热门试卷

把煤作为燃料可通过下列两种途径：

途径Ⅰ：C(s)+O2(g) CO2(g) (1mol碳单质反应放热Q1 kJ)

途径Ⅱ：先制水煤气 C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) (1mol碳单质反应吸热Q2 kJ)

再燃烧水煤气 2CO(g)+O2(g) 2CO2(g)

2H2(g)+O2(g)2H2O(g) (1molCO和1molH2反应共放热Q3 kJ)

试回答下列问题：

（1）当等物质的量的单质碳反应时，途径Ⅰ放出的热量_________(填“大于”、“等于”或“小于”)途径Ⅱ放出的热量。

（2）Q1 、Q2 、Q3 的数学关系式是__________________。

（3）由于制取水煤气反应是吸热反应，所以反应物所具有的总能量________(填“大于”、“等于”或“小于”)生成物所具有的总能量。

（4）简述煤通过途径Ⅱ作为燃料的意义：_____________。

中国政府承诺，到2020年，单位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%~45%。

(1)有效“减碳”的手段之一是节能。下列制氢方法最节能的是___________。（填字母序号）

A.电解水制氢：2H2O2H2↑+O2↑

B.高温使水分解制氢：2H2O2H2↑+O2↑

C.太阳光催化分解水制氢：2H2O2H2↑+O2↑

D.天然气制氢：CH4+H2OCO+3H2(2)CO2加氢合成DME（二甲醚）是解决能源危机的研究方向之一。2CO2(g)+6H2(g)→CH3OCH3(g)+3H2O；△H>0。请在坐标图中画出上述反应在有催化剂与无催化剂两种情况下反应过程中体系能量变化示意罔，并进行必要标注。

(3)CO2可转化成有机物实现碳循环。在体积为1L的密闭容器中，充入1molCO2和3 molH2，一定条件下发生反应：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)；△H=-49.0 kJ/mol，测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如右上图所示。 ①从3 min到10min，v(H2) =___________mol/（L·min）。②能说明上述反应达到平衡状态的是___________（填编号）。

A.反应中CO2与CH3OH的物质的量浓度之比为1:1 （即图中交叉点）

B.混合气体的密度不随时间的变化而变化

C.单位时间内每消耗3 molH2，同时生成1 molH2O

D.CO2的体积分数在混合气体中保持不变

(4)工业上CH3OH也可由CO和H2合成。参考合成反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的平衡常数：

下列说法正确的是_______。

a.该反应正反应是放热反应

b.该反应在低温下不能自发进行，高温下可自发进行，说明该反应

c.在T℃时，1L密闭容器中，投入0.1 mol CO和0.2 mol H2，达到平衡时，CO转化率为40%，则此时的平衡常数约为46.3

d.工业上采用稍高的压强(5MPa)和250℃，是因为此条件下，原料气转化率最高

阅读下列资料，回答问题：

“西气东输”是西部开发的重点工程，这里的气是指天然气，其主要成分是甲烷。 工业上将碳与水在高温下反应制得水煤气，水煤气的主要成分是CO和H2，二者的体积比约为 1：1。 已知：1 mol CO气体完全燃烧生成CO2气体放出283 kJ热量；1 mol氢气完全燃烧生成液态水放出 286 kJ热量；1 mol CH4气体完全燃烧生成CO2气体和液态水放出890 kJ热量。

(1)写出氢气完全燃烧生成液态水的热化学反应方程式_____________。若1 mol CH4气体完全燃烧生成CO2气体和水蒸气，放出的热量 ___________（填“>”“=”或“<”）890 kJ。

(2)忽略水煤气中其他成分，相同状况下若得到相等的热量，所需水煤气与甲烷的体积比约为 _____________；燃烧生成的CO2的质量比约为________________。

(3)以上数据和计算说明，以天然气代替水煤气作民用燃料，突出的优点是_________________。

2010上海世博会成为第一个“低碳世博”。主办方确定以“低碳、和谐、可持续发展的城市”为主题，将大量新能源、节能环保科技成果转化应用于世博会。

(1)有效“减碳”的手段之一是节能。下列制氢方法最节能的是________。(填字母序号)

