题目内容

5．将CO2转化为 CH4，既可以减少温室气体的排放，又能得到清洁能源．已知：
CO2（g）+2H2O（g）═CH4（g）+2O2（g）△H=+802kJ•mol-1如图为在恒温、光照和不同催化剂（Ⅰ、Ⅱ）作用下，体积为1L的密闭容器中n （CH4）随光照时间的变化曲线．下列说法正确的是（　　）
A．0～25h内，催化剂Ⅰ的催化效果比催化剂Ⅱ的效果好
B．0～16h内，v（H2O）Ⅰ=1.5 mol/（L•h）
C．在两种不同催化剂下，该反应的平衡常数不相等
D．反应开始后的15h内，第Ⅰ种催化剂的作用下，得到的CH4最多

分析 A、在0-25h时，在催化剂I的作用下，生成的甲烷的物质的量较少；
B、v（H2O）Ⅰ=2v（CH4）Ⅰ；
C、平衡常数只受温度的影响；
D、根据图象来分析．

解答 解：A、在0-25h时，在催化剂I的作用下，生成的甲烷的物质的量较少，故催化剂ⅠI的催化效果比催化剂的效果好，故A错误；
B、在0-16h内，CH4的反应速率v（CH4）I=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$=$\frac{\frac{12mol}{1L}}{16h}$=0.75mol/（L•h），而v（H2O）Ⅰ=2v（CH4）Ⅰ=2×0.75mol/（L•h）=1.5 mol/（L•h），故B正确；
C、平衡常数只受温度的影响，与催化剂的使用无关，故在恒温的条件下，在两种不同催化剂下，该反应的平衡常数相等，故C错误；
D、根据图象不难看出，在反应开始后的15h内，第Ⅰ种催化剂的作用下，得到的CH4较少，故D错误．
故选B．

点评 本题考查了根据图象来分析计算化学反应速率以及分析催化剂对化学平衡常数的影响，难度不大，根据图象来提取有效信息是关键．

练习册系列答案
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15．设NA为阿伏加德罗常数的数值，下列叙述正确的是（　　）
A．1.0 L 1.0 mo1•L-1的NaAlO2 水溶液中含有的氧原子数为2 NA
B．常温下，30 g SiO2晶体中含有Si-O键的数目为NA
C．标准状况下，2.24 LCl2与足量水反应转移的电子数为0.2NA
D．V L a mol•L-1的氯化铁溶液中，若Fe3+的数目为NA，则Cl-的数目大于3NA
16．一定条件下，可逆反应X（g）+3Y（g）?2Z（g），若X、Y、Z起始浓度分别为c1、c2、c3（均不为0），平衡时X、Y、Z的浓度分别为0.1mol•L-1、0.3mol•L-1、0.08mol•L-1，则下列判断不合理的是（　　）
A．X、Y的转化率不相等
B．平衡时，Y和Z的生成速率之比为3：2
C．c1：c2=1：3
D．c1的取值范围为0＜c1＜0.14 mol•L-1
13．天然气（主要成分甲烷）含有少量含硫化合物[硫化氢、羰基硫（COS）等]，可以用氢氧化钠溶液洗涤除去．羰基硫用氢氧化钠溶液处理的过程如下（部分产物已略去）：
COS$→_{Ⅰ}^{NaOH溶液}$Na2S溶液$→_{Ⅱ}^{△}$H2 羰基硫分子的电子式为．反应I除生成两种正盐外，还有水生成，其化学方程式为COS+4NaOH=Na2S+Na2CO3+2H2O．已知反应II的产物X的溶液中硫元素的主要存在形式为S2O32-，则II中主要反应的离子方程式为2S2-+5H2O=S2O32-+4H2↑+2OH-．
20．现有下列化学反应，按要求回答问题：
A．（NH4）2SO3$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2NH3↑+H2O+SO2↑           B．2CO+O2$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2CO2
C．2C+SiO2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Si+2CO↑                 D．NH4NO3$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$N2O+2H2O
E．CaCO3+CO2+H2O=Ca（HCO3）2             F．MnO2+4HCl（浓） $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ MnCl2+Cl2↑+2H2O
（1）以上反应中，属于氧化还原反应的是BCDF（填上述反应的编号）；
（2）在反应   MnO2+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ MnCl2+Cl2↑+2H2O中：
①氧化剂是MnO2，氧化产物是Cl2．
②在该反应方程式中表示出电子转移的方向和数目（单线桥法或双线桥法均可）．
MnO2+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$  MnCl2+Cl2↑+2H2O中：
③若产生了标准状况下3.36升的氯气，则被氧化的HCl的物质的量为0.3摩尔．
10．高纯度的氢氧化镁广泛应用于医药、电力等领域．镁硅酸盐矿石可用于生产氢氧化镁，简要工艺流程如图1：

