热门试卷

科学家利用太阳能分解水生成的氢气在催化剂作用下与二氧化碳反应生成甲醇，并开发出直接以甲醇为燃料的燃料电池。已知H2(g)、CO(g)和CH3OH(l)的燃烧热△H分别为-285.8 kJ·mol-1、-283.0 kJ·mol-1和-726.5kJ·mol-1。请回答下列问题：

(1)用太阳能分解10mol水消耗的能量是_____________kJ；

(2)甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为______________________________。

(3)在容积为2L的密闭容器中，由CO2和H2合成甲醇，在其他条件不变得情况下，考察温度对反应的影响，实验结果如图所示（注：T1、T2均大于300℃）；下列说法正确的是________（填序号）

①温度为T1时，从反应开始到平衡，生成甲醇的平均速率为v(CH3OH)=mol·L-1·min-1

②该反应在T1时的平衡常数比T2时的小

③该反应为放热反应

④处于A点的反应体系从T1变到T2，达到平衡时增大

(4)在T1温度时，将1molCO2和3molH2充入一密闭恒容器中，充分反应达到平衡后，若CO2转化率为a，则容器内的压强与起始压强之比为__________；

(5)在直接以甲醇为燃料电池中，电解质溶液为酸性，负极的反应式为____________________________、正极的反应式为________________________。理想状态下，该燃料电池消耗1mol甲醇所能产生的最大电能为702.1kJ,则该燃料电池的理论效率为________（燃料电池的理论效率是指电池所产生的最大电能与燃料电池反应所能释放的全部能量之比）

科学家利用太阳能分解水生成的氢气在催化剂作用下与二氧化碳反应生成甲醇，并开发出直接以甲醇为燃料的燃料电池。已知H2(g)、CO(g)和CH3OH(l)的燃烧热△H分别为-285.8 kJ·mol-1、-283.0 kJ·mol-1和-726.5kJ·mol-1。请回答下列问题：

(1)用太阳能分解10mol水消耗的能量是_____________kJ；

(2)甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为______________________________。

(3)在容积为2L的密闭容器中，由CO2和H2合成甲醇，在其他条件不变得情况下，考察温度对反应的影响，实验结果如图所示（注：T1、T2均大于300℃）；下列说法正确的是________（填序号）

①温度为T1时，从反应开始到平衡，生成甲醇的平均速率为v(CH3OH)=mol·L-1·min-1

②该反应在T1时的平衡常数比T2时的小

③该反应为放热反应

④处于A点的反应体系从T1变到T2，达到平衡时增大

(4)在T1温度时，将1molCO2和3molH2充入一密闭恒容器中，充分反应达到平衡后，若CO2转化率为a，则容器内的压强与起始压强之比为__________；

(5)在直接以甲醇为燃料电池中，电解质溶液为酸性，负极的反应式为____________________________、正极的反应式为________________________。理想状态下，该燃料电池消耗1mol甲醇所能产生的最大电能为702.1kJ,则该燃料电池的理论效率为________（燃料电池的理论效率是指电池所产生的最大电能与燃料电池反应所能释放的全部能量之比）

联氨(N2H4)是一种无色的高度吸湿性的可燃液体。

Ⅰ．联氨的制备

(1)①拉希法：用次氯酸钠溶液氧化过量的NH3。

②尿素法：在高锰酸钾催化剂存在下，尿素[CO(NH2)2]和次氯酸钠、氢氧化钠溶液反应生成联氨、另外两种盐和水，写出该反应的化学方程式：_____________________。

(2)过氧化氢法：

①NH3+H2O2+R1COR2+R3CN→R1R2C=N-N=CR1R2+R3CONH2+H2O

②R1R2C=N-N=CR1R2+R3CONH2+H2O→N2H4+R1COR2+R3CN（①②未配平）

反应①在50℃下进行，其可能的原因之一是_____________。

空气氧化法：以空气为氧化剂，将氨直接氧化为联氨4NH3+O2=2N2H4+2H2O。

Ⅱ．联氨的用途

(3)火箭常用联氨作燃料，N2O4作氧化剂。

已知：

①N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) △H=-67.7 kJ/mol

②N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g) △H=-534.0 kJ/mol

③NO2(g)1/2N2O4(g) △H=- 26. 35 kJ/mol

试写出气态联氨在气态四氧化二氮中燃烧生成氮气和气态水的热化学方程式：____________________。

300℃时在一容积不变的容器中，改变起始反应物中NO2的物质的量，对反应：NO2(g)1/2N2O4(g)的影响如图所示。

①在图中用虚线画出400℃时对应的图象；

②a、b、c三点中，NO2的转化率最高的是____（填字母）。

(4)N2H4能使锅炉内壁的铁锈（主要成分为Fe2O3）变成磁性氧化铁(Fe3O4)层，从而减缓锅炉锈蚀。若反 应过程中联氨转化为氮气，则每生成1 mol Fe3O4，转移电子的物质的量为_______________。

