(15分)能源的開發(fā)、利用與人類社會的可持續(xù)發(fā)展息息相關(guān)，怎樣充分利用好能源是擺在人類面前的重大課題。
I．已知：Fe2O3(s)+3C(石墨) =2Fe(s)+3CO(g) △H=akJ·mol-1
CO(g)+1／2O2(g)= CO2(g) △H=bkJ·mol-1
C(石墨)+O2(g)=CO2(g) △H=ckJ·mol-1
則反應：4Fe(s)+3O2(g)= 2Fe2O3(s)的焓變△H=       kJ·mol-1。
Ⅱ．（1）依據(jù)原電池的構(gòu)成原理，下列化學反應在理論上可以設(shè)計成原電池的是     (填序號)。
A．C(s)+CO2(g)=2CO(g)
B．NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l)
C．2H2O(l)= 2H2(g)+O2(g)
D．CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)
若以KOH溶液為電解質(zhì)溶液，依據(jù)所選反應可以設(shè)計成一個原電池，請寫出該原電池的電極反應。
負極：                                                ，
正極：                                                。
（2）二氧化氯(ClO2)是一種高效安全的自來水消毒劑。ClO2是一種黃綠色氣體，易溶于水。實驗室以NH4Cl、鹽酸、NaClO2為原料制備ClO2流程如下：

已知：電解過程中發(fā)生的反應為：
NH4Cl+2HClNCl3+3H2↑；假設(shè)NCl3中氮元素為+3價。
①寫出電解時陰極的電極反應式                                            。
②在陽極上放電的物質(zhì)(或離子)是           。
③除去ClO2中的NH3可選用的試劑是         (填序號)
A．生石灰       B．堿石灰       C．濃H2SO4       D．水
④在生產(chǎn)過程中，每生成1mol ClO2，需消耗       mol NCl3。

Ⅰ、6（c－b）－2a（2分）；
Ⅱ、（1）D（2分），CH4－8e－+10OH－=CO32－+7H2O（2分）；O2+2H2O+4e－=4OH－（2分）；
（2）①2H＋+2e－=H2↑（2分）；②NH4Cl（NH4＋）（2分）；③C（1分）；④mol（2分）。

解析試題分析：Ⅰ、①Fe2O3（s）+3C（石墨）=2Fe（s）+3CO（g）△H=akJ?mol-1
②CO（g）+1/2O2（g）=CO2（g）△H=bkJ?mol-1
③C（石墨）+O2（g）=CO2（g）△H=ckJ?mol-1
依據(jù)蓋斯定律（③-②）×6-①×2得到4Fe（s）+3O2（g）=2Fe2O3（s）△H=6（c－b）－2a  kJ?mol-1
Ⅱ、（1）設(shè)計成原電池需要是自發(fā)進行的氧化還原反應；
A．C（s）+CO2（g）=2CO（g）是非自發(fā)進行的氧化還原反應，故A不選；
B．NaOH（aq）+HCl（aq）=NaCl（aq）+H2O（l），反應是復分解反應，不是氧化還原反應，故B不選；
C．2H2O（l）=2H2（g）+O2（g），反應是非自發(fā)進行的氧化還原反應，故C不選；
D．CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l），是自發(fā)進行的氧化還原反應，可以設(shè)計成原電池；故D選；
D反應是甲烷燃料電池，在堿溶液中甲烷燃料電池中燃料在負極發(fā)生氧化反應，氧氣在正極得到電子發(fā)生還原反應；
負極電極反應為：CH4-8e－+10OH－=CO32－+7H2O；
正極電極反應為：O2+2H2O+4e－=4OH－；
（2）NH4Cl+2HClNCl3+3H2↑；假設(shè)NCl3中氮元素為+3價．
①電解時陰極上是氫離子得到電子生成氫氣，陰極的電極反應式為：2H＋+2e－=H2↑；
②電解時陽極上是銨根離子失去電子生成氫氣，故答案為：NH4Cl（NH4＋）；
③A、ClO2易溶于水，不能利用碳酸鈉溶液吸收氨氣，故A錯誤；
B、堿石灰不能吸收氨氣，故B錯誤；
C、濃硫酸可以吸收氨氣，且不影響ClO2，故C正確；
D、ClO2易溶于水，不能利用水吸收氨氣，故D錯誤；
故選：C；
④NCl3與NaClO2恰好反應生成ClO2，還生成氯化鈉、NaOH，結(jié)合電子守恒可知，Cl元素的化合價升高，則N元素化合價降低，還生成氨氣，則該反應的離子反應為NCl3+3H2O+6ClO2－=6ClO2↑+3Cl－+3OH－+NH3↑，生產(chǎn)過程中，每生成1mol ClO2，需消耗mol，故答案為：mol。
考點：考查了熱化學方程式和蓋斯定律的計算應用，原電池、電解池原理的分析判斷，和電極反應書寫方法，氧化還原反應計算的分析判斷。

