16．由碳的氧化物直接合成乙醇燃料已进入大规模生产．(1)如采取以CO和H2为原料合成乙醇.化学反应方程式:2CO(g)+4H2(g)?CH3CH2OH(g)+H2O(g)△H,若密闭容器中充有10m——青夏教育精英家教网—

16．由碳的氧化物直接合成乙醇燃料已进入大规模生产．
（1）如采取以CO和H₂为原料合成乙醇，化学反应方程式：2CO（g）+4H₂（g）?CH₃CH₂OH（g）+H₂O（g）△H；若密闭容器中充有10mol CO与20mol H₂，在催化剂作用下反应生成乙醇，CO的转化率（α）与温度、压强的关系如图1所示．

已知：2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H₁=-566kJ•mol^-1
2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（l）△H₂=-572kJ•mol^-1
CH₃CH₂OH（g）+3O₂（g）═2CO₂（g）+3H₂O（g）△H₃=-1366kJ•mol^-1
H₂O（g）═H₂O（l）△H₄=-44kJ•mol^-1
①△H=-300kJ•mol^-1
②若A、C两点都表示达到的平衡状态，则从反应开始到达平衡状态所需的时间t_A＞t_C（填“＞”、“＜”或“﹦”）．
③若A、B两点表示在某时刻达到的平衡状态，此时在A点时容器的体积为10L，则该温度下的平衡常数：K=0.25L⁴•mol^-4；
④熔融碳酸盐燃料电池（MCFS），是用煤气（CO+H₂）格负极燃气，空气与CO₂的混合气为正极助燃气，用一定比例Li₂CO₃和Na₂CO₃低熔混合物为电解质，以金属镍（燃料极）为催化剂制成的．负极上CO反应的电极反应式为CO-2e^-+CO₃^2-═2CO₂．
（2）工业上还可以采取以CO₂和H₂为原料合成乙醇，并且更被化学工作者推崇，但是在相同条件下，由CO制取CH₃CH₂OH的平衡常数远远大于由CO₂制取CH₃CH₂OH 的平衡常数．请推测化学工作者认可由CO₂制取CH₃CH₂OH的优点主要是：原料易得、原料无污染、可以减轻温室效应等．
（3）目前工业上也可以用CO₂来生产甲醇．一定条件下发生反应CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）．若将6mol CO₂和8mol H₂充入2L的密闭容器中，测得H₂的物质的量随时间变化的曲线如图2所示（实线）．
①请在答题卷图中绘出甲醇的物质的量随时间变化曲线．
②仅改变某一实验条件再进行两次实验，测得H₂的物质的量随时间变化如图中虚线所示，曲线I对应的实验条件改变是升高温度，曲线Ⅱ对应的实验条件改变是增大压强．
（4）将标准状况下4.48L CO₂通入1L 0.3mol•L^-1NaOH溶液中完全反应，所得溶液中微粒浓度关系正确的是
A．c（Na⁺）=c（HCO₃^-）+c（CO₃^2-）+c（H₂CO₃）
B．c（OH^-）+c（CO₃^2-）=c（H₂CO₃）+c（H⁺）
C．c（Na⁺）+c（H⁺）=c（HCO₃^-）+2c（CO₃^2-）+c（OH^-）
D．2c（Na⁺）=3c（HCO₃^-）+3c（CO₃^2-）+3c（H₂CO₃）

15．

某温度时，在2L密闭容器中气态物质X和Y反应生成气态物质Z，它们的物质的量随时间的变化如表所示．
（1）根据表中数据，在图1中画出X、Y、Z的物质的量（n）随时间（t）变化的曲线：

t/min	X/mol	Y/mol	Z/mol
0	1.00	1.00	0.00
1	0.90	0.80	0.20
3	0.75	0.50	0.50
5	0.65	0.30	0.70
9	0.55	0.10	0.90
10	0.55	0.10	0.90
14	0.55	0.10	0.90