(5)联氨-空气燃料电池是一种碱性电池，电解质溶液是20% ~30%的氢氧化钾溶液。该电池放电时，负极的反应式为______________。

甲醇是一种可再生能源，具有开发和应用的广阔前景，工业上一般可采用如下反应来合成甲醇：

CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。

（1）分析该反应并回答下列问题：

① 平衡常数表达式为K=__________。

② 下列各项中，不能够说明该反应已达到平衡的是______________（填序号）。

a．恒温、恒容条件下，容器内的压强不发生变化

b．一定条件下，CH3OH分解的速率和CH3OH生成的速率相等

c．一定条件下，CO、H2和CH3OH的浓度保持不变

d．一定条件下，单位时间内消耗2mol CO，同时生成1mol CH3OH

（2）下图是该反应在不同温度下CO的转化率随时间变化的曲线。

① 该反应的焓变ΔH____________0(填“＞”、“＜”或“＝”)。

② T1和T2温度下的平衡常数大小关系是K1____________K2(填“＞”、“＜”或“＝”)。

③ 若容器容积不变，下列措施可增加甲醇产率的是______________。

a．升高温度 b．将CH3OH(g)从体系中分离 c．使用合适的催化剂 d．充入He，使体系总压强增大

（3）已知在常温常压下：

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

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

③ H2O(g)= H2O(l)  ΔH＝-c kJ·mol-1则，CH3OH(l)+O2(g) =CO(g)+2H2O(l)  ΔH＝______________kJ·mol-1。

（4）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 该电池正极的电极反应式为 ___________________________________。

③ 工作一段时间后，当6．4g甲醇完全反应生成CO2时，有___________NA个电子转移。

（5）以上述电池做电源，用下图所示装置，在实验室中模拟铝制品表面“钝化”处理的过程中，发现溶液逐渐变浑浊，原因是（用相关的电极反应式和离子方程式表示）：_________________________

工业废水中常含有一定量的Cr2O72-和CrO42-，它们会对人类及生态系统产生很大损害，必须进行处理。常用的处理方法有两种。

方法1：还原沉淀法该法的工艺流程为：

其中第①步存在平衡：2CrO42-(黄色)+2H+Cr2O72-(橙色)+H2O

⑴若平衡体系的pH=2，该溶液显________色。

⑵能说明第①步反应达平衡状态的是________。

a. Cr2O72-和CrO42-的浓度相同

b. 2v(Cr2O72-)=v(CrO42-)

c. 溶液的颜色不变

⑶第②步中，还原1molCr2O72-离子，需要________mol的FeSO4·7H2O。

⑷第③步生成的Cr(OH)3在溶液中存在以下沉淀溶解平衡：Cr(OH)3(s)Cr3+(aq)+3OH-(aq) 常温下，

Cr(OH)3的溶度积Ksp=c(Cr3+)·c3(OH-)=10-32，要使c(Cr3+)降至10-5mol/L，溶液的pH应调至_______。

方法2：电解法该法用Fe做电极电解含Cr2O72-的酸性废水，随着电解进行，在阴极附近溶液pH升高，产生Cr(OH)3沉淀。

⑸用Fe做电极的原因为___________________。

⑹在阴极附近溶液pH升高的原因是（用电极反应解释）__________________________，溶液中同时生成的沉淀还有______________。

火力发电厂释放出大量氮氧化物(NOx)、二氧化硫和二氧化碳等气体而造成环境污染。对燃煤废气进行脱硝、脱硫和脱碳等处理，可实现绿色环保、节能减排、废物利用等目的。

(1)脱硝。利用甲烷催化还原NOx：

CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g) +CO2(g)+2H2O(g) △H1= -574 kJ/mol

CH4(g)+4NO(g) =2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H2= -1 160 kJ/mol

甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式为______________________

(2)脱碳。将CO2转化为甲醇的热化学方程式为：CO2(g) +3H2(g)CH3OH(g) +H2O(g) △H3

①取五份等体积的CO2和H2的混合气体(物质的量之比均为1:3)，分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中，发生上述反应，反应相同时间后，测得甲醇的体积分数φ(CH3OH)与反应温度T的关系曲线如图甲所示，则上述CO2转化为甲醇反应的△H3____（填 “>”“<”或“=”）0。

②在一恒温恒容密闭容器中充入1 mol CO2和3 mol H2，进行上述反应。测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间的变化曲线如图乙所示。下列说法正确的是____（填字母代号）。

A．第10 min后，向该容器中再充入1mol CO2和3 mol H2，则再次达到平衡时c(CH3OH) =1.5 mol/L

B．0~10 min内，氢气的平均反应速率为0.075 mol/(L·min)