練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目：高中化學 來源： 題型：填空題

甲醇是一種可再生能源，具有廣泛的開發(fā)和應用前景。
(1)工業(yè)上一般采用下列兩種反應合成甲醇：
反應Ⅰ：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH1
反應Ⅱ：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH2
①上述反應符合“原子經(jīng)濟”原則的是________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。
②下表所列數(shù)據(jù)是反應Ⅰ在不同溫度下的化學平衡常數(shù)(K)。

溫度
250 ℃
300 ℃
350 ℃
K
2.041
0.270
0.012
 
由表中數(shù)據(jù)判斷，ΔH1______0(填“＞”、“＝”或“＜”)。
③某溫度下，將2 mol CO和6 mol H2充入2 L的密閉容器中，充分反應，達到平衡后，測得c(CO)＝0.2 mol·L－1，則CO的轉(zhuǎn)化率為________，此時的溫度為________(從上表中選擇)。
(2)已知在常溫常壓下：
①2CH3OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(g)  ΔH1＝－1 275.6 kJ·mol－1
②2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)  ΔH2＝－566.0 kJ·mol－1
③H2O(g)===H2O(l)　ΔH3＝－44.0 kJ·mol－1
寫出甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水的熱化學方程式：__________。

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科目：高中化學 來源： 題型：填空題

二甲醚（CH3OCH3）是無色氣體，可作為一種新型能源，由合成氣（組成為H2、CO、和少量CO2）直接制備二甲醚，其中主要過程包括以下四個反應（均為可逆反應）：
①CO(g)+ 2H2(g) = CH3OH(g)                                 △H1=—90．1 kJ·mol-1
②CO2(g)+ 3H2(g) = CH3OH(g)+H2O(g)                     △H2=—49．0 kJ·mol-1
水煤氣變換反應③CO(g) + H2O (g)=CO2(g)+H2(g)            △H3=—41．1 kJ·mol-1
二甲醚合成反應④2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g)         △H4=—24．5 kJ·mol-1
（1）由H2和CO直接制備二甲醚（另一產(chǎn)物為水蒸氣）的熱化學方程式為                            。
（2）一定溫度下，在恒容密閉容器中進行反應①，下列描述能說明反應到達平衡狀態(tài)的是             。
a.容器中氣體平均相對分子質(zhì)量保持不變
b.容器中氣體密度保持不變 
c.CH3OH(g)濃度保持不變
d.CH3OH(g)的消耗速率等于H2 (g)的消耗速率
（3）一定溫度下，將8mol CH3OH(g)充入5L密閉容器中進行反應④，一段時間后到達平衡狀態(tài)，反應過程中共放出49kJ熱量，則CH3OH(g)的平衡轉(zhuǎn)化率為       ，該溫度下，平衡常數(shù)K=             ；該溫度下，向容器中再充入2mol CH3OH(g)，對再次達到的平衡狀態(tài)的判斷正確的是             。
a.CH3OH(g)的平衡轉(zhuǎn)化率減小
b.CH3OCH3 (g)的體積分數(shù)增大
c.H2O(g)濃度為0．5mol·L-1
d.容器中的壓強變?yōu)樵瓉淼?．25倍
（4）二甲醚—氧氣燃料電池具有啟動快，效率高等優(yōu)點，其能量密度高于甲醇燃料電池，若電解質(zhì)為酸性，二甲醚—氧氣燃料電池的負極反應為                             ；消耗2．8L(標準狀況)氧氣時，理論上流經(jīng)外電路的電子       mol

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科目：高中化學 來源： 題型：填空題

氫氣是一種新型的綠色能源，又是一種重要的化工原料。
（1）氫氣燃燒熱值高。實驗測得，在常溫常壓下，1 g H2完全燃燒生成液態(tài)水，放出142.9 kJ熱量。則H2燃燒熱的化學方程式為                    。
（2）氫氣是合成氨的重要原料，合成氨反應的熱化方程式如下：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)；ΔH＝－92.4 kJ/mol
①當合成氨反應達到平衡后，改變某一外界條件(不改變N2、H2和NH3的量)，反應速率與時間的關(guān)系如下圖所示。圖中t1時引起平衡移動的條件可能是        其中表示平衡混合物中NH3的含量最高的一段時間是           

