1、填空题 (16分)工业常用燃料与水蒸气反应制备H2和CO, 再用H2和CO合成甲醇。
(1)制取H2和CO通常采用:C(s)+H2O(g)
CO(g)+H2(g) △H=+131.4 kJ·mol-1,下列判断正确的是 。
a.该反应的反应物总能量小于生成物总能量
b.标准状况下,上述反应生成1L H2气体时吸收131.4 kJ的热量
c.若CO(g)+H2(g)
C(s)+H2O(1) △H=-QkJ·mol-1,则Q<131.4
d.若C(s)+CO2(g)
2CO(g) △H1;CO(g)+H2O(g)
H2(g)+CO2(g) △H2则:△H1+△H2=+131.4 kJ·mol-1
(2)甲烷与水蒸气反应也可以生成H2和CO,该反应为:CH4(g)+H2O(g)
CO(g)+3H2(g)
已知在某温度下2L的密闭绝热容器中充入2.00mol甲烷和1.00mol水蒸气,测得的数据如下表:
| 不同时间各物质的物质的量/mol
|
0 min
| 2min
| 4min
| 6min
|
CH4
| 2.00
| 1.76
| 1.60
| n2
|
H2
| 0.00
| 0.72
| n1
| 1.20
|
根据表中数据计算:
①0 min~2min内H2的平均反应速率为 。
②达平衡时,CH4的转化率为 。在上述平衡体系中再充入2.00mol甲烷和1.00mol水蒸气,达到新平衡时H2的体积分数与原平衡相比 (填“变大”、“变小”或“不变”),可判断该反应达到新平衡状态的标志有______。(填字母)
a.CO的含量保持不变
b.容器中c(CH4)与c(CO)相等
c.容器中混合气体的密度保持不变
d.3ν正(CH4)=ν逆(H2)
(3)合成甲醇工厂的酸性废水中含有甲醇(CH3OH),常用向废液中加入硫酸钴,再用微生物电池电解,电解时Co2+被氧化成Co3+,Co3+把水中的甲醇氧化成CO2,达到除去甲醇的目的。工作原理如下图(c为隔膜,甲醇不能通过,其它离子和水可以自由通过)。

①a电极的名称为 。
②写出除去甲醇的离子方程式 。
③微生物电池是绿色酸性燃料电池,写出该电池正极的电极反应式为 。
参考答案:(1)ad (2)① 0.18mol·L-1·min-1 ② 20%;变小;ad
(3)①阳极 ②6Co3++CH3OH+H2O=6Co2++CO2+6H+。 ③4H++O2+4e-=2H2O 。
本题解析:本题为涵盖多知识点的综合题,各知识点之间相互独立。(1)根据化学反应的焓变确定为吸热反应,结合盖斯定律可知a、d正确,c项生成的水为液体,放热大于131.4kJ/mol;
(2) CH4(g) + H2O(g)
CO(g) + 3H2(g)
初始量(mol)2.00 1.00 0 0
变化量(mol)0.40 0.40 0.40 1.20
4min时(mol)1.60 n1
6min时(mol)n2 1.20 所以反应4min时达平衡,此时 CH4的转化率为20%;平衡时再冲入2.00mol甲烷和1.00mol水蒸气,物质的转化率降低,导致达到新平衡时H2的体积分数比原平衡小;(3)由题给信息确定a极发生氧化反应,所以为阳极;微生物电池为酸性,所以H+参与正极反应,氧气在该电极发生还原反应,不难确定电极反应式。
考点:化学反应的能量变化、化学反应速率、转化率的计算、原电池、电解池。
本题难度:困难
2、填空题 将0. 3mol的气态高能燃料乙硼烷(B2H6)在氧气中燃烧,生成固态三氧化二硼和液态水,放出649. 5kJ热量, 该反应的热化学方程式为____。又已知:H2O(g)=H2O(l) △H= - 44.0kJ/mol,则11. 2L (标准状况)乙硼烷完全燃烧生成气态水时放出的热量是____kJ。
参考答案:B2H6(g)+3O2(g)=B2O3(s)+3H2O(l) △H=-2165kJ/mol? ;1016.5
本题解析:
本题难度:一般
3、填空题 (1)已知10g CaCO3分解需要吸收17.56kJ 热量,请写出碳酸钙分解的热化学反应方程式: 。
(2)加热5.00 g碳酸钠和碳酸氢钠的混合物,反应完成后混合物的质量减少了0.31 g,则原混合物中碳酸钠的质量为 g。
参考答案:(4分)(1)CaCO3(s)=CaO(s) + CO2(g) ΔH=+175.6kJ·mol-1 (2)4.16
本题解析:(1)10g CaCO3分解需要吸收17.56kJ 热量,则1mol即100g碳酸钙分解需要消耗的能量是175.6kJ,因此该反应的热化学方程式是CaCO3(s)=CaO(s) + CO2(g) ΔH=+175.6kJ·mol-1。
(2)碳酸氢钠分解的方程式是2NaHCO3
Na2CO3+H2O+CO2↑ △m↓
2×84g 106g 62g
m 0.31g
解得m=(62g×0.31g)÷168g=0.84g
所以原混合物中碳酸钠的质量为5.00g-0.84g=4.16g
考点:考查热化学方程式的书写、混合物的有关计算
点评:该题是基础性试题的考查,难度不大,有利于培养学生规范的答题能力,在计算碳酸钠的质量时,注意利用好差量法,注意有关解题方法的归纳和总结。
本题难度:一般
4、填空题 (10分).工业合成氨与制备硝酸一般可连续生产,流程如图所示:

