题目内容

我国是个钢铁大国,钢铁产量为世界第一,高炉炼铁是最为普遍的炼铁方法。
I.已知反应 Fe2O3(s)+ CO(g)Fe(s)+ CO2(g) ΔH＝-23.5 kJ·mol-1，该反应在
1000℃的平衡常数等于4。在一个容积为10L的密闭容器中,1000℃时加入Fe、Fe2O3、CO、CO2各1. 0mol,反应经过l0min后达到平衡。
（1）CO的平衡转化率=____________
（2）欲提高CO的平衡转化率,促进Fe2O3的转化,可采取的措施是________
a．提高反应温度
b．增大反应体系的压强
c．选取合适的催化剂
d．及时吸收或移出部分CO2
e．粉碎矿石,使其与平衡混合气体充分接触
Ⅱ.高炉炼铁产生的废气中的CO可进行回收,使其在一定条件下和H2反应制备甲醇:
CO(g)+ 2H2(g)CH3OH(g)。请根据图示回答下列问题:

（1）从反应开始到平衡,用H2浓度变化表示平均反应速率v(H2)=________
（2）若在温度和容器相同的三个密闭容器中,按不同方式投入反应物,测得反应达到平衡吋的有关数据如下表：
容器
反应物投入的量
反应物的
转化率
CH3OH的浓度
能量变化
(Q1、Q2、Q3均大于0)
甲
1mol CO和2mol H2
α1
c1
放出Q1kJ热量
乙
1mol CH3OH
α2
c2
吸收Q2kJ热量
丙
2mol CO和4mol H2
α3
c3
放出Q3kJ热量
 
则下列关系正确的是________
A．c1=c2     B．2Q1=Q3   C．2α1=α3      D．α1+α2 =1
E．该反应若生成1mol CH3OH，则放出(Q1+Q2)kJ热量
Ⅲ．以甲烷为燃料的新型电池，其成本大大低于以氢为燃料的传统燃料电池，目前得到广泛的研究，如图是目前研究较多的一类固体氧化物燃料电池工作原理示意图。回答下列问题：

（1）B极上的电极反应式为                                            
（2）若用该燃料电池做电源，用石墨做电极电解100mL 1mol/L的硫酸铜溶液，当两极收集到的气体体积相等时，理论上消耗的甲烷的体积为            （标况下）。
I．（1）60％（2分）          （2）d（2分）
Ⅱ．（1）0.15mol/(L·min) （2分）（单位出错给1分）    
（2） A  D  E (3分，有错选不得分)
Ⅲ．（1）  CH4 + 4O2— —8e—= CO2+ 2H2O；（2分） 
（2）    1.12 L（2分）      