②溫度為T ℃時，將2 a mol H2和a mol N2放入0.5 L密閉容器中，充分反應后測得N2的轉(zhuǎn)化率為50%。則反應的平衡常數(shù)為                       

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科目：高中化學 來源： 題型：填空題

下圖是煤化工產(chǎn)業(yè)鏈的一部分，試運用所學知識，解決下列問題：

I．已知該產(chǎn)業(yè)鏈中某反應的平衡表常數(shù)達式為：K＝，它所對應反應的化學方程式為                                            。
II．二甲醚（CH3OCH3）在未來可能替代柴油和液化氣作為潔凈液體燃料使用，工業(yè)上以CO和H2為原料生產(chǎn)CH3OCH3。工業(yè)制備二甲醚在催化反應室中（壓力2．0～10．0Mpa，溫度230～280℃）進行下列反應：
①CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) △H1＝－90．7kJ·mol－1
②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g) △H2＝－23．5kJ·mol－1
③CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) △H3＝－41．2kJ·mol－1
（1）催化反應室中總反應的熱化學方程式為                                         。
830℃時反應③的K＝1．0，則在催化反應室中反應③的K    1．0（填“＞”、“＜”或“＝”）。
（2）在某溫度下，若反應①的起始濃度分別為：c(CO)＝1 mol/L，c(H2)＝2．4 mol/L，5 min后達到平衡，CO的轉(zhuǎn)化率為50％，則5 min內(nèi)CO的平均反應速率為      　     ；若反應物的起始濃度分別為：c(CO)＝4 mol/L，c(H2)＝a mol/L；達到平衡后，c(CH3OH)＝2 mol/L，a＝        mol/L。
（3）反應②在t℃時的平衡常數(shù)為400，此溫度下，在0．5L的密閉容器中加入一定的甲醇，反應到某時刻測得各組分的物質(zhì)的量濃度如下：

物質(zhì)
CH3OH
CH3OCH3
H2O
c(mol/L)
0．8
1．24
1．24
 
①此時刻v正   v逆（填“大于”“小于”或“等于”
②平衡時二甲醚的物質(zhì)的量濃度是                    。
以二甲醚、空氣、KOH 溶液為原料，以石墨為電極可直接構(gòu)成燃料電池，則該電池的負極反應式為                                              ；若以1．12L/min（標準狀況）的速率向電池中通入二甲醚，用該電池電解500mL2mol/L CuSO4溶液，通電0．50 min后，計算理論上可析出金屬銅的質(zhì)量為                         

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科目：高中化學 來源： 題型：填空題

甲醇是一種可再生能源，具有廣泛的開發(fā)和應用前景。
（1）工業(yè)上一般采用下列兩種反應合成甲醇：
反應Ⅰ： CO(g) ＋ 2H2(g)   CH3OH(g)              ΔH1
反應Ⅱ： CO2(g) ＋ 3H2(g)   CH3OH(g)  +  H2O(g)   ΔH2
①下表所列數(shù)據(jù)是反應Ⅰ在不同溫度下的化學平衡常數(shù)（K）。

溫度
250℃
300℃
350℃
K
2.041
0.270
0.012
 
由表中數(shù)據(jù)判斷ΔH1       0 （填“＞”、“＝”或“＜”）。
②某溫度下，將2 mol CO和6 mol H2充入2L的密閉容器中，充分反應，達到平衡后，測得c(CO)＝ 0.2 mol／L，則CO的轉(zhuǎn)化率為        ，此時的溫度為        （從上表中選擇）。
（2）已知在常溫常壓下：
① 2CH3OH(l) ＋ 3O2(g) ＝ 2CO2(g) ＋ 4H2O(l)  ΔH1＝－1451.6kJ／mol
② 2CO (g)+ O2(g) ＝ 2CO2(g)  ΔH2＝－566.0kJ／mol
寫出甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水的熱化學方程式：                       
（3）某實驗小組依據(jù)甲醇燃燒的反應原理，設(shè)計如圖所示的電池裝置：

①該電池的能量轉(zhuǎn)化形式為              。
②該電池正極的電極反應為              。
③工作一段時間后，測得溶液的pH減小，則該電池總反應的化學方程式為            。

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科目：高中化學 來源： 題型：填空題

I．已知：反應H2(g) + Cl2(g) = 2HCl(g)   ΔH=" —184" kJ/mol
4HCl(g)+O2(g)  2Cl2(g)+2H2O(g)     ΔH=" —115.6" kJ/mol 
      
