13．碳单质在工业上有多种用途．(1)焦炭可用于制取水煤气．测得12g 碳与水蒸气完全反应生成水煤气时.吸收了131.6kJ热量．该反应的热化学方程式是C(s)+H2O+H2(g)△H=+131.6k——青夏教育精英家教网——

13．碳单质在工业上有多种用途．
（1）焦炭可用于制取水煤气．测得12g 碳与水蒸气完全反应生成水煤气时，吸收了131.6kJ热量．该反应的热化学方程式是C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）△H=+131.6kJ•mol^-1．
（2）活性炭可处理大气污染物NO．在2L密闭容器中加入NO和活性炭（无杂质），生成气体E和F．当温度分别在T₁和T₂时，测得各物质平衡时物质的量如下表：

物质 T/℃n/mol	活性炭	NO	E	F
初始	2.030	0.100	0	0
T₁	2.000	0.040	0.030	0.030
T₂	2.005	0.050	0.025	0.025

①请结合上表数据，写出NO与活性炭反应的化学方程式C+2NO?N₂+CO₂．
②上述反应T₁℃时的平衡常数为K₁，T₂℃时的平衡常数为K₂．
Ⅰ．计算K₁=$\frac{9}{16}$．
Ⅱ．根据上述信息判断，温度T₁和T₂的关系是（填序号）ab．
a．T₁＞T₂ b．T₁＜T₂ c．无法比较
③在T₁温度下反应达到平衡后，下列措施不能改变NO的转化率的是ab．
a．增大c（NO） b．增大压强 c．升高温度 d．移去部分F
（3）工业上可用焦炭冶炼金属．若0.5mol碳完全与赤铁矿（Fe₂O₃）反应，得到0.6mol铁，同时生成2种常见气体CO和CO₂，则该反应的化学方程式是5C+3Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$4CO₂↑+CO↑+6Fe．

12．2L密闭容器中充入2molN₂ 和 6mol H₂ 2min时测得N₂反应速率为0.2mol/L mim^-1求2min时H₂的转化率为多少．

11．一定条件下，将NO₂与SO₂以体积比1：2置于密闭容器中发生反应NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g），下列能说明反应达到平衡状态的是（　　）

	A．	体系压强保持不变
	B．	混合气体颜色保持不变
	C．	SO₃和NO的体积比保持不变
	D．	每消耗1molSO₃ 的同时生成1molNO₂

甲醇是一种可再生能源，具有开发和应用的广阔前景，请回答下列问题：
（1）一定温度下，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下列情形不能说明该反应已达到平衡状态的是C（填序号）．
A．每消耗1mol CO的同时生成2molH₂
B．混合气体总物质的量不变
C．生成CH₃OH的速率与消耗CO的速率相等
D．CH₃OH、CO、H₂的浓度都不再发生变化
②CO的平衡转化率（α）与温度、压强的关系如图所示．B、C两点的平衡常数K（B）＞K（C）（填“＞”、“=”或“＜”）．
③某温度下，将2.0mol CO和6.0molH₂充入2L的密闭容器中，达到平衡时测得c（CO）=0.25mol/L，CO的转化率=75%，此温度下的平衡常数K=1.3（保留二位有效数字）．
（2）常温下，将V mL、0.20mol/L氢氧化钠溶液逐滴加入到20.00mL、0.20mol/L甲酸溶液中，充分反应，溶液pH=7，此时V＜20.00（填“＞”、“=”或“＜”）；当氢氧化钠溶液与甲酸溶液恰好完全反应时，溶液中所含离子浓度由大到小排列顺序c（Na⁺）＞c（HCOO^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）
（3）温度650℃的熔融盐燃料电池，用（CO、H₂）作反应物，空气与CO₂的混合气体为正极反应物，镍作电极，用Li₂CO₃和Na₂CO₃混合物作电解质．该电池的正极反应式为O₂+4e^-+2CO₂=2CO₃^2-．