(1)工业生产时,制取氢气的一个反应为:CO+H2O(g)
CO2+H2
T℃时,往1L密闭容器中充入0.2mol CO和0.3mol水蒸气。反应建立平衡后,体系中c(H2)=0.12mol·L-1。该温度下此反应的平衡常数K=_____(填计算结果)。
(2)合成塔中发生反应N2(g)+3H2(g)
2NH3(g);△H<0。下表为不同温度下该反应的平衡常数。由此可推知,表中T1____573K(填“>”、“<”或“=”)。
T/℃
| T1
| 300
| T2
|
K
| 1.00×107
| 2.45×105
| 1.88×103
|
(3)N2和H2以铁作催化剂从145℃就开始反应,不同温度下NH3的产率如图所示。

温度高于900℃时,NH3产率下降的原因是 。
(4)硝酸厂的尾气直接排放将污染空气,目前科学家探索利用燃料气体中的甲烷等将氮氧化物还原为氮气和水,其反应机理为:
①CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g); △H=-574kJ·mol-1
②CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g); △H=-1160kJ·mol-1
则甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式为:
(5)氨气在纯氧中燃烧,生成一种单质和水。科学家利用此原理,设计成氨气-氧气燃料电池,则通入氨气的电极碱性条件下发生反应的电极反应式为 。
参考答案:(1)1(2分); (2)< (2分)(3)温度高于>900℃时,平衡向左移动(2分)
(4) CH4(g)+2NO2(g)=CO2(g)+2H2O(g)+N2(g) ΔH=-867KJ/mol; (2分)
(5) 2NH3-6e-+6OH-=N2+ 6H2O (2分)
本题解析: (1)CO + H2O(g)
CO2 + H2
C开始(mol/L) 0.2 0.3 0 0
C改变(mol/L)0.12 0.12 0.12 0.12
C平衡(mol/L)0.08 0.18 0.12 0.12
所以平衡常数K=
;
(2)由于反应N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)的正反应是放热反应,升高温度,根据平衡移动原理,化学平衡向吸热反应方向移动,即对该反应来说,平衡向逆反应方向移动,所以化学平衡常数减小,由于在温度是T1时的平衡常数1.00×107大于300℃时的平衡常数2.45×105,所以T1<300℃;
(3)N2和H2以铁作催化剂从145℃就开始反应,在不同温度下NH3的产率如图所示,在温度高于900℃时,NH3产率下降的原因是温度高于>900℃时,升高温度,平衡向左移动,所以NH3的平衡含量减小,因此产率降低;
(4)(①+②)÷2,整理可得:CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g); ΔH=-867KJ/mol;
(5)在氨气-氧气燃料电池中,通入氨气的电极是负极,则碱性条件下发生反应的电极反应式为2NH3-6e-+6OH-=N2+ 6H2O。
考点:考查化学平衡常数的计算、温度对化学平衡移动的影响、热化学方程式及原电池电极式的书写。
本题难度:困难
5、选择题 已知热化学反应方程式:2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ΔH1=-483.6 kJ/mol则对于热化学方程式:
2H2O(l)===2H2(g)+O2(g) ΔH2 下列说法正确的是
[? ]
A.该反应的ΔH2=+483.6 kJ/mol
B.|ΔH2|<|ΔH1|
C.|ΔH2|>|ΔH1|
D.热化学方程式中化学计量数表示分子个数
参考答案:C
本题解析:
本题难度:简单