热门试卷

(12分) 甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景。

（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已知反应Ⅰ的能量变化如图所示：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          

（2）已知在常温常压下：

① 2CH3OH(l) ＋ 3O2(g) ＝ 2CO2(g) ＋ 4H2O(g)   ΔH ＝－1275.6 kJ／mol

② 2CO (g)+ O2(g) ＝ 2CO2(g)  ΔH ＝－566.0 kJ／mol

③ H2O(g) ＝ H2O(l)  ΔH ＝－44.0 kJ／mol

请计算1 mol甲醇不完全燃烧生成1 mol一氧化碳和液态水放出的热量为________

（3）某实验小组依据甲醇燃烧的反应原理，设计如右图所示的电池装置。

①该电池正极的电极反应为____________

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____________.

(15分)氢氧化镁用于制药工业，还是重要的绿色阻燃剂。

Ⅰ．治疗胃酸过多药物Stmoache的有效成分为Mg(OH)2。

(1)该药物治疗胃酸(主要成分为盐酸)过多症时反应的离子式方程式为                    ；

Ⅱ．已知:

H2O(g)=H2(g)+ O2(g)                 △H1 =" +242" kJ·mol-1

Mg(s)+2 H2O(g)=Mg(OH)2(s) + H2(g)    △H2 =" -441" kJ·mol-1

Mg(s)+ O2(g)="MgO(s)  "             △H3 = -602kJ·mol-1

(2)氢氧化镁分解的热化学方程式为                                         ；

Ⅲ．某工厂用六水合氯化镁和粗石灰制取的氢氧化镁含有少量氢氧化铁杂质，通过如下流程进行提纯精制．获得阻燃剂氢氧化镁。

(3)步骤①中加入保险粉的作用：                                  。

(4)已知EDTA只能与溶液中的反应生成易溶于水的物质，不与反应。虽然难溶于水，但步骤②中随着EDTA的加入，最终能够将除去并获得纯度高的。请从沉淀溶解平衡的角度加以解释                                       ；

Ⅳ．为研究不同分离提纯条件下所制得阻燃剂的纯度从而确定最佳提纯条件，某研究小组各取等质量的下列4组条件下制得的阻燃剂进行含铁量的测定，结果如下：

精制阻燃剂的条件

阻燃剂铁含量

序号

提纯体系温度/℃

加入EDTA质量/g

加入保险粉质量/g

W(Fe)/(10-4g)

1

40

0.05

0.05

7.63

2

40

0.05

0.10

6.83

3

60

0.05

0.10

6.83

4

60

0.10

0.10

6.51

(5)若不考虑其它条件，根据上表数据，制取高纯度阻燃剂最佳条件是       (填字母)。

①40℃              ②60℃                ③EDTA质量为O.05g 

④EDTA质量为0.10g  ⑤保险粉质量为0.05g  ⑥保险粉质量为0.10g

A．①③⑤         B．②④⑥          C．①④⑥          D．②③⑤

研究SO2、CO等大气污染物的处理与利用具有重大意义。

Ⅰ.利用钠碱循环法可脱除烟气中SO2，该法用Na2SO3溶液作为吸收剂，吸收过程pH随n（SO）n（HSO3-）变化关系如下表：

（1）由上表判断NaHSO3水溶液显   __性，原因是   __。

（2）当吸收液呈中性时，溶液中离子浓度关系正确的是   __。

a．c（Na＋）＝2c（SO32-）＋c（HSO3-）

b．c（Na＋）＞c（HSO3-）＞＞c（SO32-）＞c（H＋）＝c（OH－）

c．c（Na＋）＋c（H＋）＝c（HSO3-）＋c（SO32-）＋c（OH－）

（3）若某溶液中含3 mol Na2SO3，逐滴滴入一定量稀HCl，恰好使溶液中Cl－与HSO3-物质的量之比为21，则滴入盐酸中n（HCl）为   __mol。