（2）体系中发生反应的化学方程式是X（g）+2Y（g）?2Z（g）．
（3）计算该反应在0～3min时间内v（Z）=0.083mol/（L•min）（保留至小数点后三位）．
（4）该反应达到平衡时，反应物X的转化率等于45%．
（5）该反应达到平衡时，Z的体积分数为58%（保留两位有效数字）．

14．二氧化碳是引起“温室效应”的主要物质，节能减排，高效利用能源，能够减少二氧化碳的排放．

（1）在一定温度下的2L固定容积的密闭容器中，通入2mol CO₂和3mol H₂，发生的反应为：
CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g），△H=-a kJ•mol^-1（a＞0），测得CO₂（g）和CH₃OH（g）的浓度随时间变化如图1所示．
①能说明该反应已达平衡状态的是AB．（选填编号）
A．CO₂的体积分数在混合气体中保持不变
B．混合气体的压强不随时间的变化而变化
C．单位时间内每消耗1.2mol H₂，同时生成0.4molH₂O
D．该体系中H₂O与CH₃OH的物质的量浓度之比为1：1，且保持不变
②计算该温度下此反应的平衡常数K=0.20．（保留两位有效数字）．若改变条件C（填选项），可使K=1．
A．增大压强 B．增大反应物浓度 C．降低温度
D．升高温度 E．加入催化剂
（2）直接甲醇燃料电池（简称DMFC）由于其结构简单、能量转化率高、对环境无污染，可作为常规能源的替代品而越来越受到关注．DMFC的工作原理如图2所示：
①通入a气体的电极是电池的负（填“正”或“负”）极，其电极反应式为CH₃OH-6e^-+H₂O=CO₂+6H⁺
②常温下，用此电池以惰性电极电解0.5L饱和食盐水（足量），若两极共生成气体1.12L（已折算为标准状况下的体积），则电解后溶液的pH为13（忽略溶液的体积变化）
（3）有一种用CO₂生产甲醇燃料的方法：
已知：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-a kJ•mol^-1；
CH₃OH（g）=CH₃OH（l）△H=-b kJ•mol^-1；
2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H=-c kJ•mol^-1；
H₂O（g）=H₂O（l）△H=-d kJ•mol^-1，
则表示CH₃OH（l）燃烧热的热化学方程式为：CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-（$\frac{3}{2}$c+2d-a-b）kJ•mol^-1．

13．

氮氧化物是大气污染物之一，目前，消除氮氧化物的方法有多种．
Ⅰ催化还原法．在汽车排气管内安装的催化转化器，可使尾气中主要污染物转化为无毒物质．主要反应如下：：2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）
（1）已知：N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）△H=+180kJ•mol^-1

化学键	O═O	C═O	C≡O
键能（Kj/moL）	497	803	1072

则反应2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）△H=-751kJ•mol^-1
（2）在一定温度下，向体积为1L的密闭容器中通入2molNO、1molCO，10分钟时反应2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）达到平衡状态，反应过程中反应物浓度随时间变化情况如图所示．
①前10分钟内用氮气表示的反应速率为0.02mol?L^-1?min^-1，计算该温度下反应的平衡常数K为$\frac{0.2×0．{4}^{2}}{1．{6}^{2}×0．{6}^{2}}$L?mol^-1．（只列算式，不要求计算结果）
②若保持温度不变，在15分钟时向容器内再次充入NO1.6mol、CO₂0.4mol，则此时反应的ν_正=ν_逆（填“＜”、“=”或“＞”）
程如下：NO$→_{反应Ⅰ}^{ClO_{2}}$ NO₂$→_{反应Ⅱ}^{Na_{2}SO_{3}水溶液}$N₂．已知反应Ⅰ的化学方程式为2NO+ClO₂+H₂O=NO₂+HNO₃+HCl，则反应Ⅱ的化学方程式是2NO₂+4Na₂SO₃═N₂+4Na₂SO₄；
若生成11.2L N₂（标准状况），则消耗ClO₂67.5g．