试题分析：I.（1）令平衡时CO的物质的量变化为nmol，则：
Fe2O3(s)+ CO(g)Fe(s)+ CO2(g)
开始（mol）：1                 1
变化（mol）：n                 n
平衡（mol）：1-n               n+1
所以n+1/(1-n)=4，解得n=0.6，则CO的平衡转化率为0.6mol/1mol×100%=60%，故答案为：60%； (2)a．该反应正反应是放热反应，提高反应温度，平衡向逆反应移动，CO的平衡转化率降低，故a错误；b．反应前后气体的物质的量不变，减小容器的容积，增大压强平衡不移动，CO的平衡转化率不变，故b错误；c．加入合适的催化剂，平衡不移动，故c错误；d．移出部分CO2，平衡向正反应移动，CO的平衡转化率增大，故d正确；e．粉碎矿石，使其与平衡混合气体充分接触，平衡不移动，故e错误；故选d； III（1）达到平衡时生成甲醇为：0.75mol/L，则消耗的c（H2）=2×0.75mol/L=1.5mol/L，v（H2）=△c/△t=1.5mol/L/10min=0.15mol/（L min）（2）A、甲、乙相比较，把乙等效为开始加入1mol CO和2mol H2，和甲是等效的，甲乙是等效平衡，所以平衡时甲醇的浓度c1=c2，故A正确；B、甲、丙相比较，丙中反应物的物质的量为甲的2倍，压强增大，对于反应CO（g）+2H2（g） CH3OH（g），平衡向生成甲醇的方向移动，故2Q1＜Q3，故B错误；C、甲、丙相比较，丙中反应物的物质的量为甲的2倍，压强增大，对于反应CO（g）+2H2（g）=CH3OH（g），平衡向生成甲醇的方向移动，故a1＜a3 ，故C错误；D、甲、乙处于相同的平衡状态，而且反应方向相反，则α1+α2="1" ,故D正确；E、甲、乙处于相同的平衡状态，而且反应方向相反，两个方向转化的和恰好为1mol，所以该反应若生成1mol CH3OH，则放出（Q1+Q2）kJ热量，故E正确；故答案为：ADE；Ⅲ．（1）通入燃料甲烷的电极是负极，通入氧气的电极是正极。负极发生的电极式为CH4 + 4O2——8e—= CO2+ 2H2O。（2）电解硫酸铜溶液时阳极的电极反应式4OH— —4e—= O2↑+ 2H2O，阴极的反应式是： Cu2++2e-=Cu；2H++e-=H2↑。N(Cu)=0.1mol.若两极收集到的气体体积相等，设其物质的量为X。则4X=0.1×2+2X。解得X=0.1.在整个反应过程转移电子相等。电子的物质的量为0.4mol.由于每摩尔甲烷失去电子8摩尔，所以需要甲烷的物质的量为0.05摩尔。V（CH4）=0.05摩尔×22.4升/摩尔=1.12 升 。实际上消耗的甲烷体积比理论上大，可能原因是甲烷不完全被氧化，生成C或CO 或 电池能量转化率达不到100%。
练习册系列答案
相关题目
盖斯定律认为能量总是守恒的,不管化学反应过程是一步完成或分几步完成,整个过程的热效应是相同的。
已知:①H2O(g)=H2O(l) ΔH1=-Q1 kJ/mol
②C2H5OH(g)=C2H5OH(l) ΔH2=-Q2 kJ/mol
③C2H5OH(g)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(g)ΔH3=-Q3 kJ/mol
若使23 g液态无水酒精完全燃烧,最后恢复到室温,则放出的热量为(单位:kJ)（  ）
A．Q1+Q2+Q3B．1.5Q1-0.5Q2+0.5Q3
C．0.5Q1-1.5Q2+0.5Q3D．0.5(Q1+Q2+Q3)
氯化铁是一种重要的化工原料，无水氯化铁遇潮湿空气极易吸水生成FeCl3·nH2O。
（1）实验室用如下装置（部分加热、夹持等装置已略去）制备无水氯化铁固体。

①装置A中仪器z的名称是___________。
②简述检验装置A气密性的操作：______________________。
③按气流方向连接各仪器接口，顺序为a→_________ →__________ →_________ →__________→b→c→_________→__________，装置D的作用是______________________。
（2）工业上制备无水氯化铁的一种工艺流程如下：

①吸收塔中发生反应的离子方程式为_________________________________________。
②简述由FeCl3·6H2O晶体得到无水氯化铁的操作：________________________________。
③用碘量法测定所得无水氯化铁的质量分数：称取m克无水氯化铁样品，溶于稀盐酸，再转移到100 mL容量瓶中，用蒸馏水定容；取出10 mL，加入稍过量的KI溶液，充分反应后，滴入指示剂_________（填试剂名称），用c mol/L的Na2S2O3溶液进行滴定，终点时消耗V mLNa2S2O3溶液（已知：I2＋2S2O32－＝2I－＋S4O62－）。则样品中氯化铁的质量分数为____________。
（3）若已知：
Fe(OH)3(aq)Fe3＋(aq)＋3OH－(aq) △H＝a kJ/mol
H2O(l)H＋(aq)＋OH－(aq)  △H＝b kJ/mol
请写出Fe3＋发生水解反应的热化学方程式________________________________________。
氨是最重要的化工产品之一。
(1)合成氨用的氢气可以甲烷为原料制得。有关化学反应的能量变化如下图所示。

