热门试卷

二甲醚（DME）被誉为“21世纪的清洁燃料”。由合成气制备二甲醚的主要原理如下：

① CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)         △H 1=－90.7 kJ·mol-1

② 2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)  △H 2=－23.5 kJ·mol-1

③ CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)      △H 3=－41.2kJ·mol-1

回答下列问题：

（1）则反应3H2(g)＋3CO(g)CH3OCH3(g)＋CO2(g)的△H＝   kJ·mol-1。

（2）下列措施中，能提高CH3OCH3产率的有   。

A．使用过量的CO          B．升高温度             C．增大压强 

（3）反应③能提高CH3OCH3的产率，原因是   。

（4）将合成气以n(H2)/n(CO)=2通入1 L的反应器中，一定条件下发生反应：

4H2(g)+2CO(g) CH3OCH3(g)+H2O(g) △H，其CO的平衡转化率随温度、压强变化关系如图1所示，下列说法正确的是   。

A．△H <0     

B．P123 

C．若在P3和316℃时，起始时n(H2)/n(CO)=3，则达到平衡时，CO转化率小于50％[

（5）采用一种新型的催化剂（主要成分是Cu-Mn的合金），利用CO和H2制备二甲醚。观察图2回答问题。催化剂中n(Mn)/n(Cu)约为   时最有利于二甲醚的合成。

（6）图3为绿色电源“二甲醚燃料电池”的工作原理示意图，a电极的电极反应式为   。

图1                       图2                      图3     

（7）甲醇液相脱水法制二甲醚的原理是：CH3OH +H2SO4→CH3HSO4+H2O，

CH3 HSO4+CH3OH→CH3OCH3+H2SO4。与合成气制备二甲醚比较，该工艺的优点是反应温度低，转化率高，其缺点是   。

(14分)随着人类对温室效应和资源短缺等问题的重视，如何降低大气中CO2的含量及有效地开发利用CO2，引起了各国的普遍重视。

（1）目前工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇。

为探究反应原理，现进行如下实验，在体积为1 L的密闭容器中，充入1 mol CO2和3 mol H2，一定条件下发生反应：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)   ΔH＝－49.0kJ/mol

测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。

①从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率υ(H2)＝__________mol/(L·min)。

②该反应的平衡常数表达式为K=__________。

（2）已知在常温常压下：

①2CH3OH(l)＋3O2(g)＝2CO2(g)＋4H2O(g)  ΔH＝－1277 kJ·mol-1

②2CO(g)＋O2(g)＝2CO2(g)　  ΔH＝－566 kJ·mol-1

③C(s)+O2(g)＝CO(g)　 ΔH＝－110.5 kJ·mol-1

④H2O(g)＝H2O(l)　 ΔH＝－44 kJ·mol-1

则，CH3OH(l)＋O2(g)＝CO(g)＋2H2O(l)　ΔH＝________kJ·mol-1。

（3）2009年10月，中国科学院长春应用化学研究所在甲醇燃料电池技术方面获得新突破，组装出了自呼吸电池及主动式电堆。甲醇燃料电池的工作原理如下图所示。

①该电池工作时，b口通入的物质为___________，c口通入的物质为___________。

②该电池负极的电极反应式为：_________________。

③工作一段时间后，当外电路中有1.2NA个电子通过时，有    g甲醇参加反应。

（4）在下列选项中与甲醇互为同系物的是_______(填字母代号)，该同系物与相对分子质量相同的羧酸反应的化学方程式为______________，该反应的反应类型是____________。

试写出一种与D选项互为同分异构体且含有苯环的物质_______________。

2013年初，雾霾天气多次肆虐我国中东部地区。其中，汽车尾气和燃煤尾气是造成空气污染的原因之一。

（l）汽车尾气净化的主要原理为：。在密闭容器中发生该反应时，c（CO2）随温度（T）、催化剂的表面积（S）和时间（t）的变化曲线，如图所示。据此判断：

①该反应的ΔH______0（选填“＞”、“<”）。

②该反应的平衡常数表达式为____________________

③在T2温度下，0 ~ 2s内的平均反应速率v（N2）_______。

④当固体催化剂的质量一定时，增大其表面积可提高化学反应速率。若催化剂的表面积S1＞S2，在上图中画出c（CO2）在T1、S2条件下达到平衡过程中的变化曲线。

⑤该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行，下列示意图正确且能说明反应在进行到t1时刻达到平衡状态的是__________（填代号）。

