题目内容
“富煤、贫油、少气”是我国能源发展面临的现状。随着能源的日益紧张，发展“煤化工”对我国能源结构的调整具有重要意义。下图是煤化工产业链之一。
“洁净煤技术”研究在世界上相当普遍，科研人员通过向地下煤层气化炉中交替鼓入空气和水蒸气的方法，连续产出热值很高的煤炭合成气，其主要成分是CO和H2。CO和H2可作为能源和化工原料，应用十分广泛。
（1）已知：C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH1＝－393.5 kJ·mol–1 ①
C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) ΔH2＝＋131.3 kJ·mol–1 ②
则反应CO(g)+H2(g) +O2(g)= H2O(g)+CO2(g)，ΔH= _________kJ·mol–1。在标准状况下，33.6 L的煤炭合成气(设全部为CO和H2)与氧气完全反应生成CO2和H2O，反应中转移______mole－。
（2）在一恒容的密闭容器中，由CO和H2合成甲醇：CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g)
①下列情形能说明上述反应已达到平衡状态的是_______
a．体系压强保持不变
b．密闭容器中CO、H2、CH3OH(g)3种气体共存
c．CH3OH与H2物质的量之比为1:2
d．每消耗1 mol CO的同时生成2molH2
②CO的平衡转化率(α)与温度、压强的关系如图所示。
A、B两点的平衡常数_____(填“前者”、“后者”或“一样”)大；达到A、C两点的平衡状态所需的时间tA tC(填“大于”、“小于”或“等于”)。
在不改变反应物用量的情况下，为提高CO的转化率可采取的措施是_____________(答出两点即可)。
（3）工作温度650℃的熔融盐燃料电池，是用煤炭气(CO、H2)作负极燃气，空气与CO2的混合气体为正极燃气，用一定比例的Li2CO3和Na2CO3低熔点混合物做电解质，以金属镍(燃料极)为催化剂制成的。负极的电极反应式为：CO + H2－4e－ + 2CO32－= 3CO2+H2O；则该电池的正极反应式为____________。
（1） －524.8 (2分) 3 (2分)
（2） ①a d (2分)
②一样 (2分) 大于 (2分) 降温、加压、将甲醇从混合体系中分离出来 (2分)
（3） O2 + 4e– + 2CO2 = 2CO32– (2分)
解析试题分析：（1）根据盖斯定律，将两个热化学方程式相减，即①－②得：CO(g)+H2(g) +O2(g)= H2O(g)+CO2(g)，则ΔH=ΔH1－ΔH2＝－393.5 kJ·mol–1－131.3 kJ·mol–1＝－524.8kJ·mol–1。CO→CO2转移2mole–，H2→H2O转移2mole–，则1.5molCO与H2的混合气体与O2完全反应生成CO2和H2O时，转移3mol电子。（2）①a、正反应为气体分子数减小的反应，当压强不变时，说明各物质浓度不再变化，反应达到平衡状态；b、CO、H2、CH3OH(g)3种气体共存时，不能确定浓度是否会发生变化，即不能确定是否在一定达到平衡状态；c、CH3OH与H2物质的量之比为1:2，不能确定其浓度不变，因此，不能确定是否在一定达到平衡状态；；d、当消耗1 mol CO的同时生成2molH2时，说明正逆反应速率相等，即反应达到平衡状态。②A、B两点的温度相同，所以平衡常数相等；从图像看出，A、C两点的转化率相等，而C点的温度高，反应速率大，则到达平衡的时间短。从图像看出，温度降低CO的转化率增大；该反应为气体分子数减小的反应，加压可使平衡向正反应方向移动，CO的转化率增大；c(CH3OH)减小，平衡也会向正反应方向移动，CO的转化率增大。（3）燃烧电池的正极为O2得电子，考虑到电池总反应为H2和CO与O2反应生成CO2和H2O，而负极有CO32–参与反应，则正极应该有CO32–生成，故正极反应式为：O2 + 4e– + 2CO2 = 2CO32–。
考点：考查反应热的计算、化学平衡状态的判断、平衡移动原理的应用及原电池电极反应式的书写，考查学生综合分析能力及所学知识的灵活运用能力。
2CO(g)的△H = kJ/mol
= 。[已知：