12．燃料的使用和防污染是社会发展中一个无法回避的矛盾话题．
（1）我国北方冬季烧煤供暖所产生的废气是雾霾的主要来源之一．经研究发现将煤炭在O₂/CO₂的气氛下燃烧，能够降低燃煤时NO的排放，主要反应为：
2NO（g）+2CO（g）═N₂（g）+2CO₂（g）△H
若①N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H₁=+180.5kJ•mol^-1
②CO（g）═C（s）+$\frac{1}{2}$O₂（g）△H₂=+110.5kJ•mol^-1
③C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H₃=-393.5kJ•mol^-1
则△H=-746.5kJ•mol^-1．
（2）甲醇可以补充和部分替代石油燃料，缓解能源紧张．一定条件下，在容积为VL的密闭容器中充入a molCO与2a mol H₂合成甲醇，CO平衡转化率与温度、压强的关系如图1所示．

①P₁＜ P₂（填“＞”、“＜”或“=”），理由是甲醇的合成反应是气体分子数减少的反应，相同温度下，增大压强CO的转化率提高
②该甲醇合成反应在A点的平衡常数K=$\frac{12{V}^{2}}{{a}^{2}}$（用a和V表示）．
③下列措施中能够同时满足增大反应速率和提高CO转化率的是c．（填写相应字母）
a、使用高效催化剂 b、降低反应温度 c、增大体系压强
d、不断将CH₃OH从反应混合物中分离出来
e、增加等物质的量的CO和H₂
（3）机动车的尾气也是雾霾形成的原因之一．
①近几年有人提出在催化剂条件下，利用汽油中挥发出来的C₃H₆催化还原尾气中的NO气体生成三种无污染的物质．请写出该过程的化学方程式：2C₃H₆+18NO=6CO₂+6H₂O+9N₂．
②电化学气敏传感器法是测定汽车尾气常用的方法之一．其中CO传感器的工作原理如图2所示，则工作电极的反应式为CO-2e^-+H₂O=CO₂+2H⁺．
（4）工业上可以用NaOH溶液或氨水吸收过量的SO₂，分别生成NaHSO₃、NH₄HSO₃，其水溶液均呈酸性．相同条件下，同浓度的两种酸式盐的水溶液中c（SO₃^2-）较小的是NH₄HSO₃，用文字和化学用语解释原因HSO₃^-?H⁺+SO₃^2-，NH₄⁺水解使c（H⁺）增大，电离平衡逆向移动，c（SO₃^2-）浓度减小．

11．甲醇是重要的化工原料，又可称为燃料．利用合成气（主要成分为CO、CO₂和H₂）在催化剂的作用下合成甲醇，发生的主反应如下：
①CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（g）△H
②CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-58kJ•mol^-1
③CO₂（g）+H₂（g）═CO（g）+H₂O（g）△H=+41kJ•mol^-1
回答下列问题：
（1）已知反应①中的相关的化学键键能数据如下：

化学键	H-H	C-O	C$\frac{\underline{\;←\;}}{\;}$O	H-O	C-H
E/（kJ•mol^-1）	436	343	1076	465	x

则x=413．
（2）若T℃时将6molCO₂和 8molH₂充入2L密闭容器中发生反应②，测得H₂的物质的量随时间的变化如图1中状态Ⅰ（图中实线）所示．图中数据A（1，6）代表在1min时H₂的物质的量是6mol．