9．污染与环境保护已经成为现在我国最热门的一个课题，污染分为空气污染，水污染，土壤污染等．
（1）为了减少空气中SO₂的排放，常采取的措施有：
①将煤转化为清洁气体燃料．
已知：H₂（g）+1/2O₂（g）═H₂O（g）△H₁=-241.8kJ•mol^-1
C（s）+1/2O₂（g）═CO（g）△H₂=-110.5kJ•mol^-1
写出焦炭与水蒸气反应的热化学方程式：C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）△H=+131.3kJ•mol^-1．
该反应的平衡常数表达式为K=$\frac{c（CO）×c（{H}_{2}）}{c（{H}_{2}O）}$．
②洗涤含SO₂的烟气．以下物质可作洗涤剂的是ac（选填序号）．
a．Ca（OH）₂ b．CaCl₂c．Na₂CO₃ d．NaHSO₃
（2）为了减少空气中的CO₂，目前捕碳技术在降低温室气体排放中具有重要的作用，捕碳剂常用（NH₄）₂CO₃，反应为：（NH₄）₂CO₃（aq）+H₂O（l）+CO₂（g）=2NH₄HCO₃（aq）△H₃
为研究温度对（NH₄）₂CO₃捕获CO₂效率的影响，在某温度T₁下，将一定量的（NH₄）₂CO₃溶液置于密闭容器中，并充入一定量的CO₂气体（用氮气作为稀释剂），在t时刻，测得容器中CO₂气体的浓度．然后分别在温度为T₂、T₃、T₄、T₅下，保持其他初始实验条件不变，重复上述实验，经过相同时间测得CO₂气体浓度，其关系如图1，则：

①△H₃＜0（填“＞”、“=”或“＜”）．
②在T₄～T₅这个温度区间，容器内CO₂气体浓度变化趋势的原因是：T₄～T₅反应达平衡，正反应为放热反应，随着温度的升高，平衡逆向移动，CO₂的吸收效率降低．
（3）催化反硝化法和电化学降解法可用于治理水中硝酸盐的污染．
①催化反硝化法中，用H₂将NO₃^-还原为N₂，一段时间后，溶液的碱性明显增强．则反应离子方程式为：2 NO₃^-+5H₂$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$N₂+2OH^-+4H₂O．
②电化学降解NO₃^-的原理如图2，电源正极为：A（选填填“A”或“B”），阴极反应式为：2NO₃^-+12 H⁺+10e^-=N₂↑+6H₂O．

8．为了合理利用化学能，确保安全生产，化工设计需要充分考虑化学反应的焓变，并采取相应措施．化学反应的焓变通常用实验进行测定，也可进行理论推算．
（1）实验测得，5g液态甲醇（CH₃OH）在氧气中充分燃烧生成二氧化碳气体和液态水时释放出113.5kJ的热量，试写出甲醇燃烧的热化学方程式2CH₃OH（g）+3O₂（g）═2CO₂（g）+4H₂O（l）△H=-1452.8KJ/mol．
（2）由气态基态原子形成1mol化学键释放的最低能量叫键能．从化学键的角度分析，化学反应的过程就是反应物的化学键的破坏和生成物的化学键的形成过程．在化学反应过程中，拆开化学键需要消耗能量，形成化学键又会释放能量．

化学键	H-H	N-H	N≡N
键能/kJ•mol^-1	436	391	945

已知反应N₂+3H₂?2NH₃△H=a kJ•mol^-1．试根据表中所列键能数据估算a的数值为-93．
（3）依据盖斯定律可以对某些难以通过实验直接测定的化学反应的焓变进行推算．
已知：C（s，石墨）+0₂（g）=C0₂（g）△H₁=-akJ•mol^-1
2H₂（g）+0₂（g）=2H₂0（l）△H₂=-bkJ•mol^-1
2C₂H₂（g）+50₂（g）=4C0₂（g）+2H₂0（l）△H₃=-ckJ•mol^-1
根据盖斯定律，计算298K时由C（s，石墨）和H₂（g）生成1mol C₂H₂（g）反应的焓变：△H=（0.5c-0.5b-2a）kJ•mol^-1．

7．氮是一种重要的元素，在很多物质中都含有它的身影．
I．在9.3胜利日阅兵活动中，我国展示了多款导弹，向世界展示了我们捍卫和平的决心和能力．偏二甲肼【（CH₃）₂NNH₂】是一种无色易燃的液体，常与N₂O₄ 作为常用火箭推进剂，二者发生如下化学反应：
（CH₃）₂NNH₂（l ）+2N₂O₄（l）═2CO₂（g）+3N₂（g）+4H₂O（g）
（1）该反应（Ⅰ）中氧化剂是N₂O₄．
（2）火箭残骸中常现红棕色气体，原因为：N₂O₄（g）?2NO₂（g）
一定温度下，该反应的焓变为△H．现将2mol NO₂充入一恒压密闭容器中，如图示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是ABD．