C．达到平衡时，氢气的转化率为0. 75

D．该温度下，反应的平衡常数的值为3/16

E．升高温度将使n(CH3OH)/n(CO2)减小

③甲醇燃料电池的结构如图丙所示。其工作时正极的电极反应式可表示为__________________

(3)脱硫。某种脱硫工艺中将废气处理后，与一定量的氨气、空气反应，生成硫酸铵和硝酸铵的混合物作为副产品化肥。设废气中的SO2、NO2的物质的量之比为1：1，则该反应的化学方程式为___________。

(4)硫酸铵和硝酸铵水溶液的pH<7，其原因可用一个离子方程式表示为：_____________；在一定物质的量浓度的硝酸铵溶液中滴加适量的NaOH溶液，使溶液的pH =7，则溶液中c(Na+)+c(H+)____(填“>”“=”或 “<”)c(NO3-)+c(OH-)。

甲醇是一种可再生能源，具有开发和应用的广阔前景，工业上一般可采用如下反应来合成甲醇：

CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。

(1)分析该反应并回答下列问题：

①平衡常数表达式为K=____________。

②下列各项中，不能够说明该反应已达到平衡的是___________（填序号）。

a．恒温、恒容条件下，容器内的压强不发生变化

b．一定条件下，CH3OH分解的速率和CH3OH生成的速率相等

c．一定条件下，CO、H2和CH3CH的浓度保持不变

d．一定条件下，单位时间内消耗2 mol CO，同时生成1 mol CH3OH

(2)下图是该反应在不同温度下CO的转化率随时间变化的曲线。

①该反应的焓变△H____0（填“>” “<”或“=”）。

②T1和T2温度下的平衡常数大小关系是K1_______K2（填“>”“<”或“=”）。

③若容器容积不变，下列措施可增加甲醇产率的是________。

a．升高温度

b．将CH3OH(g)从体系中分离

c．使用合适的催化剂

d．充入He，使体系总压强增大

(3)已知在常温常压下：

①2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g) △H= -a kJ/mol

②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H=-b kJ/mol

③H2O(g)=H2O(l) △H=-c kJ/mol

则：CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l) △H=____kJ/mol

(4)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该电池正极的电极反应式为：_________________。

③工作一段时间后，当6.4 g甲醇完全反应生成CO2时，有____NA个电子转移。

(5)以上述电池做电源，用下图所示装置，在实验室中模拟铝制品表面“钝化”处理的过程中，发现溶液逐渐变浑浊，原因是（用相关的电极反应式和离子方程式表示）：________________

（三选一）【化学与技术】

下表列出了3种燃煤烟气脱硫方法的原理。

（1）光谱研究表明，易溶于水的所形成的溶液中存在着下列平衡

据此，下列判断中正确的是______________。

A. 该溶液中存在着分子

B. 该溶液中H+浓度是SO32-浓度的2倍

C. 向该溶液中加入任何足量的强酸都能放出气体

D. 向该溶液中加入过量可得到的混合溶液

（2）方法I中用氨水吸收燃煤烟气中的离子方程式为______________。能提高燃煤烟气中去除率的措施有______________（填字母）

A. 增大氨水浓度 B. 升高反应温度

C. 使燃煤烟气与氨水充分接触 D. 通入空气使转化为 

采用方法I脱硫，并不需要先除去燃煤烟气中大量的，原因是（用离子方程式表示）_______________________________。

（3）方法II主要发生了下列反应：

反应生成的热化学方程式为___________________。

（4）方法III中用惰性电极电解溶液的装置如下图所示（阴离子交换膜只允许阴离子通过）。阳极区放出的气体的成分为_____________（填化学式）。

下表列出了3种燃煤烟气脱硫方法的原理。

（1）方法I中氨水吸收燃煤烟气中SO2的化学反应为：

2NH3+SO2+H2O= (NH4)2SO3(NH4)2SO3+SO2+H2O=2NH4HSO3

能提高燃煤烟气中SO2去除率的措施有____（填字母）。

A．增大氨水浓度 B．升高反应温度 C．使燃煤烟气与氨水充分接触 D．通人空气使HSO3-转化为SO42-

采用方法I脱硫，并不需要预先除去燃煤烟气中大量的CO2，原因是____ （用离子方程式表示）。

（2）方法Ⅱ中主要发生了下列反应：

2CO(g)+SO2(g)=S(g)+2CO2(g) △H =8.0 kJ/mol

2H2(g)+SO2(g)=S(g)+2H2O(g) △H =90.4 kJ/mol

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

2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H= -483.6 kJ/moI

S(g)与O2(g)反应生成SO2(g)的热化学方程式可表示为___________________________

（3）方法Ⅲ中用惰性电极电解NaHSO3溶液的装置如下图所示。阳极区放出气体的成分为____（填化学式）。