题目内容

甲醇是一种常用的燃料，工业上可以用CO和H2在一定条件下合成甲醇。
（1）已知CO（g）、H2（g）、CH3OH（1）的燃烧热△H分别为：-283.0kJ／mol、-285.8 kJ/mol、-726.5kJ/mol，则CO合成甲醇的热化学方程式为：                     。
（2）在恒容密闭容器中CO与H2发生反应生成甲醇，各物质浓度在不同条件下的变化状况如图所示（开始时氢气的浓度曲线和8分钟后甲醇的浓度曲线未画出。4分钟和8分钟改变的条件不同）：   

①下列说法正确的是       

A．起始时n（H2）为1．7mol
B．当容器内压强恒定时，说明反应达到平衡状态
C．4分钟时，改变的条件是升高温度
D．7分钟时，v（CO）=v（CH­3OH）
②计算0~2min内平均反应速率v（H2）=        
③在3min时该反应的平衡常数K=      （计算结果）
④在图中画出8~12min之间c（CH3OH）曲线   
（2）2009年，中国在甲醇燃料电池技术上获得突破，组装了自呼吸电池及主动式电堆，其装置原理如图甲。

①该电池的负极反应式为：                    。
②乙池是一铝制品表面“钝化”装置，两极分别为铝制品和石墨。
M电极的材料是               ，该铝制品表面“钝化”时的反应式为：                       。

化学反应式或方程式未配平的均扣1分
（1）CO(g)＋2H2(g)＝CH3OH(l) △H＝－128.1kJ/mol （2分，方程式1分，反应热2分，状态错误扣1分，计量数错误不得分。）
（2） ① BD （2分，少选扣1分，有错选不得分）
② 0.4mol/(L·min) 或6.67×10－3 mol·L－1·s－1（2分，无单位不得分）  
③ 0.99 （2分，数值在1.0～0.98之间均得分，写成“”或“” 得1分，单位不做要求。）
④
（3）① CH3OH－6e－＋H2O＝CO2↑＋6 H＋ （2分，无“↑”或计量数不是最简不扣分；其他书写不得分。）
② 铝制品（1分，写“Al”或“铝”均可，其他书写不得分）   
2Al－6e－＋6HCO3－＝Al2O3＋6CO2↑＋3H2O（3分，或“Al－3e－＝Al3＋，Al3＋＋3HCO3－＝Al(OH)3↓＋3CO2↑，2Al(OH)3＝Al2O3＋3H2O”各1分，无“↑”或计量数不是最简不扣分；其他书写不得分。）

解析试题分析：（1）先写出三种物质的燃烧热的热化学方程式。
① CO（g）  △H1＝－283.0kJ／mol
②  H2（g）+     △H2＝－285.8 kJ/mol
③  CH3OH（1）+    △H3＝－726.5kJ/mol
再写出目标方程式：CO(g)＋2H2(g)＝CH3OH(l)   △H4
根据盖斯定律， ①+②×2-③即得到目标方程式。 △H4= △H1+△H2×2-△H3=－128.1kJ/mol
根据图像：            CO(g)＋2H2(g)＝CH3OH(l)
起始：（mol/L）         0.9      x         0
0-2min（mol/L）      —0.4   —0.8       0.4
2-4min（mol/L）（平衡）  0.5      0.9       0.4
4-6min（mol/L）      —0.2   —0.4       0.2
6-8min（mol/L）（平衡）  0.3      0.5       0.6
8-10min（mol/L）     —0.1    —0.2      0.1  
10-12min（mol/L）（平衡）0.2      0.3       y
①A项，起始时浓度x=C（H2）为1．7mol/L，容器体积未知，所以物质的量也未知，A项错误。
B项，该容器是一个恒容的容器，反应是一个非等体积反应，因此当气体的总物质的量不再改变，即压强不再改变，反应即达到平衡状态，正确。
C项，4min时，平衡向右移，并且各物质的浓度是逐渐变化，所以应该是降温的条件下，C项错误。
D项，7min时，反应再次达到平衡，此时v（CO）=v（CH3OH），D项正确。
②0~2min内平均反应速率v（H2）=="0.4" mol·L-1·min-1
③在3min时该反应的平衡常数
④在第8min时，CO的浓度减少0.1mol·L-1，H2的浓度减少0.2mol·L-1，可知平衡在向右移动，CO和H2的浓度都是逐渐变小，而此时的条件和上次平衡移动的条件不相同，所以只能是减少甲醇的浓度，才能使平衡向右移动，即在平衡移动的瞬间，甲醇的浓度是很少的，应该要低于0.05mol·L-1，然后再增加0.1mol·L-1，在第10min平衡，并且浓度y不超过0.15mol·L-1。
（3）该装置中甲是一个燃料电池装置，给右边的装置乙提供电能，乙装置是一个电解池装置。
①甲中质子移向右边，从而推知甲装置左是负极，右是正极，则乙装置中M是阳极，N是阴极。甲中电池的负极反应式为：CH3OH－6e－＋H2O＝CO2↑＋6 H＋ 要注意电解质溶液质子在进行传递。
②乙池是一铝制品表面“钝化”装置，两极分别为铝制品和石墨。则阳极M材料是铝制品，阴极N材料是石墨。在铝表面钝化，即把铝变成Al2O3，同时考虑溶液中溶质为NaHCO3，则电极反应为：2Al－6e－＋6HCO3－=Al2O3＋6CO2↑＋3H2O
考点： 考查热化学方程式的书写、化学平衡原理及其图像问题、电化学综合。