（2）直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题。煤燃烧产生的烟气含氮的氧化物，用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。例如：

写出CH4催化还原N2O4(g)生成N2(g)、CO2(g)和H2O(g)的热化学方程式＿＿＿＿＿＿

（每空2分，共10分）依据事实，填空：

（1）已知某条件下可发生如下反应CH3－CH3→CH2＝CH2＋H2，有关化学键的键能如下：

化学键

C－H

C＝C

C－C

H－H

键能（kJ/mol）

414.4

615.3

347.4

435.3

则该反应的热化学方程式右边的ΔH＝                     ；

（2）氢氧燃料电池已用于航天飞机。以30%KOH溶液为电解质的这种电池在使用时的电极反应式：正极：                       ；负极：                       

（3）某核素AZX的氯化物XCl2 1.11 g配成溶液后，需用1mol·L-1的硝酸银溶液20 ml才能把氯离子完全沉淀下来。则X的质量数为         ；

(4) 将甲烷和氧气的混合气体充入含有23.4 g Na2O2的密闭容器中，保持容器中温度为150 ℃，用电火花引燃充分反应后，压强为0 Pa，若将残留物溶于水，无气体逸出。此过程的总反应方程式为                                          。

（12分）（1）盖斯定律认为：不管化学过程是一步完成或分数步完成，整个过程的总热效应相同。试运用盖斯定律回答下列问题：

已知： C2H5OH(g)＋3O2(g)=2CO2(g)＋3H2O(g)；ΔH1＝－Q1 kJ/mol，C2H5OH(g)=C2H5OH

(l)；ΔH2＝－Q2 kJ/mol，H2O(g)=H2O(l)；ΔH3＝－Q3 kJ/mol。若使23g液态无水酒精完全

燃烧，并恢复到室温，则整个过程中放出的热量为     ________________  kJ。

（2）北京奥运会祥云火炬将中国传统文化、奥运精神以及现代高科技融为一体。火炬内

熊熊大火来源于丙烷的燃烧，丙烷是一种优良的燃料。试回答下列问题：

①右图是一定量丙烷完全燃烧生成CO2和1mol H2O(l)过程中的能量变化图，请写出表示丙烷燃烧热的热化学方程式                                。

②近年来已经研制出丙烷燃料电池，该电池的电解质溶液为KOH溶液，写出该电池负极的电极反应式：__________________________________________。

③某金属的相对原子质量为52.00,用上述电池电解该金属的一种含氧酸盐的酸性水溶液时，阳极每放出 3360ml（标准状况）氧气体，阴极析出金属 10.4 g，在该含氧酸盐中金属的化合价为      ____  ，在该实验中，若不考虑能量的损失，电池中消耗丙烷的质量最少是        __    g（结果精确至0.01 g）。

④二甲醚（CH3OCH3）是一种新型燃料，应用前景广阔。1mol二甲醚完全燃烧生成CO2和液态水放出1455kJ热量。若1mol丙烷和二甲醚的混合气体完全燃烧生成CO2和液态水共放出1645kJ热量，则混合气体中，丙烷和二甲醚的物质的量之比为   ____   。

