题目内容

11．减少二氧化碳的排放是一项重要课题．
（1）CO2经催化加氢可合成低碳烯烃：2CO2（g）+6H2（g）?C2H4（g）+4H2O（g）△H 在0．lMPa时，按n（CO2）：n（H2）=1：3投料，如图1所示不同温度（T）下，平衡时的四种气态物质的物质的量（n）的关系．

①该反应的△H＜．（填或“＞”、“=”、“＜”）．
②为提高CO2的平衡转化率，除改变温度外，还可采取的措施是加压．
（2）甲醇和CO2可直接合成DMC：
2CH3OH（g）+CO2（g）?CH3OCOOCH3 （g）+H2O（g）
在恒容密闭容器中发生上述反应，能说明反应达到平衡状态的是BD．
A.2v正 （CH30H）=v逆（CO2）    B．CH30H与H20的物质的量之比保持不变
C．容器内气体的密度不变       D．容器内压强不变
（3）-定条件下Pd-Mg/Si02催化剂可使CO2“甲烷化”从而变废为宝，其反应机理如图2所示，该反应的化学方程式为CO2+4H2=CH4+2H2O，反应过程中碳元素的化合价为-2价的中间体是MgOCH2． 
（4）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C02零排放，其基本原理如图3所示：
电解反应在温度小于900℃时进行，碳酸钙先分解为CaO和C02，电解质为熔融碳酸钠，则阴极电极反应式为3CO2+4e-=C+2CO32-；阳极的电极反应式为2CO32--4e-=2CO2↑+O2↑．

分析 （1）①由曲线变化可知随着温度升高，氢气的物质的量逐渐增多，说明升高温度平衡逆向移动，则正反应放热；
②为提高CO2的平衡转化率，除改变温度外，还可采取的措施是增大压强；
（2）可逆反应达到平衡状态，一定满足正逆反应速率相等且不为零，各组分的浓度不再变化；该反应的特点为：一是可逆反应；二是反应前后气体体积不相等，据此判断反应是否达到平衡状态；
（3）根据信息：一定条件下Pd-Mg/SiO2催化剂可使CO2“甲烷化”结合反应机理来书写方程式并结合化合价判断；
（4）阴极发生还原反应，其电极反应式为3CO2+4e-=C+2CO32-；阳极是碳酸根离子发生氧化反应，其电极反应式为2CO32--4e-=2CO2↑+O2↑．

解答 解：（1）①由曲线变化可知随着温度升高，氢气的物质的量逐渐增多，说明升高温度平衡逆向移动，则正反应放热，
故答案为：＜；
②为提高CO2的平衡转化率，除改变温度外，还可采取的措施是增大压强，
故答案为：加压；
（2）A．同一反应中，用不同物质表示的速率之比等于方程式计量系数之比，所以v正（CO2）=$\frac{1}{2}$v正（CH3OH），而2v正（CH3OH）=v逆（CO2），所以v正（CO2）≠v逆（CO2），反应未达到平衡状态，故A错误；
B．平衡时CH3OH与H2O的物质的量之比保持不变，即浓度不再发生变化，能作为达到平衡的标志，故B正确；
C．依据ρ=$\frac{m}{V}$可知，反应物生成物都是气体，所以m为定值，恒容容器V不变，则ρ无论是否达到平衡都不变，故C错误；
D.2CH3OH（g）+CO2 （g）?CH3OCOOCH3 （g）+H2O（g），反应前后气体系数和不相等，气体总压不变可以作为判断标志，故D正确；
故答案为：BD；
（3）据信息：一定条件下Pd-Mg/SiO2催化剂可使CO2“甲烷化”，可以写出方程式为：CO2+4H2=CH4+2H2O；反应过程中碳元素的化合价为-2价的中间体是MgOCH2，
故答案为：CO2+4H2=CH4+2H2O；MgOCH2；
（4）阴极发生还原反应，其电极反应式为3CO2+4e-=C+2CO32-；阳极是碳酸根离子发生氧化反应，其电极反应式为2CO32--4e-=2CO2↑+O2↑，
故答案为：3CO2+4e-=C+2CO32-；2CO32--4e-=2CO2↑+O2↑．

