（14分）甲醇是重要的化工原料，在工業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用十分廣泛。
（1）利用太陽(yáng)能或生物質(zhì)能分解水制H2，然后可將H2與CO2轉(zhuǎn)化為甲醇。已知：
光催化制氫：2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g)  ΔH＝＋571.5 kJ/mol   ①
H2與CO2耦合反應(yīng)：3H2(g)＋CO2(g)===CH3OH(l)＋H2O(l)  ΔH＝－137.8 kJ/mol   ②
則反應(yīng)：2H2O(l)＋CO2(g) = CH3OH(l)＋3/2O2(g)的ΔH＝     kJ/mol。
你認(rèn)為該方法需要解決的技術(shù)問(wèn)題有     （填字母）。
a. 開(kāi)發(fā)高效光催化劑
b. 將光催化制取的H2從反應(yīng)體系中有效分離，并與CO2耦合催化轉(zhuǎn)化
c. 二氧化碳及水資源的來(lái)源供應(yīng)
（2）工業(yè)上由甲醇制取甲醛的兩種方法如下（有關(guān)數(shù)據(jù)均為在298 K時(shí)測(cè)定）：
反應(yīng)I：CH3OH(g)＝HCHO(g)＋H2(g)  ΔH1＝＋92.09kJ/mol，K1＝3.92×10－11。
反應(yīng)II：CH3OH(g)＋1/2O2(g)＝HCHO(g)＋H2O(g)  ΔH2＝－149.73 kJ/mol，K2＝4.35×1029。
①?gòu)脑永寐士矗磻?yīng)     （填“I”或“II”。下同）制甲醛的原子利用率更高。從反應(yīng)的焓變和平衡常數(shù)K值看，反應(yīng)   制甲醛更有利。
②下圖是甲醇制甲醛有關(guān)反應(yīng)的lgK（平衡常數(shù)的對(duì)數(shù)值）隨溫度T的變化。圖中曲線（1）表示的是反應(yīng)     。

（3）污水中的含氮化合物，通常先用生物膜脫氮工藝進(jìn)行處理，在硝化細(xì)菌的作用下將NH4＋氧化為NO3－（2NH4++3O2＝2HNO2+2H2O +2H+；2HNO2 +O2＝2HNO3）。然后加入甲醇，甲醇和NO3－反應(yīng)轉(zhuǎn)化為兩種無(wú)毒氣體。
①上述方法中，1 g銨態(tài)氮元素轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮元素時(shí)需氧的質(zhì)量為     g。
②寫出加入甲醇后反應(yīng)的離子方程式：     。
（4）甲醇燃料電池的工作原理如圖所示，則該電池負(fù)極的電極反應(yīng)式為   。

共14分。每空2分。
（1）-719.5（2分）     ab（2分）
（2）①I（1分）    II（1分）     ②II（2分）
（3）①4.57（2分）
②6NO3－＋5CH3OH＋6H＋＝3N2↑＋5CO2↑＋13H2O（2分）
（4）CH3OH+H2O–6e－=CO2↑+6H+（2分）

解析試題分析：（1）由蓋斯定律得2H2O(l)＋CO2(g) = CH3OH(l)＋3/2O2(g)的ΔH＝（①×3+②×2）/2，將①②的代入上式中得所求ΔH=-719.45kJ/mol；利用太陽(yáng)能或生物質(zhì)能分解水制H2，需要開(kāi)發(fā)高效光催化劑，使水易在太陽(yáng)光的作用下分解，同時(shí)將光催化制取的H2從反應(yīng)體系中有效分離，并與CO2耦合催化轉(zhuǎn)化，但二氧化碳及水資源的來(lái)源供應(yīng)不是需要解決的技術(shù)問(wèn)題，答案選ab；
（2）反應(yīng)物中的原子盡可能的轉(zhuǎn)化為生成物，原子的利用率越高，所以反應(yīng)I的原子利用率高；反應(yīng)II的化學(xué)平衡常數(shù)較大，說(shuō)明反應(yīng)進(jìn)行的徹底程度較大，而且反應(yīng)II是放熱反應(yīng)，所以從反應(yīng)的焓變和平衡常數(shù)K值看，反應(yīng)II制甲醛有利；
（3）①根據(jù)所給方程式可知2NH4+～4O2～2HNO3，1 g銨態(tài)氮元素轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮元素時(shí)需氧的質(zhì)量為2×32/14=4.57g，
②甲醇和NO3－反應(yīng)轉(zhuǎn)化為兩種無(wú)毒氣體，從元素守恒角度判斷無(wú)毒氣體是氮?dú)夂投趸�，另一種產(chǎn)物是水，離子方程式為6NO3－＋5CH3OH＋6H＋＝3N2↑＋5CO2↑＋13H2O
（4）燃料電池中燃料在電池的負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，結(jié)合圖中信息，甲醇被氧化為二氧化碳和氫離子，所以該電池的負(fù)極反應(yīng)式為CH3OH+H2O–6e－=CO2↑+6H+
考點(diǎn)：考查蓋斯定律的應(yīng)用，化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用，關(guān)系式法的應(yīng)用，原電池電極反應(yīng)式的書寫