O2(g)＝CO(g)＋2H2(g) △H2=－35.4 kJ·mol-1
[Cu(NH3)3]Ac·CO △H＜0
CO2和CO是工业排放的对环境产生影响的废气。
（1）以CO2与NH3为原料合成化肥尿素的主要反应如下：
①2NH3(g)＋CO2(g)＝NH2CO2NH4(s)；ΔH＝－159.47 kJ·mol－1
②NH2CO2NH4(s)＝CO(NH2)2(s)＋H2O(g)；ΔH＝a kJ·mol－1
③2NH3(g)＋CO2(g)＝CO(NH2)2(s)＋H2O(g)；ΔH＝－86.98 kJ·mol－1
则a为 。
（2）科学家们提出用工业废气中的CO2制取甲醇：CO2+3H2CH3OH+H2O。制得的CH3OH可用作燃料电池的燃料。
①在KOH介质中，负极的电极反应式为_________________________________。
②作介质的KOH可以用电解K2SO4溶液的方法制得。则KOH在_______出口得到,阳极的电极反应式是：_____________________________________。
（3）利用CO与H2反应可合成CH3OCH3。
已知：3H2(g) + 3CO(g) 
CH3OCH3(g) + CO2(g)，ΔH＝-247kJ/mol
在一定条件下的密闭容器中，该反应达到平衡，要提高CO的转化率，可以采取的措施是 .
| A．低温高压； | B．加入催化剂； | C．体积不变充入氦气； | D．增加CO的浓度；E．分离出二甲醚 |
CH3OCH3(g) + H2O(g)，在某温度下，在1L密闭容器中加入CH3OH ，反应到10分钟时达到平衡，此时测得各组分的浓度如下：| 物质 | CH3OH | CH3OCH3 | H2O |
| 浓度/（mol·L－1） | 0.01 | 0.2 | 0.2 |
①0-10 min内反应速率v(CH3OH) ＝ 。
②该温度下的平衡常数为 。
③若平衡后，再向容器中再加入0.01mol CH3OH和0.2mol CH3OCH3，此时正、逆反应速率的大小：
v正 v逆 （填“>”、“<”或“＝”)。
（15分）随着大气污染的日趋严重，国家拟于“十二五”期间，将二氧化硫(SO2)排放量减少8%，氮氧化物(NOx)排放量减少10%。目前，消除大气污染有多种方法。
(1)用CH4催化还原氮氧化物可以消除氮氧化物的污染。已知：
①CH4(g)+4NO2(g)＝4NO(g) + CO2(g) +2H2O(g) ⊿H＝ -574 kJ·mol－1
②CH4(g) +4NO(g)＝2N2(g) + CO2(g) + 2H2O(g) ⊿H＝-1160 kJ·mol－1
③H2O(g)＝H2O(l) △H＝-44.0 kJ·mol－1
写出CH4(g)与NO2(g)反应生成N2 (g)、CO2 (g)和H2O(1)的热化学方程式 。
（2）利用Fe2+、Fe3+的催化作用，常温下可将SO2转化为SO42-，从而实现对SO2的治理。已知含SO2的废气通入含Fe2+、Fe3+的溶液时，其中一个反应的离子方程式为4Fe2+ + O2+ 4H+ ＝4Fe3+ + 2H2O，则另一反应的离子方程式为 。
(3)用活性炭还原法处理氮氧化物。有关反应为：C(s)+2NO(g)
N2(g)+CO2(g)。某研究小组向密闭的真空容器中（假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计）加入NO和足量的活性炭，恒温(T1℃)条件下反应，反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下：
浓度/mol·L－1
| NO | N2 | CO2 | ||
| 0 | 1.00 | 0 | 0 | ||
| 10 | 0.58 | 0.21 | 0.21 | ||
| 20 | 0.40 | 0.30 | 0.30 | ||
| 30 | 0.40 | 0.30 | 0.30 | ||
| 40 | 0.32 | 0.34 | 0.17 | ||
| 50 | 0.32 | 0.34 | 0.17 |
①10min～20min以v(CO2) 表示的反应速率为 。
②根据表中数据，计算T1℃时该反应的平衡常数为 （保留两位小数）。
③一定温度下，随着NO的起始浓度增大，则NO的平衡转化率 （填“增大”、“不变”或“减小”） 。
