题目内容
碳和硅属于同主族元素，在生活生产中有着广泛的用途。
（1）甲烷可用作燃料电池，将两个石墨电极插入KOH溶液中，向两极分别通入CH4和O2，构成甲烷燃料电池，通入CH4的一极，其电极反应式是 ；
CH4催化还原NOX可以消除氮氧化物的污染，有望解决汽车尾气污染问题，反应如下：
CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=－574kJ·mol－1
CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=－1160kJ·mol－1
则NO2被甲烷还原为N2的热化学方程式为_____________________________________
（2）已知H2CO3
HCO3－＋ H＋ Ka1（H2CO3）=4.45×10－7
HCO3－CO32－＋H＋ Ka2(HCO3－)=5.61×10－11
HAH＋＋A－ Ka(HA)=2.95×10－8
请依据以上电离平衡常数，写出少量CO2通入到NaA溶液中的离子方程式
___________________________。
（3） 在T温度时，将1.0molCO2和3.0molH2充入2L密闭恒容器中，可发生反应的方程式为CO2 (g) + 3H2(g) CH3OH(g) + 2H2O(g) 。充分反应达到平衡后，若容器内的压强与起始压强之比为a ：1，则CO2转 化率为______，当a=0.875时，该条件下此反应的平衡常数为_______________(用分数表示)。
（4）氮化硅（Si3N4）是一种新型陶瓷材料，它可由石英(SiO2)与焦炭在高温的氮气流中反应生成，已知该反应的平衡常数表达式K=［c(CO)］6/［c(N2)］2，若已知CO生成速率为v(CO)＝6mol·L-1·min-1，则N2消耗速率为v(N2)＝ ；该反应的化学方程式为________________________________________。
（1） CH4－8e－+ 10OH－＝CO32－+ 7H2O
CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=－867kJ·mol-1(3分，方程式1分，数值2分)
（2） CO2+ A－+ H2O = HCO3－+ HA
（3） 400(1-a)%或4(1-a)×100%或(4-4a)×100%(3分，没有表示为百分号形式的不得分)
8/27 L/mol (3分，没有单位或单位错误扣1分)
（4） 2mol·L-1·min-1(3分，没有单位或单位错误扣1分)；
3SiO2+6C+ 2N2
Si3N4+ 6CO(没写可逆符号或缺少条件的扣1分)
解析试题分析：（1）甲烷在碱性条件下失电子生成CO32?，配平可得电极方程式：CH4－8e－+ 10OH－＝CO32－+ 7H2O；首先写出NO2与CH4反应的化学方程式并注明状态，然后根据盖斯定律求?H，第二个反应对比N2，第一个反应与第二个反应抵消NO，所以?H=1/2?H1+1/2?H2=－867kJ·mol-1，进而写出热化学方程式。
（2）根据题目所给信息可知：Ka1（H2CO3）> Ka(HA) > Ka2(HCO3－)，根据强酸制弱酸的原理，少量CO2通入到NaA溶液中的离子方程式为：CO2+ A－+ H2O = HCO3－+ HA
（3）因为压强之比等于气体物质的量之比，设CO2的转化率为x，根据三段式进行计算：
CO2 (g) + 3H2(g) CH3OH(g) + 2H2O(g)
起始物质的量（mol） 1 3 0 0
转化物质的量（mol） x 3x x 2x
平衡物质的量（mol） 1-x 3-3x x 2x
则（4-x）：4=a：1，解得x=4-4a，所以CO2的转化率为：400(1-a)%或4(1-a)×100%或(4-4a)×100%；
a=0.875时，x=0.5，则平衡常数为：0.5mol/L×（1mol?L?1）2÷[0.5mol/L×(1.5mol?L?1)3]="8/27" L/mol。
（4）根据平衡常数表达式K=［c(CO)］6/［c(N2)］2，可得化学方程式中CO的系数为6，N2的系数为2，反应物还有SiO2和C，生成了Si3N4，配平可得化学方程式：3SiO2+6C+ 2N2Si3N4+ 6CO；v(N2)＝1/3 v(CO)＝6mol·L-1·min-1×1/3= 2mol·L-1·min-1。
考点：本题考查电极方程式、离子方程式、化学方程式、热化学方程式的书写、化学平衡常数、化学反应速率、转化率的计算。
捕碳技术(主要指捕获CO2)在降低温室气体排放中具有重要的作用。目前NH3和(NH4)2CO3已经被用作工业捕碳剂，它们与CO2可发生如下可逆反应：
反应Ⅰ：2NH3 (l)+ H2O (l)+ CO2 (g)
(NH4)2CO3 (aq) △H1
反应Ⅱ：NH3 (l)+ H2O (l)+ CO2 (g)NH4HCO3 (aq) △H2
反应Ⅲ：(NH4)2CO3 (aq) + H2O (l)+ CO2 (g)2NH4HCO3 (aq) △H3
请回答下列问题：
（1）△H1与△H2、△H3之间的关系是：△H3= 。
（2）为研究温度对(NH4)2CO3捕获CO2气体效率的影响，在温度为T1、T2、T3、T4、T5的条件下，将等体积等浓度的(NH4)2CO3溶液分别置于等体积的密闭容器中，并充入等量的CO2气体，经过相同时间测得容器中CO2气体的浓度，得趋势图（下图1）。则：
①△H3______0 (填“＞”、“=”或“＜”)。
②温度高于T3，不利于CO2的捕获，原因是 。
③反应Ⅲ在温度为K1时，溶液pH随时间变化的趋势曲线如下图2所示。当时间到达t1时，将该反应体系温度迅速上升到K2，并维持该温度。请在该图中画出t1时刻后溶液的pH变化趋势曲线。