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中化學(xué) 來(lái)源： 題型：單選題

在一固定體積的密閉容器中加入2 mol A和1 mol B發(fā)生反應(yīng)2A(g)+B(g)3C(g)+D(g)，達(dá)到平衡時(shí)C的濃度為w mol·L-1，若維持容器的體積和溫度不變，按下列四種配比方案作為反應(yīng)物，達(dá)平衡后，使C的濃度仍為w mol·L-1的配比是（  ）

A．4 mol A+2 mol BB．3 mol C+1 mol D+2mol A+1 mol B
C．3mol C+1 mol D+1 mol BD．3 mol C+1 mol D

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科目：高中化學(xué) 來(lái)源： 題型：填空題

2014年初霧霾天氣多次肆虐我國(guó)中東部地區(qū)。其中，汽車尾氣和燃煤尾氣是造成空氣污染的原因之一。
（1）汽車尾氣凈化的主要原理為2NO(g)＋2CO(g) 2CO2(g)＋N2(g)。在密閉容器中發(fā)生該反應(yīng)時(shí)，c(CO2)隨溫度(T)、催化劑的表面積(S)和時(shí)間(t)的變化曲線如圖所示。據(jù)此判斷：

①該反應(yīng)在        能自發(fā)進(jìn)行（填“高溫下” 、“低溫下” 或“任何溫度下”）；
②在T2溫度下，0～2 s內(nèi)的平均反應(yīng)速率v(N2)＝___________。
（2）煤燃燒產(chǎn)生的煙氣含氮的氧化物，用CH4催化還原NOx可以消除氮氧化物的污染。
在恒壓下，將CH4(g)和NO2(g)置于密閉容器中，也可以發(fā)生化學(xué)反應(yīng)：
CH4(g)＋2NO2(g)N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)  ΔH<0，提高NO2轉(zhuǎn)化率的措施有     

A．增加原催化劑的表面積 B．降低溫度
C．減小投料比[n(NO2) / n(CH4)] D．增大壓強(qiáng)
（3）在容積相同的兩個(gè)密閉容器內(nèi) (裝有等量的某種催化劑) 先各通入等量的CH4，然后再分別充入等量的NO和NO2。在不同溫度下，同時(shí)分別發(fā)生上述的兩個(gè)反應(yīng)：并在t秒時(shí)測(cè)定其中NOx轉(zhuǎn)化率，繪得圖象如圖所示：

從圖中可以得出的結(jié)論是
結(jié)論一：在250℃-450℃時(shí)，NOx轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而增大，450℃-600℃時(shí)NOx轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而減小
推測(cè)原因是                                                             
結(jié)論二：                                                               

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科目：高中化學(xué) 來(lái)源： 題型：填空題

(9分) 在一定體積的密閉容器中，進(jìn)行如下可逆化學(xué)反應(yīng)：CO2（g）＋H2（g）CO（g）＋H2O（g），其化學(xué)平衡常數(shù)K和溫度t的關(guān)系如下表：

t℃
700
800
830
1000
1200
K
0．6
0．9
1．0
1．7
2．6
回答下列問(wèn)題：
（1）該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為K＝             ；
（2）能判斷該反應(yīng)是否達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)是      （多選扣分）。
A．容器中壓強(qiáng)不變                 B．混合氣體中 c（CO）不變
C．V正（H2O）＝ V逆（H2O）       D．c（CO2）＝ c（CO）
（3） 800℃時(shí)，反應(yīng)CO（g）＋H2O（g）  CO2（g）＋H2（g）的平衡常數(shù)K＝          。