A．电解水制氢：2H2O2H2↑＋O2↑

B．高温使水分解制氢：2H2O2H2↑＋O2↑

C．太阳光催化分解水制氢：2H2O2H2↑＋O2↑

D．天然气制氢：CH4＋H2OCO＋3H2

(2)CO2加氢合成DME(二甲醚)是解决能源危机的研究方向之一。2CO2(g)＋6H2(g)→CH3OCH3(g)＋3H2O　ΔH>0。请在下面的坐标图中画出上述反应在有催化剂与无催化剂两种情况下反应过程中体系能量变化示意图，并进行必要标注。

(3)CO2可转化成有机物实现碳循环。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＝－49.0 kJ/mol，测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。

①从3 min到10 min，v(H2)＝________mol/(L·min)。

②下列措施中能使增大的是________(选填编号)。

A．升高温度

B．恒温恒容再充入1 mol CO2 C．将H2O(g)从体系中分离

D．恒温恒容再充入1 molCO2和3 mol H2

E．将CH3OH(g)从体系中分离

F．使用高效催化剂

设计出燃料电池使汽油氧化直接产生电流是本世纪最富有挑战性的课题之一。最近有人制造了一种燃料电池，一个电极通入空气，另一电极通人汽油蒸气，电池的电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2晶体，它在高温下能传导O2- 。回答如下问题：

(1)以丁烷代表汽油，这个电池放电时发生的化学反应的化学方程式是___。

(2)这Al电池的正极发生的反应是____，负极发生的反应是____，固体电解质里O2-的移动方向是___，向外电路释放电子的电极是____。

(3)人们追求燃料电池氧化汽油而不在燃机里燃烧汽油产生动力的主要原因是___。

(4)你认为在ZrO2晶体掺杂Y2O3用Y3+代替晶体里部分的Zr4+对提高固体电解质的导电能力会起什么作 用？其可能的原因是____。

(5)汽油燃料电池最大的障碍是氧化反应不完全，产生____堵塞电极的气体通道，有人估计，完全避免这种副反应至少还需10年时间，正是新一代化学家的历史使命。

甲烷可制成合成气（CO、H2），再制成甲醇，代替日益供应紧张的燃油。

已知：

① CH4(g) ＋ H2O (g) ＝ CO (g)＋3H2 (g)    △H1＝+206.2kJ·mol－1 ② CH4（g）＋ 1/2O2（g）＝CO（g）＋2H2（g） △H2=－35.4 kJ·mol-1

③ CH4(g) ＋ 2H2O (g) ＝CO2(g) ＋4H2(g)    △H3＝+165.0 kJ·mol－1

（1）CH4(g)与CO2(g)反应生成CO(g)和H2(g)的热化学方程式为__________________。    

（2）从原料选择和能源利用角度，比较方法①和②，为合成甲醇，用甲烷制合成气的适宜方法为________（填序号），其原因是__________________________。

（3）合成气中的H2可用于生产NH3，在进入合成塔前常用Cu(NH3)2Ac溶液来吸收其中的CO，防止合成塔中的催化剂中毒，其反应是：Cu(NH3)2Ac + CO + NH3[Cu(NH3)3]Ac·CO  △H＜0 Cu(NH3)2Ac溶液吸收CO的适宜生产条件应是______________。

（4）将CH4设计成燃料电池，其利用率更高，装置示意如图（A、B为多孔性碳棒）。持续通入甲烷，在标准状况下，消耗甲烷体积VL。

① 0

② 44.8 LV≤89.6 L时，负极电极反应为_____________；  

③ V=67.2 L时，溶液中离子浓度大小关系为__________________。

肼（N2H4）又称联氨，是一种可燃性液体，与氧气或氮氧化物反应均可生成氮气和水。氢气是一种清洁能源，液氢和肼均可用作火箭燃料。

Ⅰ 氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点。

已知：

（1）氢气作为新能源的优点___________________。（答2点）

（2）以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法。反应生成

的热化学方程式为___________________ 。

（3）H2O的热分解也可得到H2，高温下水分解体系中主要气体的体积分数与温度的关系如图所示。图中A、B表示的物质依次是__________、_____________。