练习册系列答案
相关题目

用“＞”、“＜”或“＝”填空：
（1）同温同压下，H2(g)+Cl2(g)＝2HCl(g)，光照和点燃条件的ΔH（化学计量数相同）分别为ΔH1、ΔH2，ΔH1______ΔH2；
（2）相同条件下，2mol氢原子所具有的能量    1mol氢分子所具有的能量；
（3）已知常温时红磷比白磷稳定，比较下列反应中ΔH的大小：ΔH1_____ΔH2。
①4P(白磷，s) +5O2(g)＝2P2O5(s)  ΔH1，②4P(红磷，s)+5O2(g)＝2P2O5(s)  ΔH2；
（4）已知：101 kPa时，2C(s) +O2(g)＝2CO(g)  ΔH＝－221kJ·mol－1，则碳的燃烧热数值    110.5 kJ·mol－1；
（5）已知：稀溶液中，H＋(aq)+OH－ (aq)＝H2O(l)  ΔH＝－57.3kJ/mol，则浓硫酸与稀NaOH溶液反应生成1 mol水，放出的热量        57.3 kJ；
（6）可逆反应：aA(气)+bB(气)cC(气)+dD(气)；ΔH＝Q，根据图回答：

P1 ______ P2；②（a+b）______（c+d）；③t1℃______ t2℃。

氮及其化合物在工农业生产、生活中有者重要作用。请回答下列问题：

（1）图1是1molNO2和1molCO反应生成CO2和NO过程中能星变化示意图(a、b均大于0，)且知:2CO(g)+2NO(g)=N2(g)+2CO2(g)△H=-ckJ·mol-1（c>0）
请写出CO将NO2还原至N2时的热化学方程式____________；
（2）图2是实验室在三个不同条件的密闭容器中合成氨时，N2的浓度随时间的变化曲线(以a、b、c表示）。已知三个条件下起始加入浓度均为：c(N2)=0.1mol·L-1，c(H2)=0.3mol·L-1；合成氨的反应：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H<0
①计算在a达平衡时H2的转化率为______；
②由图2可知，b、c各有一个条件与a不同，则c的条件改变可能是______；
试写出判断b与a条件不同的理由____________；
（3）利用图2中c条件下合成氨（容积固定）。已知化学平衡常数K与温度(T)的关系如下表:

①试确定K1的相对大小，K1______4.1x106(填写“>”“-”或“<”）
②下列各项能作为判断该反应达到化学平衡状态的依据的 是______(填序号字母）。
A．容器内NH3的浓度保持不变  B．2v(N2)(正）=v(H2)(逆）
C．容器内压强保持不变   D．混合气体的密度保持不变
（4）①NH4Cl溶液呈酸性的原因是(用离子反应方程式表示 )______。
②250C时，将pH=x氨水与pH=y的疏酸(且x+y=14,x>11)等体积混合后，所得溶液中各种离子的浓度关系正确的是
A．[SO42-]>[NH4+]>[H+]>[OH-]
B．[NH4+]>[SO42-]>[OH-]>[H+]
C．[NH4+]+[H+]>[OH-]+[SO42-]
D．[NH4+]>[SO42-]>[H+]>[OH-]