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科目：高中化學(xué) 來(lái)源： 題型：填空題

（12分）科學(xué)家一直致力于“人工固氮”的方法研究。
（1）合成氨的原理為：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) H="-92.4" kJ／mol，該反應(yīng)的能量變化如圖所示。

①在反應(yīng)體系中加入催化劑，反應(yīng)速率增大，E2的變化是          (填“增大”、“減小”或“不變”)。
②將0.3 mol N2和0.5 mol H2充入體積不變的密閉容器中，在一定條件下達(dá)到平衡，測(cè)得容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)變?yōu)樵瓉?lái)的，此時(shí)H2的轉(zhuǎn)化率為        （計(jì)算出結(jié)果）；欲提高該容器中H2的轉(zhuǎn)化率，下列措施可行的是          (填選項(xiàng)字母)。

A．向容器中按原比例再充入原料氣 B．向容器中再充入一定量H2
C．改變反應(yīng)的催化劑 D．液化生成物分離出氨
（2）根據(jù)最新“人工固氮”的研究報(bào)道，在常溫、常壓、光照條件下，N2在催化劑(摻有少量Fe2O3和TiO2)表面與水發(fā)生反應(yīng)：
2N2(g)+6H2O（1）  4NH3(g)+3O2(g) H="+1530" kJ／mol
又知：H2O（1）=H2O(g) H="+44.0" kJ／mol
則2N2(g)+6H2O(g)  4NH3(g)+3O2(g) H =      kJ／mol，該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為K=           ，控制其他條件不變，增大壓強(qiáng)，K值       (填“增大”、“減小”或“不變”)。

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科目：高中化學(xué) 來(lái)源： 題型：填空題

在一固定容積的密閉容器中，進(jìn)行如下反應(yīng)：
C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)
27.反應(yīng)后物質(zhì)的總能量增大，則該反應(yīng)為_(kāi)_______反應(yīng)(填“吸熱”或“放熱”)。
28.不能判斷該反應(yīng)是否達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是________（選填編號(hào)）。
a．容器中氣體壓強(qiáng)不變  b．混合氣體中c(CO)不變
c．v正(H2)＝v逆(H2O)     d．c(H2O)＝c(CO)
29.若容器容積為2L，反應(yīng)10s后測(cè)得混合氣體的總質(zhì)量增加了2.4g, 則CO的平均反應(yīng)速率為   mol/(L?S)；若再增加固態(tài)碳的量，則正反應(yīng)的速率        （選填“增大”、“減小”、“不變”）。

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科目：高中化學(xué) 來(lái)源： 題型：填空題

(14分)加大對(duì)煤燃燒產(chǎn)生的廢氣、廢渣的處理已刻不容緩。
（1） 對(duì)燃煤的廢氣進(jìn)行脫硝處理時(shí)，可利用甲烷催化還原氮氧化物，如：
CH4(g)＋4NO2(g)===4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)；ΔH＝a kJ·mol－1
CH4(g)＋4NO(g)===2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)；ΔH＝b kJ·mol－1
則反應(yīng)CH4(g)＋2NO2(g)===N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)的ΔH＝________ kJ·mol－1(用含a、b的代數(shù)式表示)。
（2） 將燃煤廢氣中的CO2轉(zhuǎn)化為二甲醚的反應(yīng)原理為：

2CO2(g)＋6H2(g) CH3OCH3(g)＋3H2O(g)；ΔH
① 該反應(yīng)平衡常數(shù)表達(dá)式為K＝________。
② 已知在某壓強(qiáng)下，該反應(yīng)在不同溫度、不同投料比時(shí)，CO2的轉(zhuǎn)化率如右圖所示。該反應(yīng)的ΔH________(填“>”“<”或“＝”)0。若溫度不變，減小反應(yīng)投料比[n(H2) /n(CO2)]，則K將________(填“增大”“減小”或“不變”)。
③ 二甲醚燃料電池具有啟動(dòng)快，效率高等優(yōu)點(diǎn)，若電解質(zhì)為酸性，二甲醚燃料電池的負(fù)極反應(yīng)為_(kāi)___________________________。