点评 本题考查图象分析方法，电极方程式的书写，平衡移动影响因素，平衡状态的判断，充分运用题中信息是解答本题的关键，题目难度中等．

练习册系列答案
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17．某研究性学习小组根据元素非金属性与其最高价氧化物对应的水化物之间的关系，设计了如图装置来一次性完成S、C、Si的非金属性强弱比较的实验研究，下列关于试剂B选择正确的是（　　）
A．稀H2SO4B．Na2SO4溶液C．Na2CO3溶液D．Na2SiO3溶液
2．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用碳粉在高温条件下还原CuO
方法II用肼（N2H4）还原新制Cu（OH）2
方法III电解法，反应为2Cu+H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$Cu2O+H2↑
（1）已知：2Cu（s）+$\frac{1}{2}$O2（g）=Cu2O（s）△H=-akJ•mol-1
C（s）+$\frac{1}{2}$O2（g）=CO（g）△H=-bkJ•mol-1
Cu（s）+$\frac{1}{2}$O2（g）=CuO（s）△H=-ckJ•mol-1
则方法I发生的反应：2Cu O（s）+C（s）=Cu2O（s）+CO（g）；△H=2c-a-bkJ•mol-1．
（2）工业上很少用方法I制取Cu2O，是由于方法I反应条件不易控制，若控温不当，会降低Cu2O产率，请分析原因：若温度不当，会生成Cu．
（3）方法II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4Cu（OH）2+N2H4$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$2Cu2O+6H2O+N2↑．
（4）方法III采用离子交换膜控制电解液中OH-的浓度而制备纳米Cu2O，装置如图所示，写出电极反应式
并说明该装置制备Cu2O的原理阴极电极反应：2H++2e-=H2↑，c（OH-）增大，通过阴离子交换膜进入阳极室，阳极电极反应：2 Cu-2e-+2OH-=Cu2O+H2O，获得Cu2O．
（5）在相同的密闭容器中，用以上两种方法制得的Cu2O分别进行催化分解水的实验：
2H2O（g）$?_{Cu_{2}O}^{光照}$2H2（g）+O2（g）△H＞0，水蒸气的浓度（mol/L）随时间t（min）变化如表所示．
序号Cu2O a克温度01020304050
①方法IIT10.0500.04920.04860.04820.04800.0480
②方法IIIT10.0500.04880.04840.04800.04800.0480
③方法IIIT20.100.0940.0900.0900.0900.090
下列叙述正确的是cd（填字母代号）．
a．实验的温度：T2＜T1
b．实验①前20min的平均反应速率v（O2）=7×10-5mol•L-1•min-1
c．实验②比实验①所用的Cu2O催化效率高
d． 实验①、②、③的化学平衡常数的关系：K1=K2＜K3．
19．氢能是发展中的新能源，它的利用包括氢的制备、储存和应用三个环节．回答下列问题：
（1）与汽油相比，氢气作为燃料的优点是污染小、可再生、来源广、资源丰富、燃烧热值高（至少答出两点）．但是氢气直接燃烧的能量转换率远低于燃料电池，写出碱性氢氧燃料电池的负极反应式：H2+2OH--2e-=2H2O．
（2）氢气可用于制备H2O2．已知：H2（g）+A（l）=B（l）△H1   O2（g）+B（l）=A（l）+H2O2（l）△H2
其中A、B为有机物，两反应均为自发反应，则H2（g）+O2（g）=H2O2（l）的△H＜0（填“＞”、“＜”或“=”）．
（3）在恒温恒容的密闭容器中，某储氢反应：MHx（s）+yH2（g）=MHx+2y（s）△H＜0达到化学平衡．下列有关叙述正确的是ac．
a．容器内气体压强保持不变         b．吸收y mol H2只需1mol MHx
c．若降温，该反应的平衡常数增大   d．若向容器内通入少量氢气，则v（放氢）＞v（吸氢）
（4）利用太阳能直接分解水制氢，是最具吸引力的制氢途径，其能量转化形式为将光能转化为化学能．
（5）化工生产的副产氢也是氢气的来源．电解法制取有广泛用途的Na2FeO4，同时获得氢气：Fe+2H2O+2OH-$\stackrel{通电}{→}$FeO42-+3H2↑，工作原理如图1所示．装置通电后，铁电极附近生成紫红色的FeO42-，镍电极有气泡产生．若氢氧化钠溶液浓度过高，铁电极区会产生红褐色物质．已知：Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被H2还原．电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出，其原因是防止Na2FeO4与H2反应使产率降低．
6．化学家格哈德•埃特尔在哈伯研究所证实了氢气与氮气在固体催化剂表面合成氨的反应过程，示意图如图：

下列关于合成氨反应的叙述中不正确的是（　　）
A．该过程表明，在化学反应中存在化学键的断裂与形成
B．在催化剂的作用下，反应物的化学键变得容易断裂
C．过程②需吸收能量，过程③则放出能量
D．常温下该反应难以进行，是因为常温下生成物的化学键难以形成
16．氮及氮的化合物有着重要的用途．
（1）氮元素在周期表中的位置是第2周期VA族；NH3的电子式是．
（2）将空气中游离态的氮转化为含氮化合物的过程叫氮的固定，请举例说明一种自然界中氮的固定的途径N2+O2$\frac{\underline{\;放电\;}}{\;}$2NO（用化学方程式表示）．
（3）工业合成氨是人工固氮的重要方法．2007年化学家格哈德•埃特尔证实了氢气与氮气在固体催化剂表面合成氨的反应过程，示意如图：

下列说法正确的是bc（选填字母）．
a．图①表示N2、H2分子中均是单键
b．图②→图③需要吸收能量
c．该过程表示了化学变化中包含旧化学键的断裂和新化学键的生成
（4）已知：N2（g）+3H2（g）=2NH3（g）△H=-92.4kJ/mol，2H2（g）+O2（g）=2H2O（g）△H=-483.6kJ/mol
则氨气作燃料完全燃烧生成氮气和水蒸气的热化学方程式是4NH3（g）+3O2（g）=2N2（g）+6H2O（g）△H=-1266kJ/mol．
3．（D2O）是重要的核工业原料，下列说法错误的是（　　）
A．1H218O与D216O的相对分子质量相同
B．1H与D互称同位素
C．H2O与D2O互称同素异形体
D．氘（D）原子核外有2个电子
20．下列实验能达到目的是（　　）
A．用KI溶液除去FeCl2溶液中的Fe3+B．用饱和NaHCO3溶液除去Cl2中的HC1
C．用金属钠鉴别1一丁醇和2一丁醇D．用溴水鉴别苯和己烯
1．化合物乙是一种治疗神经类疾病的药物，可由化合物甲经多步反应得到．下列有关甲、乙的说法正确的是（　　）
A．甲的分子式为C14H14NO7
B．甲、乙中各有1个手性碳原子
C．可用NaHCO3溶液或FeCl3溶液鉴别化合物甲、乙
D．乙能与盐酸、NaOH溶液反应，且lmol乙最多能与4 mol NaOH反应

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