已知1：溶液Ⅰ中除MgSO4外，还含有少量Fe3+、Al3+、Fe2+等离子2：几种金属阳离子的氢氧化物沉淀时的pH如下表所示：
Fe3+Al3+Fe2+Mg2+
开始沉淀时1.53.36.59.4
沉淀完全时3.75.29.712.4
（1）向溶液Ⅰ中加入X的作用是调节溶液pH．
（2）向溶液Ⅰ中加入的两种试剂先后顺序是H2O2、MgO（填化学式）．
（3）加入H2O2溶液反应的离子方程式是2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O．
（4）如图2是Mg2+转化率随温度t的变化示意图：
①t1前Mg2+转化率增大的原因是升高温度，Mg2+转化率增大，平衡右移，反应是吸热反应；t1后Mg2+转化率下降的原因是（用化学方程式表示）NH3•H2O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH3↑+H2O．
②向溶液Ⅱ中加入氨水反应的离子方程式是Mg2++2NH3•H2O=Mg（OH）2↓+2NH4+．
17．在密闭容器中，mA（g）+bB（g）?pC（g）反应平衡时，测得 c（A）为 0.5mol•L?1，温度不变的情况下，将容器体积增大一倍，当达到新的平衡时，测得 c（A）为 0.3mol•L?1，则下列判断中正确的是（　　）
A．平衡向正反应方向移动B．物质C的体积分数增加
C．化学计量数：m+b＜pD．物质B的转化率减小
14．质子交换膜燃料电池广受关注．
（1）质子交换膜燃料电池中作为燃料的H2通常来自水煤气．
已知：C（s）+O2（g）═CO（g）△H1=-110.35kJ•mol-1
2H2O（l）═2H2（g）+O2（g）△H2=+571.6kJ•mol-1
H2O（l）═H2O（g）△H3=+44.0kJ•mol-1
则C（s）+H2O（g）═CO（g）+H2（g）△H4=+131.45kJ/mol．
（2）燃料气（流速为1800mL•h-1；体积分数为50% H2，0.98% CO，1.64% O2，47.38% N2）中的CO会使电极催化剂中毒，使用CuO/CeO2催化剂可使CO优先氧化而脱除．
①160℃、CuO/CeO2作催化剂时，CO优先氧化反应的化学方程式为2CO+O2$\frac{\underline{\;CuO/CeO_{2}\;}}{160℃}$2CO2．
②灼烧草酸铈[Ce2（C2O4）3]制得CeO2的化学方程式为Ce2（C2O4）3$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2CeO2+4CO↑+2CO2↑．
③在CuO/CeO2催化剂中加入不同的酸（HIO3或H3PO4），测得燃料气中CO优先氧化的转化率随温度变化如图1所示，加入HIO3（填酸的化学式）的CuO/CeO2催化剂催化性能最好．催化剂为$\frac{CuO}{Ce{O}_{2}}$-HIO3，120℃时，反应1h后CO的体积为3.528mL．
（3）图2为甲酸质子交换膜燃料电池的结构示意图．该装置中a（填“a”或“b”）为电池的负极，负极的电极反应式为HCOOH-2e-=CO2+2H+
14．（1）298K时合成氨，每生成1摩氨气，同时放出46.2kJ的热量．
则该反应的热化学方程式为：N2（g）十3H2（g）?2NH3（g）△H=-92.4kJ/mol．
在该温度下，取1molN2和3molH2放在一密闭容器中，在催化剂存在时进行反应，测得反应放出的热量总小于92.4kJ，其原因是合成氨反应是可逆反应，△H=-92.4kJ/mol是1molN2 和3molH2完全反应放出的热量．现在将1molN2 和3molH2在此条件下反应，因其为可逆反应，必然不能完全反应，放出的热量必小于92.4kJ．
（2）将两种浓度都是1mol/L 的气体X2、Y2在密闭容器中的反应生成Z，平衡时测得各物质的浓度是：[X2]=0.58mol/L，[Y2]=0.16mol/L，[Z]=0.84mol/L，则Z的分子式为XY2．

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