請回答：
（1）H2與O2反應生成氣態(tài)水的熱化學方程式                                     
（2）斷開1 mol H—O 鍵所需能量約為                kJ
II．試運用所學知識，解決下列問題：
（1）已知某反應的平衡表達式為：，它所對應的化學方程式為：         
（2）已知在400℃時，N2 (g)+ 3H2(g) 2NH3(g) △H<0 的K=0.5，則400℃時，在0.5L的反應容器中進行合成氨反應，一段時間后，測得N2、H2、NH3的物質(zhì)的量分別為2mol、1mol、2mol，則此時反應v(N2)正          v(N2)逆（填：＞、＜、＝、不能確定）（1分）
欲使得該反應的化學反應速率加快，同時使平衡時NH3的體積百分數(shù)增加，可采取的正確措施是       （填序號）（1分）
A．縮小體積增大壓強    B．升高溫度   C．加催化劑   D．使氨氣液化移走
（3）在一定體積的密閉容器中，進行如下化學反應：A(g) + 3B(g)  2C(g) + D（s） ΔH，其化學平衡常數(shù)K與溫度t的關(guān)系如下表：

t/K
300
400
500
…
K/(mol·L—1)2
4×106
8×107
K1
…
 
請完成下列問題：
①判斷該反應的ΔH        0（填“>”或“<”） （1分）
②在一定條件下，能判斷該反應一定達化學平衡狀態(tài)的是         （填序號）
A．3v(B)（正）=2v(C)（逆）      B．A和B的轉(zhuǎn)化率相等
C．容器內(nèi)壓強保持不變    D．混合氣體的密度保持不變
（4）以天然氣(假設(shè)雜質(zhì)不參與反應)為原料的燃料電池示意圖如圖所示。

①放電時，負極的電極反應式為                             
②假設(shè)裝置中盛裝100.0 mL 3.0 mol·L—1 KOH溶液，放電時參與反應的氧氣在標準狀況下體積為8 960 mL。放電完畢后，電解質(zhì)溶液中各離子濃度的大小關(guān)系為                                  

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科目：高中化學 來源： 題型：填空題

以丙烷為燃料制作新型燃料電池，電池的正極通入O2和CO2，負極通入丙烷，電解質(zhì)是熔融碳酸鹽，電池總反應方程式為：C3H8 +5O2 = 3CO2+ 4H2O。
（1）已知： 2C3H8(g) + 7O2(g) =" 6CO(g)" + 8H2O(l)    ?H1              
C(s) + O2(g) = CO2 (g)                  ?H2        
2C(s) + O2(g) = 2CO(g)                 ?H3            
則C3H8(g) +5O2((g) = 3CO2(g) + 4H2O(l) ?H=                 （用?H1、?H2、?H3表示）
（2）寫出該電池正極的電極反應式：                               ，電池工作時CO32－移向      ；用該電池電解1000 mL 1mol/L的AgNO3溶液，此電解池的反應方程式為                        ；當電池消耗0．005 mol C3H8時,被電解溶液的pH為         （溶液體積變化忽略不計）。

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科目：高中化學 來源： 題型：填空題

Ⅰ：工業(yè)上用CO2和H2在一定條件發(fā)生如下反應合成甲醇并放出大量的熱：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1   回答下列問題。
（1）已知：2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)   ΔH2
則反應2CH3OH(g)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g)  ΔH=           （用含ΔH1、ΔH2表示）
（2）若反應溫度升高，CO2的轉(zhuǎn)化率       (填“增大”“減小”或“不變”）。
（3）寫出在酸性環(huán)境中，甲醇燃料電池中的正極反應方程式                             
Ⅱ：生產(chǎn)甲醇的原料H2可用如下方法制得：CH4(g) + H2O(g)  CO(g) + 3H2(g)，一定溫度下，將2 mol CH4和4 mol H2O通入容積為10L的密閉反應室中，反應中CO的物質(zhì)的量濃度的變化情況如圖所示，請回答下列問題：

（4）反應進行到4分鐘到達平衡。請計算從反應開始到剛剛平衡，平均反應速率v(H2)為               ；并求此反應在此溫度下的平衡常數(shù)（在答題卡對應的方框內(nèi)寫出計算過程）。
（5）在第5分鐘時將容器的體積瞬間縮小一半后，若在第8分鐘時達到新的平衡（此時CO的濃度約為0.25 mol·L—1 ），請在圖中畫出第5分鐘后H2濃度的變化曲線。

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