④下列各项能作为判断该反应达到平衡的是 （填序号字母）。
A．容器内压强保持不变 B．2v正(NO)＝v逆(N2)
C．容器内CO2的体积分数不变 D．混合气体的密度保持不变
⑤30min末改变某一条件，过一段时间反应重新达到平衡，则改变的条件可能是 。请在右图中画出30min至40min的变化曲线。
O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－764.5 kJ·mol－1
O2(g)=CO2(g) ΔH＝－283.0 kJ·mol－1
CH3OH(g) ΔH＝________kJ·mol－1
（I）下图是工业生产硝酸铵的流程。
（1）吸收塔C中通入空气的目的是 。A、B、C、D四个容器中的反应，属于氧化还原反应的是 （填字母）。
（2）已知：4NH3(g) + 3O2(g) = 2N2(g) +6H2O(g) △H =－1266.8kJ/mol
N2(g) + O2(g) = 2NO(g) △H =" +180.5" kJ/mol
写出氨高温催化氧化的热化学方程式：
（II）某合作小组同学将铜片加入稀硝酸，发现开始时反应非常慢，一段时间后反应速率明显加快。该小组通过实验探究其原因。
（3）该反应的离子方程式为___________________________________________________。
（4）提出合理假设。该实验中反应速率明显加快的原因可能是_____________________。
A．反应放热导致温度升高 B．压强增大
C．生成物有催化作用 D．反应物接触面积增大
（5）初步探究。测定反应过程中溶液不同时间的温度，结果如下表：
| 时间/min | 0 | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 | 35 | 50 | 60 | 70 | 80 |
| 温度/℃ | 25 | 26 | 26 | 26 | 26 | 26 | 26.5 | 27 | 27 | 27 | 27 |
结合实验目的和表中数据，你得出的结论是__________________________________。
（6）进一步探究。查阅文献了解到化学反应的产物（含中间产物）可能对反应有催化作用，请完成以下实验设计表并将实验目的补充完整：
| 实验 编号 | 铜片 质量/g | 0.1mol·L-1的 硝酸体积/mL | 硝酸铜 晶体/g | 亚硝酸钠 晶体/g | 实验目的 |
| ① | 5 | 20 | _______ | _______ | 实验①和②探究_________的影响；实验①和③探究亚硝酸根的影响。 |
| ② | 5 | 20 | 0.5 | 0 | |
| ③ | 5 | 20 | 0 | 0.5 |
Ⅰ．甲醇是一种新型的能源。
（1）合成气（组成为H2和CO）是生产甲醇的重要原料，请写出由焦炭和水在高温下制取合成气的化学方程式 。
（2）已知H2（g）、CO（g）和CH3OH（l）的燃烧热△H分别为-285.8kJ·mol-1、-283.0kJ·mol-1和-726.5kJ·mol-1，则甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为 ；
（3）在容积为l L的密闭容器中，由CO和H2合成甲醇。在其他条件不变的情况下，考查温度对反应的影响，实验结果如下图所示（注：T1、T2均大于300℃）；
下列说法正确的是 （填序号）
A．温度为T1时，从反应开始到平衡，生成甲醇的平均速率为v(CH3OH)= (mol·L-1·min-1) |
| B．该反应在T1时的平衡常数比T2时的大 |
| C．该反应为吸热反应 |
D．处于A点的反应体系从T1变到T2，达到平衡时 减小 |
（5）在直接以甲醇为燃料的电池中，电解质溶液为碱性，负极的反应式为 ；假设原电解质为NaOH，且电池工作一段时间后溶质只有Na2CO3，此时溶液中各离子浓度大小关系为
Ⅱ．已知Ksp(AgCl)=1.56×10-10，Ksp(AgBr)=7.7×10-13，Ksp(Ag2CrO4)=9×10-11。某溶液中含有C1-， Br-和CrO42-，浓度均为0.010mo1·L-1，向该溶液中逐滴加入0.010mol·L-1的AgNO3溶液时，三种阴离子产生沉淀的先后顺序为 。