（3） 以CO2為原料合成的碳酸酯(僅含碳、氫、氧三種元素)是用途廣泛的化學(xué)品，某種碳酸酯(DPC)水解產(chǎn)物之一遇氯化鐵溶液顯紫色，右圖為它的核磁共振氫譜圖，請(qǐng)寫出DPC的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式：____________。
（4） 某電廠的粉煤灰含莫來(lái)石(主要成分為Al6Si2O13、SiO2)。將其和純堿在高溫下燒結(jié)，可制取NaAlSiO4(霞石)、Na2SiO3和NaAlO2，有關(guān)化學(xué)方程式(反應(yīng)條件均為高溫)為：
Al6Si2O13＋3Na2CO3===2NaAlSiO4＋4NaAlO2＋3CO2↑
Al6Si2O13＋5Na2CO3===2Na2SiO3＋6NaAlO2＋5CO2↑
SiO2＋Na2CO3===Na2SiO3＋CO2↑
則用1 mol Al6Si2O13和4 mol SiO2通過(guò)以上反應(yīng)制得5 mol NaAlO2，共消耗Na2CO3為_(kāi)_______mol。

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科目：高中化學(xué) 來(lái)源： 題型：填空題

（17分）H2O2是一種強(qiáng)氧化劑，被廣泛應(yīng)用于水處理及衛(wèi)生消毒等方面。
（1）H2O2不穩(wěn)定，當(dāng)其中含F(xiàn)e2＋時(shí)，會(huì)發(fā)生反應(yīng)：
，則Fe2＋在此過(guò)程中所起的作用是______________，當(dāng)生成336mL O2（標(biāo)準(zhǔn)狀況）時(shí)，反應(yīng)中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為_(kāi)______mol。
（2）下表是在常壓、60℃和不同pH條件下，6mL30% H2O2在60min內(nèi)釋放出氧氣的體積。則下列說(shuō)法正確的是___________。

a．pH越大，H2O2的分解速率越大
b．pH在9左右，H2O2的分解速率最大
c．6mL 30% H2O2分解最多釋放出的氧氣的體積為639mL
d. pH=5.50時(shí)，0～60min內(nèi)，v(O2)=1.5mL
（3）溶液中H2O2的殘留量可用一定濃度的酸性KMnO4溶液來(lái)測(cè)定，反應(yīng)中MnO4－
被還原為Mn2＋，該反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)_____________。
（4）科學(xué)工作者以Ir-Ru/Ti為陽(yáng)極、ACFC為陰極，在酸性環(huán)境、不斷通入空氣的條件下直接電解水來(lái)制備H2O2。電解過(guò)程中，陽(yáng)極區(qū)溶液的pH_     （填“增大”“不變”或“減小”），陰極產(chǎn)生H2O2的電極反應(yīng)式為_(kāi)______。若不通空氣，則陰極得到的產(chǎn)物是_______ 。
（5）己知斷裂1mol化學(xué)鍵所需的能量
143,H-O為463。則.

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科目：高中化學(xué) 來(lái)源： 題型：填空題

汽車尾氣中含有CO、NO2等有毒氣體，對(duì)汽車加裝尾氣凈化裝置，可使有毒氣體相互反應(yīng)轉(zhuǎn)化為無(wú)毒氣體。汽車尾氣中CO與H2O(g)在一定條件下可以發(fā)生反應(yīng)：
CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)ΔH＜0。820 ℃時(shí)在甲、乙、丙三個(gè)恒容密閉容器中，起始時(shí)按照下表進(jìn)行投料，達(dá)到平衡狀態(tài)，K＝1.0。

起始物質(zhì)的量
甲
乙
丙
n(H2O)/mol
0.10
0.20
0.20
n(CO)/mol
0.10
0.10
0.20
 
（1）該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為                                。
（2）平衡時(shí)，甲容器中CO的轉(zhuǎn)化率是       。比較下列容器中CO的轉(zhuǎn)化率：乙       甲；丙       甲(填“>”、“＝”或“<”)。
（3）丙容器中，若要通過(guò)改變溫度，使CO的平衡轉(zhuǎn)化率增大，則溫度需要降低才能達(dá)到，則降溫后的平衡常數(shù)K     (填“增大”、“減小”或“不變”)。

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