①T℃时状态I条件下，0--3min内CH₃OH的平均反应速率v=0.28mol/（L•min）（保留两位有效数字），
平衡常数K=0.5；
②其他条件不变时，仅改变某一条件后测得H₂的物质的量随时间变化如图中状态Ⅱ所示，则改变的条件可能是增大压强．
③一定温度下，此反应在恒容容器中进行，能判断该反应达到化学平衡状态依据的是abc
a．容器中压强不变
b．CO₂和水蒸气的体积比保持不变
c．v正（H₂）=3v逆（CH₃OH ）
d．气体的密度不再随时间的改变而变化
④CO与H₂在密闭容器中发生反应①，按照相同的物质的量投料，测得CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图2所示．下列说法正确的是A
A．温度：T₁＜T₂＜T₃
B．正反应速率：v（a）＞v（c）；v（b）＞v（d）
C．平衡常数：K（a）＞K（c）；K（b）＞K（d）
D．平均摩尔质量：M（a）＜M（c）；M（b）＞M（d）
⑤800K向下列起始体积相同的密闭容器中充入1molCO、2molH₂发生反应①，如图3所示甲容器在反应过程中保持压强不变，乙容器保持体积不变达到平衡时H₂的浓度c （H₂）甲＞c（H₂）乙．

10．铁是生产生活中应用最广泛的金属，炼铁技术备受关注，已知：
①2Fe₂O₃（s）+3C（s）?4Fe（s）+3CO₂（g）△H=+460.5KJ•mol^-1
②Fe₂O₃（s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO₂（g）△H=-28.5KJ•mol^-1
③断裂1mol CO（s）气体中的化学键需要吸收1076KJ的能量
断裂1mol CO₂（s）气体中的化学键需要吸收1490KJ的能量
请回答：
（1）断裂1mol C（s）中所有化学键需要吸收的能量为834.5kJ．
（2）T₁℃时，向密闭容器中加入一定量的Fe₂O₃和C，发生反应①，达到平衡后，CO₂的浓度为a mol•L^-1；其他条件不变，缩小容器容积，再次达到平衡时，CO₂的浓度为b mol•L^-1，则a=（选填“＞”“＜”或“=”）b．
（3）起始温度均为T₂℃时，向容积为10L的三个恒容密闭容器中，分别加入一定量的Fe₂O₃和CO发生反应②，测得相关数据如表所示：

编号	容器	起始时物质的量 mol		平衡时物质的量/mol	平衡常数（K）
编号	容器	Fe₂O₃	CO	Fe	平衡常数（K）
1	恒温	0.5	1.5	0.8	K₁
2	恒温	2	3	m	K₂
3	绝热	1	1.5	n	K₃

①T₂℃时，容器1中反应的平衡常数K₁=64．
②容器2中，5min达到平衡，则0～5min内以CO₂表示该反应的速率v（CO₂）=0.048mol/（L•min）．
③对于三个容器中的反应，下列说法正确的是D（填选项字母）．
A．m＞2n
B．容器1和容器2中CO的平衡转化率v₁＜v₂．
C．K₁=K₃
D．平衡时气体压强：P₃＞P₁
（4）T₂℃时，向恒压密闭容器中充入0.5mol Fe₂O₃和1.0mol CO，发生反应②，CO和CO₂的物质的量浓度（c）与时间（t）的关系如图1所示．

①6min时，改变的外界条件未升温，理由为升温，平衡逆向移动，CO浓度增大，CO₂浓度减小．
②10min时，再向容器中加入1 mol Fe₂O₃、1 mol CO、1 mol Fe、1 mol CO₂、起始的反应速率v（正）＜（选填“＞”“＜”或“=”）v（逆）．
（5）CO-O₂熔融盐燃料电池的装置如图2所示，电池工作时，C口产生的气体一部分通入B口被利用，另一部分被分离出来，若导线中流过2mole^-，理论上C口被分离出的气体的物质的量最多为1mol．

9．甲醇是重要的化工原料，又是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景．
（1）已知反应CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（g）△H=-99kJ．mol^-1中的相关化学键键能如表：

化学键	H-H	C-O	C≡C	H-O	C-H
E/（KJ．mol^-1）	436	343	x	465	413

则x=1076．
（2）在一容积可变的密闭容器中，1molCO与2molH₂发生反应：
CO（g）+2H₂（g）$\stackrel{催化剂}{?}$CH₃OH（g）△H₁＜0，
CO在不同温度下的平衡转化率（α）与压强的关系如图1所示．