Ⅱ.CO可用于合成甲醇，反应原理为

CO（g）＋2H2（g）CH3OH（g）。

（4）在容积为2 L的密闭容器中通入0.2 mol CO,0.4 mol H2，达到平衡时，CO转化率为50%，则该温度下的平衡常数为   __，再加入1.0 mol CO后，重新达到平衡，CO的转化率   __（填“填大”“不变”或“减小”）；平衡体系中CH3OH的体积分数   __（填“增大”“不变”或“减小”）。

（5）已知CH3OH（g）＋H2O（g）=CO2（g）＋3H2（g）；

H2（g）＋O2（g）=H2O（g）　ΔH＝－241.8 kJ/mol。

有关键能数据如下：（单位：kJ/mol）

写出甲醇气体完全燃烧生成气态水的热化学方程式：   __。

（1）在298K时，1molCH4在氧气中完全燃烧生成二氧化碳和液态水，放出热量890.0 kJ。写出该反应的热化学方程式                         。现有CH4和CO的混合气体0.75mol，完全燃烧后，生成CO2气体和18克液态水，并放出515kJ热量，则CH4和CO的物质的量分别为       、      mol.

（2）利用该反应设计一个燃料电池：用氢氧化钾溶液作电解质溶液，多孔石墨做电极，在电极上分别通入甲烷和氧气。通入甲烷气体的电极应为     极（填写“正”或“负”），该电极上发生的电极反应是      （填字母代号）。

a. CH4—e- + 2O2 ="=" CO2 + 2H2O   

b. CH4—8e- + 10OH- ="=" CO32- + 7H2O

c. O2 + 2H2O + 4 e- ="=" 4OH-  

d. O2—4 e- + 4H+ ="=" 2H2O

（3）在如图所示实验装置中，石墨棒上的电极反应式为                ；如果起始时盛有1000mL pH=5的硫酸铜溶液（25℃，CuSO4足量），一段时间后溶液的pH变为1，此时可观察到的现象是                     ；若要使溶液恢复到起始浓度（温度不变，忽略溶液体积的变化），可向溶液中加入      （填物质名称），其质量约为      。

到目前为止，由化学能转变为热能或电能仍然是人类使用最主要的能源。

（1）化学反应中放出的热能（焓变，ΔH）与反应物和生成物的键能（E）有关。

已知：H2(g)＋Cl2(g)＝2HCl(g) ΔH＝－185kJ/mol

E（H－H）＝436 kJ/mol，E（Cl－Cl）＝247 kJ/mol

则E（H－Cl）＝                                       ；

（2）已知：Fe2O3(s)＋3CO(g)＝2Fe(s)＋3CO2(g) ΔH＝－25kJ/mol

3 Fe2O3(s)＋CO(g)＝2Fe3O4(s)＋CO2(g) ΔH＝－47kJ/mol

Fe3O4(s)＋CO(g)＝3FeO(s)＋CO2(g) ΔH＝＋19kJ/mol

请写出CO还原FeO的热化学方程式：                           ；

最近，又有科学家制造出一种使用固体电解质的燃料电池，其效率更高。一个电极通入空气，另一个电极通入汽油蒸汽。其中固体电解质是掺杂了Y2O3（Y：钇）的ZrO2（Zr：锆） 固体，它在高温下能传导O2-离子（其中氧化反应发生完全）。以丁烷（C4H10）代表汽油。

①电池的正极反应式为                                               ____  ；

②放电时固体电解质里的O2-离子的移动方向是向       极移动（填正或负）。 

氨在国民经济中占有重要地位。

（1）合成氨工业中，合成塔中每产生2molNH3，放出92.2 kJ热量。

①工业合成氨的热化学方程式是                                       。

②若起始时向容器内放入2molN2和6molH2，达平衡后放出的热量为Q，则Q（填“>”、“<”或“=”）_______184.4 kJ。

③已知：

1molN-H键断裂吸收的能量约等于                       kJ。

（2）工业生产尿素的原理是以NH3和CO2为原料合成尿素[CO(NH2)2]，反应的化学方程式为2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(l)+H2O(l)，该反应的平衡常数和温度关系如下：