SNCR－SCR是一种新型的烟气脱硝技术(除去烟气中的NOx），其流程如下：

（1）反应2NO＋2CO2CO2＋N2能够自发进行，则该反应的ΔH       0（填“＞”或“＜”）。
（2）SNCR－SCR流程中发生的主要反应有：
4NO(g)＋4NH3(g)＋O2(g)4N2(g)＋6H2O(g) ΔH＝－1627.2kJ?mol－1；
6NO(g)＋4NH3(g)5N2(g)＋6H2O(g) ΔH＝－1807.0 kJ?mol－1；
6NO2(g)＋8NH3(g)7N2(g)＋12H2O(g) ΔH＝－2659.9 kJ?mol－1；
反应N2(g)＋O2(g)2NO(g)的ΔH＝          kJ?mol－1。
（3）NO和NH3在Ag2O催化剂表面的反应活性随温度的变化曲线见图。

①由图可以看出，脱硝工艺流程应在    （填“有氧”或“无氧”）条件下进行。
②随着反应温度的进一步升高，在有氧的条件下NO的转化率明显下降的可能原因是                                   。
（4）NO2也可用尿素[CO(NH2)2]还原，写出尿素与NO2反应的化学方程式：                         。
（5）NO2、O2和熔融NaNO3可制作燃料电池，其原理见图11。该电池在使用过程中石墨I电极上生成氧化物Y，其电极反应为                             。若生成1molY，则理论上需要消耗标准状况下氧气的体积为       L。

研究硫及其化合物的性质有重要意义。
（1）Cu2S在高温条件下发生如下反应：
2Cu2S(s)+3O2(g)=2Cu2O(s)+2SO2(g)   ⊿H=－773kJ/mol
当该反应有1.2mol电子转移时,反应释放出的热量为           kJ。
（2）硫酸工业生产中涉及反应：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)，SO2的平衡转化率与温度、压强的关系如右图所示。

①压强：P1                       P2（填“＞”、“=”或“<”）。
②平衡常数：A点               B点（填“＞”、“=”或“<”）。
③200℃下，将一定量的SO2和O2充入体积不变的密闭容器中，经10min后测得容器中各物质的物质的量浓度如下表所示:

气体
SO2
O2
SO3
浓度（mol/L）
0.4
1.2
1.6
 
能说明该反应达到化学平衡状态的是                                  。
a．SO2和O2的体积比保持不变
b．体系的压强保持不变
c．混合气体的密度保持不变
d．SO2和SO3物质的量之和保持不变
计算上述反应在0~10min内，υ(O2)=                             。
（3）一定温度下，用水吸收SO2气体时，溶液中水的电离平衡             移动（填“向左”“向右”或“不”）；若得到pH=3的H2SO3溶液，试计算溶液中              。（已知该温度下H2SO3的电离常数：Ka1=1.0×10-2 mol/L，Ka2=6.0×10-3 mol/L）

Ⅰ．氢气燃烧生成液态水的热化学方程式是2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)    ΔH=－572kJ/mol  请回答下列问题：
（1）生成物能量总和　　　　（填“大于”、“小于”或“等于”）反应物能量总和
（2）若2 mol氢气完全燃烧生成水蒸气，则放出的热量     572 kJ（填“＞”、“＜”或“＝”）
Ⅱ．已知1molCu(s)与适量O2(g)发生反应，生成CuO(s)，放出157kJ热量。写出该反应的热化学方程式                                            。