反应①②③为________反应(填“吸热”或“放热”)。
CH4(g)与H2O(g)反应生成CO(g)和H2(g)的热化学方程式为___________。
(2)用氨气制取尿素[CO(NH2)2]的反应为：2NH3(g)＋CO2(g)CO(NH2)2(l)＋H2O(g)。
①某温度下，向容积为10 L的密闭容器中通入2 mol NH3和1 mol CO2，反应达到平衡时CO2的转化率为50%。该反应的化学平衡常数表达式为K＝______。该温度下平衡常数K的计算结果为_____。
②为进一步提高CO2的平衡转化率，下列措施中能达到目的的是________。
A．提高NH3的浓度B．增大压强
C．及时转移生成的尿素D．使用更高效的催化剂
请用适当的化学用语填空。
（1）Na2CO3水解的离子方程式：                               ；
（2）H2S电离方程式：                                        ；
（3）AlCl3水解的离子方程式：                                 ；
（4）在25℃、101 kPa下，l g甲烷完全燃烧生成CO2和液态水时放热55．6 kJ热量，写出表示甲烷燃烧热的热化学方程式：                               ；
（5）碱性氢氧燃料电池的两极电极方程式
负极：                               ；
正极：                               。
（6）写出NaHCO3溶液中的离子浓度关系
c(H+)+c(Na+)=                               ；
c(Na+)=                               。
盖斯定律在生产和科学研究中有很重要的意义，有些反应的反应热虽然无法直接测得，但可以用盖斯定律间接求得。已知3.6 g碳在6.4 g的氧气中燃烧，至反应物耗尽，并放出x kJ热量；已知每摩尔单质碳完全燃烧生成CO2放出热量为y kJ，则1 mol C与O2反应生成CO的反应热ΔH为
A．－y kJ·mol－1 B．－(10x－y)kJ·mol－1
C．－(5x－0.5y)kJ·mol－1 D．＋(10x－y)kJ·mol－1
资源化利用二氧化碳不仅可减少温室气体的排放，还可重新获得燃料或重要工业产品。
（1）有科学家提出可利用FeO吸收和利用CO2，相关热化学方程式如下：6FeO(s)+CO2(g)=2Fe3O4(s)+C(s) △H="-76.0" kJ·mol一1
①上述反应中每生成1 mol Fe3O4，转移电子的物质的量为_______mol。
②已知：C(s)+2H2O(g)=CO2(g)+2H2(g) △H="+113.4" kJ·mol一1，则反应：3FeO(s)+ H2O(g)= Fe3O4(s)+ H2(g)的△H=__________。
（2）在一定条件下，二氧化碳转化为甲烷的反应如下：CO2(g)+4 H2 (g)  C H4 (g)+2 H2O(g)，向一容积为2 L的恒容密闭容器中充人一定量的CO2和H2，在300℃时发生上述反应，达到平衡时各物质的浓度分别为CO2 0.2 mol·L一1，H2 0.8 mol·L一1，CH40.8 mol·L一1，H2O1.6 mol·L一1。则CO2的平衡转化率为________。300 ℃时上述反应的平衡常数K=____________________。200℃时该反应的平衡常数K=64.8，则该反应的△H_____(填“＞’’或“<”)O。
（3）华盛顿大学的研究人员研究出一种方法，可实现水泥生产时CO2零排放，其基本原理如
图所示:

①上述生产过程的能量转化方式是____________________。
②上述电解反应在温度小于900℃时进行，碳酸钙先分解为CaO和CO2，电解质为熔融碳酸钠，则阳极的电极反应式为___________________。
氨有着广泛的用途，可用于化肥、硝酸、合成纤维等工业生产。
（1）根据最新“人工固氮”的研究报道，在常温、常压、光照条件下，N2在催化剂（掺有少量Fe2O3的TiO2）表面与水发生反应可生成氨气：

该反应在固定体积的密闭容器中进行，有关说法正确的是_____________（填序号字母）。
A．反应处于平衡状态时，
B．反应达到平衡后，
C．体系的总压强不变，说明反应已达平衡
D．混合气体的密度保持不变，说明反应已达平衡
（2）液氨作为一种潜在的清洁汽车燃料已越来越被研究人员重视。它在安全性、价格等方面较化石燃料和氢燃料有着较大的优势。氨在燃烧试验机中相关的反应有：
   ①
 ②
   ③
请写出上述三个反应中、、三者之间关系的表达式，＝_________。
（3）工业制硝酸的主要反应是： ＝
①升高温度，反应的K值减小，则Q______（填“>”、“<”或“＝”）0。
②若反应起始的物质的量相同，下列关系图错误的是________（填序号）。

③在容积固定的密闭容器中发生上述反应，容器内部分物质的浓度如下表：
时间/浓度








起始
4.0
5.5
0
0
第2min
3.2
a
0.8
1.2
第4min
2.0
3.0
2.0
3.0
第6min
2.0
3.0
2.0
3.0
 
反应在第2 min到第4 min时，O2的平均反应速率为________。
反应在第2 min时改变了条件，改变的条件可能是______________________________。
该条件下，反应的平衡常数K＝________。
已知H2O(g)＝ H2O(l)      △H1＝Q1 kJ／mol    
C2H5OH(g) ＝ C2H5OH(l),               △H2＝Q2 kJ／mol
C2H5OH(g)+3O2(g) ＝2CO2(g) + 3H2O(g),  △H3＝Q3 kJ／mol
若使用23 g酒精液体完全燃烧，最后恢复到室温，则放出的热量为（ ）kJ
A．Q1 +Q2 +Q3　　　　　B．0．5（Q1 +Q2 +Q3）
C．0．5Q1 –0．5Q2 +0．5Q3　　　D．1．5Q1 –0．5Q2 +0．5Q 3

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