①a、b两点的反应速率：v（a）＜v（b）（填“＞”、“＜”、“=”）
②T₁＜T₂ （填“＞”、“＜”、“=”），原因是该反应是放热反应，温度升高，平衡逆向移动，CO的平衡转化率减小，故T_l＜T₂
③在c点条件下，下列叙述能说明上述反应能达到化学平衡状态的是bc（填代号）
a．H₂的消耗速率是CH₃OH生成速率的2倍 b．CH₃OH的体积分数不再改变
c．混合气体的密度不再改变 d．CO和CH₃OH的物质的量之和保持不变
④计算图中a点的平衡常数K_P=1.6×10^-7（用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数）．
（3）利用合成气（主要成分为CO、CO₂和H₂）合成甲醇，发生主要反应如下：
I：CO（g）+2H₂（g）$\stackrel{催化剂}{?}$CH₃OH（g）△H₁
Ⅱ：CO₂（g）+H₂（g）$\stackrel{催化剂}{?}$CO（g）+H₂O（g）△H₂
Ⅲ：CO₂（g）+3H₂（g）$\stackrel{催化剂}{?}$CH₃OH（g）+H₂O（g）△H₃
上述反应对应的平衡常数分别为K₁、K₂、K₃，它们随温度变化曲线如图2所示．则△H₁＜△H₃（填“＞”、“＜”、“=”），理由是由图可知，随着温度升高，K₂减小，则△H₂＞0，根据盖斯定律又得△H₃=△H₁+△H₂，所以△H₁＜△H₃．

8．氨的合成是最重要的化工生产之一．
Ⅰ．工业上合成氨用的H₂有多种制取的方法：
①用焦炭跟水反应：C（s）+H₂O（g）$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$ CO（g）+H₂（g）；
②用天然气跟水蒸气反应：CH₄（g）+H₂O（g） $\frac{\underline{\;催化剂\;}}{高温}$ CO（g）+3H₂（g）
已知有关反应的能量变化如图，且方法②的反应只能在高温下发生，则方法②中反应的△H=a+3b-c kJ/moL．

Ⅱ．在3个1L的密闭容器中，同温度下、使用相同催化剂分别进行反应：3H₂（g）+N₂（g） $?_{催化剂}^{高温、高压}$2NH₃（g），按不同方式投入反应物，保持恒温、恒容，反应达到平衡时有关数据为：

容器	甲	乙	丙
反应物投入量	3mol H₂、2mol N₂	6mol H₂、4mol N₂	2mol NH₃
达到平衡的时间（min）	t	5	8
平衡时N₂的浓度（mol•L^-1）	c₁	3
N₂的体积分数	ω₁	ω₂	ω₃
混合气体密度（g•L^-1）	ρ₁	ρ₂

（1）下列能说明该反应已达到平衡状态的是
a．容器内N₂、H₂、NH₃的浓度之比为1：3：2    b．v（N₂）_正=3v（H₂）_逆
c．容器内压强保持不变                         d．混合气体的密度保持不变
（2）甲容器中达到平衡所需要的时间t＞5min （填＞、＜或=）
（3）乙中从反应开始到平衡时N₂的平均反应速率0.2mol•L^-1•min^-1（注明单位）．
（4）分析上表数据，下列关系正确的是c．
a．2c₁=3mol/L         b．ω₁=ω₂       c． 2ρ₁=ρ₂
（5）该温度下，容器乙中，该反应的平衡常数K=$\frac{4}{81}$（用分数表示）（mol/L）^-2．
（6）常温下NH₄⁺（aq）+H₂O（l）?NH₃•H₂O（aq）+H⁺（aq）的化学平衡常数为5.55×10^-10 mol•L^-1，则NH₃•H₂O的电离平衡常数K=1.80×10^-5mol•L^-1（保留三位有效数字）．已知草酸的电离常数为：Ka₁=5.9×10^-2  Ka₂=6.4×10^-5，则草酸氢铵的水溶液中离子浓度由大到小的顺序是：c（NH₄⁺）＞c（HC₂O₄^-）＞c（H⁺）＞c（C₂O₄^2-）＞c（OH^-）．
Ⅲ．（1）有人设想以N₂和H₂为反应物，以溶有A的稀盐酸为电解质溶液，可制造出既能提供电能，又能固氮的新型燃料电池，装置如图1所示．
电池正极的电极反应式是N₂+6e^-+8H⁺=2NH₄⁺，A是NH₄Cl．