Ⅱ（4）肼--空气燃料电池是一种碱性燃料电池，电解质溶液是20%~30%的KOH溶液。该电池放电时，负极的电极反应式是_________________。

（5）下图是一个电化学装置示意图。用肼--空气燃料电池做此装置的电源。

①如果A是铂电极，B是石墨电极，C是硫酸—硫酸铵，阴极的电极反应式是_________。

②利用该装置可制得少量过氧化氢：在阳极上SO42-被氧化成S2O82-（过二硫酸根离子），S2O82-与H2O反应生成H2O2，S2O82-+2H2O=2SO42-+H2O2+2H+。若要制取2molH2O2，该燃料电池理论上需消耗_______molN2H4。

（6）由A、B、C、D四种金属按下表中装置进行实验。

实验装置与现象

根据实验现象回答下列问题：

①装置丙中溶液的pH______。（填“变大”“变小”或“不变”）

②四种金属活泼性由弱到强的顺序是_________________ 。

甲烷可制成合成气（CO、H2），再制成甲醇，代替日益供应紧张的燃油。

已知：

① CH4(g) ＋ H2O (g) ＝ CO (g)＋3H2 (g)    △H1＝+206.2kJ·mol－1 ② CH4（g）＋ 1/2O2（g）＝CO（g）＋2H2（g） △H2=－35.4 kJ·mol-1

③ CH4(g) ＋ 2H2O (g) ＝CO2(g) ＋4H2(g)    △H3＝+165.0 kJ·mol－1

（1）CH4(g)与CO2(g)反应生成CO(g)和H2(g)的热化学方程式为__________________。    

（2）从原料选择和能源利用角度，比较方法①和②，为合成甲醇，用甲烷制合成气的适宜方法为________（填序号），其原因是__________________________。

（3）合成气中的H2可用于生产NH3，在进入合成塔前常用Cu(NH3)2Ac溶液来吸收其中的CO，防止合成塔中的催化剂中毒，其反应是：Cu(NH3)2Ac + CO + NH3[Cu(NH3)3]Ac·CO  △H＜0 Cu(NH3)2Ac溶液吸收CO的适宜生产条件应是______________。

（4）将CH4设计成燃料电池，其利用率更高，装置示意如图（A、B为多孔性碳棒）。持续通入甲烷，在标准状况下，消耗甲烷体积VL。

① 0

② 44.8 LV≤89.6 L时，负极电极反应为_____________；  

③ V=67.2 L时，溶液中离子浓度大小关系为__________________。

开源节流是应对能源危机的重要举措．

（1）下列做法有助于能源“开源节流”的是______（填字母）．

a．大力开采煤、石油和天然气以满足人们日益增长的能源需求

b．大力发展农村沼气，将废弃的秸秆转化为清洁高效的能源

c．开发太阳能、水能、风能、地热等新能源、减少使用煤、石油等化石燃料

d．减少资源消耗，增加资源的重复使用、资源的循环再生

（2）氢能是理想的清洁能源．下列制氢的方法中，最节能的是______（填字母）．

a．电解水制氢：2H2O2H2↑+O2↑

b．高温使水分解制氢：2H2O2H2↑+O2↑

c．太阳光催化分解水制氢：2H2O2H2↑+O2↑

d．天然气制氢：CH4+H2OCO+3H2

（3）利用MnFe2O4通过两步反应使水分解制氢气，第一步反反应为：MnFe2O4MnFe2O4-X+O2，则第二步反应的化学方程式为______（条件不写）．

（4）如图是以SO2、I2、H2O为原料，利用核能使水分解制氢气的一种流程．

反应X的化学方程式为______，该流程中循环使用的原料有______．从理论上讲，该流程中，1mol原料水制得______molH2．