若在相同温度下，将上述反应改在体积为2L的恒容密闭容器中进行，平衡常数不变（填“增大”“不变”或“减小”），反应4min后N₂O₄的物质的量为0.8mol，则0～4s内的平均反应速率v（NO₂）=0.2mol/L•s．
II．硝酸铵（NH₄NO₃）是一种重要的铵盐，它的主要用途作肥料及工业用和军用炸药．在25℃时，将1mol 硝酸铵溶于水，溶液显酸性，原因是NH₄⁺+H₂O?NH₃•H₂O+H⁺（用离子方程式表示）．向该溶液滴加50mL氨水后溶液呈中性，则滴加氨水的过程中的水的电离平衡将逆向（填“正向”“不”或“逆向”）移动，所滴加氨水的浓度为0.1mol•L^-1．（NH_3•H₂O的电离平衡常数K_b=2×10^-5 mol•L^-1）

6．北京奥运会“祥云”火炬燃料是丙烷（C₃H₈），亚特兰大奥运会火炬燃料是丙烯（C₃H₆）．
（1）丙烷脱氢可得丙烯．
已知：C₃H₈（g）→CH₄（g）+HC≡CH（g）+H₂（g）△H₁=+156.6kJ•mol^-1
CH₃CH=CH₂（g）→CH₄（g）+HC≡CH（g）△H₂=+32.4kJ•mol^-1
则相同条件下，反应C₃H₈（g）→CH₃CH=CH₂（g）+H₂（g）的△H=124.2 kJ•mol^-1．
（2）碳氢化合物完全燃烧生成CO₂和H₂O．常温常压下，空气中的CO₂溶于水，达到平衡时，溶液的pH=5.60，c（H₂CO₃）=1.5×10^-5 mol•L^-1．若忽略水的电离及H₂CO₃的第二级电离，则H₂CO₃?HCO₃^-+H⁺的电离平衡常数Ka₁=4.2×10^-7．（已知：10^-5.60=2.5×10^-6）
（3）在1L浓度为c mol/LCH₃COOH溶液中，CH₃COOH分子、H⁺和CH₃COO^-离子物质的量之和为nc mol，则CH₃COOH在该温度下的电离度为n-1×100%

5．下列关于热化学反应的描述中正确的是（　　）

	A．	CO （g）的燃烧热是283.0kJ/mol，则2CO₂（g）=2CO（g）+O₂（g）反应的△H=+2×283.0kJ/mol[
	B．	HCl和NaOH反应的中和热△H=-57.3kJ/mol，则H₂SO₄和Ca（OH）₂反应的中和热△H=2×（-57.3）kJ/mol
	C．	用等体积的0.50mol•L^-1盐酸、0.55mol•L^-1NaOH溶液进行中和热测定的实验，会使测得的值偏大
	D．	1mol甲烷燃烧生成气态水和二氧化碳所放出的热量是甲烷的燃烧热

4．由于燃料电池汽车，尤其氢燃料电池汽车可以实现零污染排放，驱动系统几乎无噪音，且氢能取之不尽、用之不竭，燃料电池汽车成为近年来汽车企业关注的焦点．为了获得竞争优势，各国纷纷出台政策，加速推进燃料电池关键技术的研发．燃料电池的燃料有氢气、甲醇、汽油等．
（1）二氧化碳是地球温室效应的罪魁祸首，目前人们处理二氧化碳的方法之一是使其与氢气反应合成甲醇，甲醇是汽车燃料电池的重要燃料．已知氢气、甲醇燃烧的热化学方程式如下：
2H₂（g）+O₂ （g）=2H₂O （l）△H=-571.6kJ•mol^-1 ①
CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）→CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-726.0kJ•mol^-1 ②
写出二氧化碳与氢气合成甲醇液体的热化学方程式：CO₂（g）+3H₂（g）=CH₃OH（l）+H₂O（l）△H=-131.4kJ•mol^-1．
（2）有科技工作者利用稀土金属氧化物作为固体电解质制造出了甲醇一空气燃料电池．这种稀土金属氧化物在高温下能传导O^2-．
①电池正极发生的反应是O₂+4e^-=2O^2-；
负极发生的反应是CH₂OH+4O^2--8e^-=CO₂+2H₂O．
②在稀土金属氧化物的固体电解质中，O^2-的移动方向是从正极流向负极．
③甲醇可以在内燃机中燃烧直接产生动力推动机动车运行，而科技工作者却要花费大量的精力研究甲醇燃料汽车．主要原因是：燃料电池的能量转化率高．

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