（2）用氨合成尿素的反应为2NH₃（g）+CO₂（g）?CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g）．工业生产时，原料气带有水蒸气．图2表示CO₂的转化率与氨碳比$\frac{n（N{H}_{3}）}{n（C{O}_{2}）}$、水碳比$\frac{n（{H}_{2}O）}{n（C{O}_{2}）}$的变化关系．
①曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ对应的水碳比最大的是Ⅲ．
②测得B点氨的转化率为40%，则x₁3．

7．

汽车作为一种现代交通工具正在进入千家万户，汽车尾气中含有CO、NOx等有毒气体，其污染问题也成为当今社会急需解决的问题．
（1）对汽车加装尾气净化装置，可使CO、NOx有毒气体相互反应转化为无毒气体．
2xCO+2NOx═2xCO₂+N₂，当转移电子物质的量为0.4x mol时，该反应生成标准状况下的N₂体积2.24L．
（2）一氧化碳是一种用途相当广泛的化工基础原料．可以还原金属氧化物，还可以用来合成很多有机物如甲醇等．在压强为0.1MPa条件下，将a mol CO与3a mol H₂的混合气体在催化剂作用下反应生成甲醇：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
①该反应的平衡常数表达式为$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（CO）{c}^{2}（{H}_{2}）}$．
②取一定体积CO和H₂的混合气体（物质的量之比为1：2），加入恒容密闭容器中发生上述反应，反应过程中测得甲醇的体积分数φ（CH₃OH）与反应温度T的关系如图1所示，则该反应的△H＜0 （填“＞”、“＜”或“=”）．
③在两种不同条件下发生反应，测得CH₃OH的物质的量随时间变化如图2所示，曲线Ⅰ、Ⅱ对应的平衡常数大小关系为K_Ⅰ＞K_Ⅱ（填“＞”、“＜”或“=”）．
④若容器容积不变，下列措施可增加甲醇产率的是BD
A．升高温度 B．将CH₃OH（g）从体系中分离
C．充入He，使体系总压强增大 D．再充入1mol CO和3mol H₂
⑤经测定不同温度下该反应的平衡常数如表：

温度（℃）	250	300	350
K	2.041	0.270	0.012

若某时刻、250℃测得该反应的反应物与生成物的浓度为c（CO）=0.4mol/L、c（H₂）=0.4mol/L、c（CH₃OH）=0.8mol•L^-1，则此时v正＜v逆（填＞、＜或=）．
（3）甲醇是重要的基础化工原料，又是一种新型的燃料，最近有人制造了一种燃料电池，一个电极通入空气，另一个电极加入甲醇，电池的电解质是掺杂了Y₂O₃的ZrO₂晶体，它在高温下能传导O^2-离子．该电池的正极反应式为O₂+4e^-=2O^2-．电池工作时，固体电解质里的O^2-向负极移动．

0 160564 160572 160578 160582 160588 160590 160594 160600 160602 160608 160614 160618 160620 160624 160630 160632 160638 160642 160644 160648 160650 160654 160656 160658 160659 160660 160662 160663 160664 160666 160668 160672 160674 160678 160680 160684 160690 160692 160698 160702 160704 160708 160714 160720 160722 160728 160732 160734 160740 160744 160750 160758 203614

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