（14分） 甲烷作为一种新能源在化学领域应用广泛，请回答下列问题：

（1）以天然气为原料制H2是合成氨的一条重要的路线。甲烷的部分氧化可得到合成氨的原料气H2，其反应式如下：

①CH（g）+1/2O（g）＝CO（g）+2H（g） H1＝－35.6kJ·mol

试判断常温下,上述反应能否自发进行:          (填”能”或”否”)。有研究认为甲烷部分氧化的机理为：

②CH（g）+2O（g）＝CO2（g）+2H2O（g） H2＝－890.3kJ·mol

③CH（g）+CO（g）＝2CO（g）+2H（g） H3＝247.3kJ·mol

请结合以上条件写出CH4和H2O（g）生成CO和H2的热化学反应方程式：

                                                                          。

⑵恒温下，向一个2L的密闭容器中充入1 molN2和2.6 molH2，反应过程中对NH3的浓度进行检测，得到的数据如下表所示：

实验数据

此条件下,该反应达到化学平衡时,氮气的浓度为              。

（3）如下图所示，装置Ⅰ为甲烷燃料电池（电解质溶液为KOH溶液），通过装置Ⅱ实现铁棒上镀铜。

①b处电极上发生的电极反应式是                            。

②电镀结束后，装置Ⅰ中溶液的pH          （填写“变大”、“变小”或“不变”，下同），装置Ⅱ中Cu的物质的量浓度                  。

③若完全反应后，装置Ⅱ中阴极质量增加12.8g，则装置Ⅰ中理论上消耗甲烷        L （标准状况下）。

（8分）烟气的脱硫（除SO2）技术和脱硝（除NOx）技术都是环境科学研究的热点。

（1）选择性催化还原法的脱硝原理为：6NOx＋4x NH3 (3＋2x)N2＋6xH2O

①上述反应中每转移3mol电子，生成标准状况下N2的体积为________L。

②已知：2H2(g)＋O2(g) ＝2H2O (g)  ΔH＝-483.6 kJ·mol-1

N2(g)＋3H2(g)＝2NH3(g)   ΔH＝-92.4 kJ·mol-1

N2(g)＋O2(g)＝2NO(g)    ΔH＝-180.5kJ·mol-1

则反应6NO(g)＋4NH3(g)＝5N2(g)＋6H2O(g)的ΔH＝__________。

（2）目前，科学家正在研究一种以乙烯作为还原剂的脱硝（NO）原理，其脱硝机理示意图如下图1，脱硝率与温度、负载率（分子筛中催化剂的质量分数）的关系如图2所示。

图1                                  图2

①写出该脱硝原理总反应的化学方程式：____________。

②为达到最佳脱硝效果，应采取的条件是____________。

(8分)甲醇是一种优质燃料，可制作燃料电池。

（1）工业上可用下列两种反应制备甲醇：

①CO(g) + 2H2(g) CH3OH(g)  ΔH1    ②CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g) + H2O(g)  ΔH2   

已知：③2H2(g)+ O2(g) ＝ 2H2O(g)  ΔH3。则2CO(g)＋O2(g)＝2CO2(g) 的反应热

ΔH＝______（用ΔH1、ΔH2、ΔH3表示）。

（2）生产甲醇的原料CO和H2来源于：CH4(g) + H2O(g) CO(g) + 3H2(g)  ΔH4。

一定条件下CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如图a。则ΔH4______0，P1_________P2

（填“<”、“>”或“＝”）

某实验小组设计如图b所示的甲醇燃料电池装置，工作一段时间后，溶液的PH           (填增大、   减小、不变)。负极的电极反应式为_______             ____。

（4）黄铜矿熔炼后得到的粗铜含少量Fe、Ag、Au等金属杂质，需进一步采用电解法精制。粗铜电解得到精铜的的电解池中，阳极材料是             ；阴极材料是        ；阳极泥为：                         

甲醇是一种新型的汽车动力燃料，工业上可通过CO和H2化合制备甲醇，该反应的热化学方程式为： CO(g)＋2H2(g)  CH3OH (g)  △H 1（反应Ⅰ）

该反应的原料CO和H2本身都可作为燃料提供动力，已知这两种物质燃烧的热化学方程式为：

CO(g)＋O2(g)＝CO2(g)   △H 2＝－283 kJ·mol－1  (反应Ⅱ)

H2(g)＋O2(g)＝H2O(g)   △H3＝－242 kJ·mol－1  (反应Ⅲ)

某些化学键的键能数据如下表：

请回答下列问题：

⑴反应Ⅰ的焓变△H1＝          。

⑵CH3OH (g)燃烧生成CO2(g)和H2O(g)的热化学方程式为：

CH3OH(g)＋O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(g)  △H4

该反应的焓变△H4＝           。

与CO和H2相比，甲醇作为汽车动力燃料的优点是                        

                                                                    。

⑶反应Ⅰ的平衡常数表达式为                                                。

为提高甲醇的产率，可以采取的措施有                                   

                                                         （写出3点）。

既能提高产率，又能提高反应速率的措施是                               。

⑷甲醇-空气燃料电池（DMFC）是一种高效能、轻污染电动汽车的车载电池，该燃料电池的电池反应式为：CH3OH(l)＋O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(l)。其工作原理示意图如下：