（14分）化学在能源开发与利用中起着十分重要的作用。
（1）蕴藏在海底的可燃冰是高压下形成的外观像冰的甲烷水合物固体．被称之为“未来能源”。在25℃、101 kPa下，1g甲烷完全燃烧生成和液态水时放热55.6 kJ。甲烷燃烧的热化学方程式为 ______：相同条件下，356 g可燃冰（分子式为CH4·9H2O，Mr＝178）释放的甲烷气体完全燃烧生成CO2和液态水，放出的热量为_______kJ。
（2）二甲醚(CH3OCH3)是无色气体，可作为一种新型能源，具有清洁、高效的优良性能。由合成气(组成为H2、CO和少量的CO2)直接制各二甲醚，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）  △H1＝－90.1kJ?mol-1
（Ⅱ）CO2（g）+3H2（g）═CH3OH（g）+H2O（g） △H2＝－49.0kJ?mol-1
水煤气变换反应：（Ⅲ）CO（g）+H2O（g）═CO2（g）+H2 （g） △H3＝－41.1kJ?mol-1
二甲醚合成反应：（Ⅳ）2CH3OH（g）═CH3OCH3（g）+H2O（g）△H4＝－24.5kJ?mol-1
①分析二甲醚合成反应(iv)对于CO转化率的影响___________________________________。
②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_________________________________。
（3）二甲醚直接燃料电池具有启动快、效率高等优点。若电解质为碱性，二甲醚直接燃料电池的负极反应为______________________，一个二甲醚分子经过电化学氧化，可以产生________电子的电量。

硫及其化合物在自然界中广泛存在，运用相关
原理回答下列问题：
（1）如图表示一定温度下，向体积为10L的密闭容器中充入1molO2和一定量的SO2后，SO2和SO3(g)的浓度随时间变化的情况。
①该温度下，从反应开始至平衡时氧气的平均反应速率是      ；
②该温度下，反应2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)的平衡常数为              。
（2）以黄铜矿（主要成分CuFeS2）为原料，经焙烧、熔炼等使铁元素及其他有关杂质进入炉渣，将铜元素还原为铜。发生的主要反应为：
2Cu2S(s)+3O2(g) = 2Cu2O(s)+2SO2(g) △H ="-768.2" kJ·mol－1
2Cu2O(s)+ Cu2S (s) = 6Cu(s)+SO2(g) △H ="+116.0" kJ·mol－1
①“焙烧”时，通入少量空气使黄铜矿部分脱硫生成焙砂（主要成分是Cu2S和FeS，其物质的量比为1:2）和SO2，该反应的化学方程式为：              。
②在熔炼中，Cu2S与等物质的量的O2反应生成Cu的热化学方程式为：      。

（3）用电解的方法将硫化钠溶液氧化为多硫化物的研究具有重要的实际意义，将硫化物转变为多硫化物是电解法处理硫化氢废气的一个重要内容。
如图，是电解产生多硫化物的实验装置：
①已知阳极的反应为：(x+1)S2－=SxS2－+2xe－，则阴极的电极反应式是：                  。
当反应转移xmol电子时，产生的气体体积为        （标准状况下）。
②将Na2S·9H2O溶于水中配制硫化物溶液时，通常是在氮气气氛下溶解。其原因是（用离子反应方程式表示）：             。

某实验小组设计用50 mL 1.0 mol/L盐酸跟50 mL 1.1 mol/L 氢氧化钠溶液在如图装置中进行中和反应。在大烧杯底部垫碎泡沫塑料(或纸条)，使放入的小烧杯杯口与大烧杯杯口相平。然后再在大、小烧杯之间填满碎泡沫塑料(或纸条)，大烧杯上用泡沫塑料板(或硬纸板)作盖板，在板中间开两个小孔，正好使温度计和环形玻璃搅拌棒通过。通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热。试回答下列问题：

（1）本实验中用稍过量的NaOH的原因教材中说是为保证盐酸完全被中和。试问：盐酸在反应中若因为有放热现象，而造成少量盐酸在反应中挥发，则测得的中和热           (填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
（2）在中和热测定实验中存在用水洗涤温度计上的盐酸的步骤，若无此操作步骤，则测得的中和热会           (填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
（3）若用等浓度的醋酸与NaOH溶液反应，则测得的中和热会           (填“偏大”、“偏小”或“不变”)，其原因是                               。
（4）该实验小组做了三次实验，每次取溶液各50 mL，并记录下原始数据(见下表)。

实验序号
起始温度t1/℃
终止温度(t2)/℃
温差(t2－t1)/℃
盐酸
NaOH溶液
平均值
1
25.1
24.9
25.0
31.6
6.6
2
25.1
25.1
25.1
31.8
6.7
3
25.1
25.1
25.1
31.9
6.8
 
已知盐酸、NaOH溶液密度近似为1.00g/cm3，中和后混合液的比热容c＝4.18×10－3kJ/(g·℃)，则该反应的中和热为ΔH＝           。根据计算结果，写出该中和反应的热化学方程式                             。

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