①焓变ΔH（填“>”、“<”或“=”）_______0。

（3）已知：

①N2(g)＋O2(g)=2NO(g)   ΔH1＝＋180 kJ·mol－1

②N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)   ΔH2＝－92.4 kJ·mol－1

③2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)   ΔH3＝－483.6 kJ·mol－1

氨的催化氧化反应的热化学方程式为                                        

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。

(1)汽车尾气净化的主要原理为:2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g)。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(填“>”或“<”)。 

②在T2温度下,0～2 s内的平均反应速率v(N2)=　　　　。 

③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。

④若该反应在绝热、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。

①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:

CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)     ΔH1="-867" kJ/mol

2NO2(g)N2O4(g)   ΔH2="-56.9" kJ/mol

写出CH4(g)催化还原N2O4(g)生成N2(g)和H2O(g)的热化学方程式:　                 。 

②将燃煤产生的二氧化碳回收利用,可达到低碳排放的目的。如图是通过人工光合作用,以CO2和H2O为原料制备HCOOH和O2的原理示意图。催化剂b表面发生的电极反应式为　                   。 

Ⅰ．恒温，容积为1  L恒容条件下，硫可以发生如下转化，其反应过程和能量关系如图1所示(已知：2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)    ΔH＝－196.6  kJ·mol－1)，请回答下列问题：

(1)写出能表示硫的燃烧热的热化学方程式：______________________。

(2)ΔH2＝__________kJ·mol－1。

Ⅱ.工业上常利用醋酸和乙醇合成有机溶剂乙酸乙酯：

CH3COOH(l)＋C2H5OH(l) CH3COOC2H5(l)＋H2O(l)    ΔH＝－8.62  kJ·mol－1

已知CH3COOH、C2H5OH和CH3COOC2H5的沸点依次为118 ℃、78 ℃和77 ℃。在其他条件相同时，某研究小组进行了多次实验，实验结果如图所示。

(1)该研究小组的实验目的是___________________________________。

(2)60 ℃下反应40  min与70 ℃下反应20  min相比，前者的平均反应速率________后者(填“小于”、“等于”或“大于”)。

(3)如图所示，反应时间为40  min、温度超过80 ℃时，乙酸乙酯产率下降的原因可能是_________________________________(写出两条)。

Ⅲ.煤化工中常需研究不同温度下平衡常数、投料比及热值等问题。

已知：CO(g)＋H2O(g) H2(g)＋CO2(g)平衡常数随温度的变化如下表：

试回答下列问题：

(1)在800 ℃发生上述反应，以表中的物质的量投入恒容反应器，其中向正反应方向移动的有________(选填“A、B、C、D、E”)。

(2)已知在一定温度下，C(s)＋CO2(g) 2CO(g)平衡常数为K；

①C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g)       平衡常数为K1；

②CO(g)＋H2O(g) H2(g)＋CO2(g) 平衡常数为K2；

则K、K1、K2之间的关系是______________________________________。

金属钨用途广泛，主要用于制造硬质或耐高温的合金，以及灯泡的灯丝。高温下，在密闭容器中用H2还原WO3可得到金属钨，其总反应为：

WO3 (s) + 3H2 (g)W (s) + 3H2O (g)

请回答下列问题：

⑴上述反应的化学平衡常数表达式为___________________________。

⑵某温度下反应达平衡时，H2与水蒸气的体积比为2:3，则H2的平衡转化率为_____________________；随温度的升高，H2与水蒸气的体积比减小，则该反应为反应_____________________（填“吸热”或“放热”）。

⑶上述总反应过程大致分为三个阶段，各阶段主要成分与温度的关系如下表所示：

第一阶段反应的化学方程式为___________________________；580℃时，固体物质的主要成分为________；假设WO3完全转化为W，则三个阶段消耗H2物质的量之比为____________________________________。