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（3）利用反应Ⅲ捕获CO2，在(NH4)2CO3初始浓度和体积确定的情况下，提高CO2吸收量的措施有（写出1个） 。
（4）下列物质中也可能作为CO2捕获剂的是 。
A．NH4Cl B．Na2CO3 C．HOCH2CH2OH D．HOCH2CH2NH2
利用氮气、氢气在一定条件下生成氨气这一可逆反应来合成氨，是一个重要的化工反应。常用来生产液氨和氨水。
完成下列填空：
（1）如图表示合成氨时生成1mol生成物时的能量变化，E的单位为kJ。请写出合成氨的热化学方程式____________________。
（热量用E1、E2或E3表示）。该图中的实线与虚线部分是什么反应条件发生了变化？
（2）在一定温度下，若将4a mol H2和2amol N2放入VL的密闭容器中，5分钟后测得N2的转化率为50%，则该段时间用H2表示的反应速率为__________摩尔/(升?秒)。若此时再向该容器中投入a mol H2、amol N2和2amol NH3，判断平衡移动的方向是_____（填“正向移动”“逆向移动”或“不移动”）
（3）液氨和水类似，也能电离：2NH3
NH4++ NH2－，某温度时，其离子积K=2×l0-30。该温度下：①将少量NH4Cl固体加入液氨中，K____________2×10-30（填“＜”、“＞”或“=”）；②将少量金属钠投入液氨中，完全反应后所得溶液中各微粒的浓度大小关系为：_______
（4）工厂生产的氨水作肥料时需要稀释。用水稀释0．1mol/L稀氨水时，溶液中随着水量的增加而减少的是
| A．c(NH4+)/c(NH3?H2O) | B．c(NH3?H2O)/c(OH-) |
| C．c(H+)/c(NH4+) | D．c(OH-)/c(H+) |
甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景。
(1)工业上一般采用下列两种反应合成甲醇：
反应Ⅰ：CO(g)＋2H2(g)
CH3OH(g) ΔH1
反应Ⅱ：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH2
①上述反应符合“原子经济”原则的是________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。
②下表所列数据是反应Ⅰ在不同温度下的化学平衡常数(K)。
| 温度 | 250 ℃ | 300 ℃ | 350 ℃ |
| K | 2.041 | 0.270 | 0.012 |
由表中数据判断，ΔH1______0(填“＞”、“＝”或“＜”)。
③某温度下，将2 mol CO和6 mol H2充入2 L的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得c(CO)＝0.2 mol·L－1，则CO的转化率为________，此时的温度为________(从上表中选择)。
(2)已知在常温常压下：
①2CH3OH(l)＋3O2(g)=2CO2(g)＋4H2O(g) ΔH1＝－1 275.6 kJ·mol－1
②2CO(g)＋O2(g)=2CO2(g) ΔH2＝－566.0 kJ·mol－1
③H2O(g)=H2O(l) ΔH3＝－44.0 kJ·mol－1
写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式：
__________________________________________________________。
纳米级Cu2O由于具有优良的催化性能而受到关注，下表为制取Cu2O的三种方法：
| 方法Ⅰ | 用炭粉在高温条件下还原CuO |
| 方法Ⅱ | 电解法，反应为2Cu + H2O  Cu2O + H2↑。 |
| 方法Ⅲ | 用肼（N2H4）还原新制Cu(OH)2 |
（1）工业上常用方法Ⅱ和方法Ⅲ制取Cu2O而很少用方法Ⅰ，其原因是反应条件不易控制，若控温不当易生成 而使Cu2O产率降低。
（2）已知：2Cu(s)＋1/2O2(g)=Cu2O(s) △H = -akJ·mol-1
C(s)＋1/2O2(g)=CO(g) △H = -bkJ·mol-1
Cu(s)＋1/2O2(g)=CuO(s) △H = -ckJ·mol-1
则方法Ⅰ发生的反应：2CuO(s)＋C(s)= Cu2O(s)＋CO(g)；△H = kJ·mol-1。
（3）方法Ⅱ采用离子交换膜控制电解液中OH－的浓度而制备纳米Cu2O，装置如图所示,该电池的阳极生成Cu2O反应式为 。
（4）方法Ⅲ为加热条件下用液态肼（N2H4）还原新制Cu(OH)2来制备纳米级Cu2O，同时放出N2。该制法的化学方程式为 。
（5）在相同的密闭容器中，用以上两种方法制得的Cu2O分别进行催化分解水的实验：
△H >0水蒸气的浓度（mol/L）随时间t(min)变化如下表所示。
| 序号 | 温度 | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 |
| ① | T1 | 0.050 | 0.0492 | 0.0486 | 0.0482 | 0.0480 | 0.0480 |
| ② | T1 | 0.050 | 0.0488 | 0.0484 | 0.0480 | 0.0480 | 0.0480 |
| ③ | T2 | 0.10 | 0.094 | 0.090 | 0.090 | 0.090 | 0.090 |
下列叙述正确的是 （填字母代号）。
A．实验的温度:T2<T1
B．实验①前20 min的平均反应速率 v(O2)=7×10-5 mol·L-1 min-1
C．实验②比实验①所用的催化剂催化效率高
CH3OH(g) +H2O(g) △H =－49.0 kJ·mol－1 