①在上图的横线上标出a、b、c、d四个出入口通入或排出的物质名称（或化学式）

②负极的电极反应式为                   。

生产甲醇的原料CO、H2可由下列反应制取：CH4（g）+H2O（g） CO（g）+3H2（g），试回答下列问题。

（1）已知：① CH4（g）+3/2 O2（g） CO（g）+2H2O（g）△Hl；

② H2（g）+1/2 O2（g） H2O（g） △H2，

则CH4（g）+ H2O（g）CO（g）+3H2（g）的△H＝____     （用含△H1，△H2的式子表示）

（2）一定条件下反应CH4（g）+H2O（g）CO（g）+3H2（g）中CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如图，且T2>T1， 则上述反应的△H____    0（填“<”、“>”、“=”，下同），A、B处对应平衡常数（KA、KB）的大小关系为KA____       KB

（3）维持温度T2，将0.04 mol CH4和0.04mol H2O（g）通入容积为1L的定容密闭容器中发生反应，平衡时达到B点，测得CH4的转化率为50%,该反应在此温度下的平衡常数KB=____  ，下列现象能说明该反应已经达到平衡状态的是_    ___

a．容器内CH4、H2O、CO、H2的物质的量之比为1：1：1：3

b．容器的密度恒定

c．容器的压强恒定

d．3υ正（CO）＝υ逆（（H2）

（4）在上述B点平衡基础上，向容器中再通入amol CH4和a mol H2O气体，使之在C点重新达平衡，此时测得CO有0.03mol，则a=____         。

（7分）化学键的键能是指气态原子间形成1mol化学键时释放的能量。如：H(g)＋I(g)→H－I(g)＋297KJ 即H－I键的键能为297kJ/mol，也可以理解为破坏1mol H－I键需要吸收297KJ的热量。化学反应的发生可以看成旧化学键的破坏和新化学键的形成。下表是一些键能数据。（单位：kJ/mol）

阅读上述信息，回答下列问题：

（1）根据表中数据判断CCl4的稳定性         （填“大于”或“小于”）CF4的稳定性。试预测C－Br键的键能范围_________<  C－Br键能 <__________

（2）有人认为：H－O键的键能大于H－S键的键能，所以H2O的熔沸点高于H2S的熔沸点。你是否赞同这种观点？如不赞同，请说出你的解释。                                      

（3）已知H2O(l)＝H2O(g)   ΔH＝+44kJ/mol,请写出表示氢气燃烧热的热化学方程式：

CO2的固定和利用在降低温室气体排放中具有重要作用，从CO2加氢合成甲醇不仅可以有效缓解减排压力，还是其综合利用的一条新途径。CO2和H2在催化剂作用下能发生反应CO2＋3H2CH3OH＋H2O，测得甲醇的理论产率与反应温度、压强的关系如图所示。请回答下列问题：

（1）提高甲醇产率的措施是                                                      。

（2）分析图中数据可知，在220 ℃、5MPa时，CO2的转化率为                ，再将温度降低至

140℃，压强减小至2MPa，化学反应速率将                （填“增大、减小 或 不变“ 下同），CO2的转化率将                                。

（3）200℃时，将0.100molCO2和0.275molH2充入1L密闭容器中，在催化剂作用下反应达到平衡。若CO2的转化率为25%，则此温度下该反应的平衡常数K＝                。(要求写出算式和计算结果)

（4）已知已知：CO的燃烧热△H＝－283.0KJ/mol、2H2(g)+O2(g)＝2H2O(g)  △H＝－483.6KJ/mol、

CO(g)+2H2(g)＝CH3OH(g) △H＝－90.1KJ/mol，写出CO2与H2合成甲醇的热化学方程式       。

（1）工业上一般采用下列两种反应合成甲醇：

反应I：  CO(g) ＋ 2H2(g)   CH3OH(g)；  ΔH1

反应II： CO2(g) ＋ 3H2(g)   CH3OH(g) +H2O(g)；ΔH2

①上述反应符合“原子经济”原则的是        （填“I”或“Ⅱ”）。

②下表所列数据是反应I在不同温度下的化学平衡常数（K）。

温度

250℃

300℃

350℃

K

2.041

0.270

0.012

由表中数据判断ΔH1         0 （填“＞”、“＝”或“＜”）。     

③某温度下，将2 mol CO和6 mol H2充入2L的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得c(CO)＝ 0.2 mol／L，则CO的转化率为        ，此时的温度为        （从上表中选择）。

（2）某实验小组依据甲醇燃烧的反应原理，设计如图所示的电池装置。

①该电池正极通入的物质为         。

②工作一段时间后，测得溶液的pH减小，该电池总反应的化学方程式为