⑷ 已知：温度过高时，WO2 (s)转变为WO2 (g)；

WO2 (s) + 2H2 (g)  W (s) + 2H2O (g)；ΔH ＝ +66.0 kJ·mol－1

WO2 (g) + 2H2(g)  W (s) + 2H2O (g)；ΔH ＝ －137.9 kJ·mol－1

则WO2 (s)  WO2 (g) 的ΔH ＝ ______________________。

⑸钨丝灯管中的W在使用过程中缓慢挥发，使灯丝变细，加入I2可延长灯管的使用寿命，其工作原理为：W (s) +2I2 (g)WI4 (g)。下列说法正确的有____________。

a．灯管内的I2可循环使用

b．WI4在灯丝上分解，产生的W又沉积在灯丝上

c．WI4在灯管壁上分解，使灯管的寿命延长   

d．温度升高时，WI4的分解速率加快，W和I2的化合速率减慢

常温下，0.1m01／L的下列溶液：

①HCl、②CH3COOH、③CH3COONa、④NaOH、⑤FeCl3、⑥NaCl。

（1）pH由小到大排列顺序为                         （填序号）；

（2）实验室配制⑤的溶液时常需加入少量盐酸，否则得到的是浑浊的溶液，产生浑浊的原因是（用离子方程式表示）                             

（3）物质的量浓度相同的①氨水②氯化铵③碳酸氢铵④硫酸氢铵⑤硫酸铵

在上述五种溶液中，铵根离子物质的量浓度由大到小的顺序是              

（4）已知拆开1molH—H键，1molN—H键，1molN≡N键分别需要的能量是436kJ、39l kJ、946 kJ，则N2与H2反应生成NH3的热化学方程式为            

臭氧可用于净化空气、饮用水消毒、处理工业废物和作为漂白剂。

（1）臭氧几乎可与除铂、金、铱、氟以外的所有单质反应。如：

6Ag(s)+O3(g)= 3Ag2O(s)；        △H=－236kJ·mol-1，

已知：2Ag2O(s)= 4Ag(s)+O2(g)；        △H=" +62" kJ·mol-1，

则O3转化为O2的热化学方程式为________________________________________________。

（2）臭氧在水中易分解，臭氧的浓度减少一半所需的时间如下表所示。

由上表可知pH增大能加速O3分解，表明对O3分解起催化作用的是__________(填微粒符号)。

（3）电解法臭氧发生器具有臭氧浓度高、成分纯净、在水中溶解度高的优势，在医疗、食品加工与养殖业及家庭方面具有广泛应用前景。科学家P．Tatapudi等人首先使用在酸性条件下电解水的方法制得臭氧。

臭氧在阳极周围的水中产生，其电极反应式为_______________________；阴极附近的氧气则生成过氧化氢，其电极反应式为_______________________。

(14分)CO2是一种主要的温室气体，研究CO2的利用对促进低碳社会的构建具有重要的意义。

（1）金刚石和石墨燃烧反应中的能量变化如图所示。

①在通常状况下，金刚石和石墨中，      （填“金刚石”或“石墨”）更稳定，石墨的燃烧热为      kJ·mol－1。

②石墨与CO2反应生成CO的热化学方程式：                                   。

（2）采用电化学法可将CO2转化为甲烷。试写出以氢氧化钾水溶液作电解质时，该转化的电极反应方程式                   。

（3）CO2为原料还可合成多种物质。工业上常以CO2(g) 与H2(g)为原料合成乙醇。

①已知：H2O(l)=H2O(g) △H=+44kJ·mol－1

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

2CO(g)+4H2 (g) CH3CH2OH(g)+H2O(g) △H= －256.1kJ·mol－1。

则：2CO2(g)+6H2(g)  CH3CH2OH(g)+3H2O(l) △H=        。

②下图是一种以烟道气为原料合成乙醇的工作原理示意图。

对上述流程的分析，下列说法正确的是        。

③如图所示是一种酸性燃料电池酒精检测仪，具有自动吹气流量侦测与控制的功能，非常适合进行现场酒精检测。该电池负极的电极反应为                。