑，则所测结晶水含量可能会偏高 ；
⑤Fe(OH)3胶体与FeCl3溶液可用过滤的方法分离；
⑥用碱式滴定管量取KMnO4溶液20.50mL ；
⑦将水沿烧杯内壁缓缓注入浓硫酸中，不断用玻璃棒搅拌以稀释浓硫酸；
⑧用湿润的pH试纸测量某溶液pH时，测量值一定比真实值小；
⑨锌和一定量稀硫酸反应，为加快速率而不影响H2的量可向溶液中加适量Cu(NO3)2晶体。
Ⅱ、2013年初，雾霾天气多次肆虐天津、北京等地区。其中，燃煤和汽车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)。△H＜0
①该反应平衡常数表达式                                       
②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。
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。
已知：①CH4(g)+2NO2(g)＝N2(g)＋CO2(g)+2H2O(g)　△H＝－867 kJ/mol
②2NO2(g) N2O4(g)  △H＝－56.9 kJ/mol
③H2O(g) ＝ H2O(l)  ΔH ＝ －44.0 kJ／mol
写出CH4催化还原N2O4(g)生成N2和H2O(l)的热化学方程式：                  。

由于催化剂可以为化学工业生产带来巨大的经济效益，催化剂研究和寻找一直是受到重视的高科技领域。
（1）V2O5是接触法制硫酸的催化剂。下图为硫酸生产过程中2SO2 (g) + O2(g)2SO3(g) ΔH＝－196.6 kJ·mol－1反应过程的能量变化示意图。

①V2O5的使用会使图中B点         （填“升高”、“降低”）。
②一定条件下，SO2与空气反应tmin后，SO2和SO3物质的量浓度分别为a mol/L和b mol/L，则SO2起始物质的量浓度为     mol/L；生成SO3的化学反应速率为        mol/(L·min)。
（2）下图是一种以铜、稀硫酸为原料生产蓝矾的生产流程示意图。

①生成CuSO4的总反应为2Cu+O2+2H2SO4＝2 CuSO4+2H2O，少量起催化作用，使反应按以下两步完成：
第一步：Cu＋2Fe3＋＝2Fe2＋＋Cu2＋
第二步：                                   。（用离子方程式表示）
②调节溶液pH为3～4的目的是                                ，调节时加入的试剂可以为        。（选填序号）
a．NaOH溶液     b．CuO粉末     c．Cu2(OH)2CO3      d．氨水
（3）纳米TiO2是优良的光敏催化剂。工业上用钛铁矿制得粗TiO2；再转化为TiCl4(l)；由TiCl4(l)制取纳米TiO2的方法之一是将TiCl4气体导入氢氧火焰中（700～1000℃）进行水解。
已知：TiO2(s)＋2Cl2(g)＝TiCl4(l)＋O2(g)   ΔH＝＋140 kJ·mol－1
2C(s)＋O2(g)＝2CO(g)  ΔH＝－221 kJ·mol－1
①写出TiO2和焦炭、氯气反应生成TiCl4和CO的热化学方程式：                            。
②写出上述TiCl4(l)制取纳米TiO2的化学方程式：                                         。

工业上合成氨的热反应方程式如下：N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H＝－92  kJ/mol
（1）若已知破坏1mol键、H—H键键分别需吸收的能量为946  kJ、436  kJ，则断开1molN—H需吸收的能量为                           kJ。
（2）在恒温恒压的条件下，将2mol  N2和6molH2通入一容积可变的容器中反应，达到平衡后气体的体积为反应前的75%，则该过程释放的能量为                   kJ，氮气的转化率为                       ，平衡后氨气占混合气体的体积分数为                                                 。
（3）若将1mol  N2和1molH2通入两个相同体积的密闭容器甲和乙中，甲容器保持温度和体积不变，乙容器保持温度和压强不变，经过一段时间后，两容器均达到平衡状态。
①建立平衡所需的时间：甲               乙（填“＞”,“＜”或“＝”）
②达到平衡后氨气的体积分数：甲               乙（填“＞”,“＜”或“＝”）

铁元素是重要的金属元素，单质铁在工业和生活中使用得最为广泛。铁还有很多重要的化合物及其化学反应。如铁与水反应：3Fe(s)＋4H2O(g)＝Fe3O4(s)＋4H2(g)   △H
(1)上述反应的平衡常数表达式K＝_______。
(2) 已知：①3Fe(s)＋2O2(g)＝Fe3O4(s)  △H1＝－1118.4kJ/mol
②2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(g)  △H2＝－483.8kJ/mol
③2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(l)  △H3＝－571.8kJ/mol
则△H＝_______。
(3)在t0C时,该反应的平衡常数K＝16，在2L恒温恒容密闭容器甲和乙中,分别按下表所示加入物质，反应经过一段时间后达到平衡。

 
Fe
H2O（g）
Fe3O4
H2
甲/mol
1.0
1.0
1.0
1.0
乙/mol
1.0
1.5
1.0
1.0
 
①甲容器中H2O的平衡转化率为_______ (结果保留一位小数)。
②下列说法正确的是_______ (填编号)
A.若容器压强恒定，则反应达到平衡状态
B.若容器内气体密度恒定，则反应达到平衡状态
C.甲容器中H2O的平衡转化率大于乙容器中H2O的平衡转化率
D.增加Fe3O4就能提高H2O的转化率
(4)若将(3)中装置改为恒容绝热(不与外界交换能量)装置，按下表充入起始物质，起始时与平衡后的各物质的量见表：
 
Fe
H2O（g）
Fe3O4
H2
起始/mol
3.0
4.0
0
0
平衡/mol
m
n
p
q
 
若在达平衡后的装置中继续加入A、B、C三种状况下的各物质，见表：
 
Fe
H2O（g）
Fe3O4
H2
A/mol
3.0
4.0
0
0
B/mol
0
0
1
4
C/mol
m
n
p
q
 
当上述可逆反应再一次达到平衡状态后,上述各装置中H2的百分含量按由大到小的顺序排列的关系是
________(用A、B、C表示）。
(5)已知Fe(OH)3的Ksp＝2.79×10－39，而FeCl3溶液总是显示较强的酸性，若某FeCl3溶液的pH为3,则该溶液中c(Fe3+)＝________mol ? L-1 (结果保留3位有效数字)

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