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解答题-原理综合题 困难0.15 引用1 组卷612
能源是人类生存与发展必不可缺的物质,对传统能源进行脱硫、脱硝处理,能提高能源在能源消费中的比例是改变目前我国频发的雾霾天气的有效措施。
(1)肼(N2H4)和化合物甲是一种重要的火箭推进剂,甲分子与肼分子具有相同的电子数,二者反应的生成物中有10e-分子,另一种生成物为极稳定的单质,写出该反应的化学方程式__________________
(2)对燃煤产生的尾气进行回收处理,有助于空气质量的改善,还能变废为宝,尾气处理过程中涉及到的主要反应如下:
①2CO(g)+SO2(g)=S(g)+2CO2(g)        △H=十8.0 kJ·mol1
②2H2 (g)+SO2(g)=S(g)+2H2O(g)       △H=+90.4 kJ·mol1
③2CO(g)+O2 (g) =2CO2 (g) △H= -566.0 kJ·mol1
④2H2 (g)+O2 (g) =2H2O(g)   △H =-483.6 kJ·mol1
S(g)与O2(g)反应生成SO2(g)的热化学方程式为__________________
(3)煤炭液化也有助于减少雾霾天气的发生,液化反应之一为:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)(正反应放热);按照相同的物质的量投料,测得CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如右图所示,则正反应速率:v(a)、v(b)、v(c)、v(d)由小到大的顺序为__________;实际生产条件控制在T 1°C、1×106Pa左右,选择此压强的理由是________

(4)工业上生产新能源二甲醚(CH3OCH3)的原理之一为:2CO(g)+6H2(g) CH3OCH3(g)+3H2O(g),相同温度下,在两个容器中进行上述反应,某时刻两容器中各气态物质的浓度(mol/L)及正逆反应速率之间的关系如下表所示:

容器

c(CO)

c(H2)

c(CH3OCH3)

c(H2O)

v()与v()大小比较

I

1.0×10-2

1.0×10-2

1.0×10-4

1.0×10-4

v()= v()

II

2.0×10-2

1.0×10-2

1.0×10-4

2.0×10-4

v()____v()(填“>”、“<”)

填写表中空白处,并写出其推测过程___________
(5)二甲醚(燃烧热为1455kJ/mol)燃料电池是一种绿色电池,其工作原理如图所示,a、b均为惰性电极,a极的电极反应式为________________________;当消耗1molO2时,通过质子交换膜的质子数为_________NA;若电池工作时消耗1mol二甲醚所能产生的最大电能为1320kJ,则该燃料电池的工作效率为________(燃烧电池的工作效率是指电池所能产生的最大电能与燃料燃烧时所能释放的全部热能之比)。
17-18高二上·福建宁德·期末
知识点:盖斯定律与热化学方程式影响化学反应速率的因素化学平衡的移动及其影响因素燃料电池 答案解析 【答案】很抱歉,登录后才可免费查看答案和解析!
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能源是人类生存与发展比不可缺的,甲醇、甲醚(CH3OCH3)均是“清洁能源”,工业上可以通过多种方法合成它们。
(1)以CO、H2为原料合成甲醚的过程中,在反应器中发生了下列反应:
a.CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H=- 90kJ • mol-1
b.2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) △H=-23 kJ • mol-1
c.CO(g)+ H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H=-41 kJ • mol-1
①选取适当的催化剂,在一定压强下,向某恒容密闭容器中通入H2和CO制备甲醚,测得的有关数据如图1所示。则制备甲醚时较适宜的生产温度范围是____________,通过理论分析得知反应c的存在能提高甲醚的产率,原因是________________________________________________
   

②3CO(g)+3H2(g)CH3OCH3(g)+ CO2(g) △H,则△H=____________
(2)用下列反应也可得到甲醚:2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)。已知TK时,该反应的化学平衡常数K=1。则在相同温度下,当一恒容密闭容器中c(CO2)=2.0×10-2mol·L-1、c(H2)=1.0×10-2mol·L-1、c(CH3OCH3)=1.0×10-4mol·L-1、c(H2O)=2.0×10-4mol·L-1时,v____________ v(填“>”、“ <”或“=”)。
(3)控制适当的条件,CO2与H2也可转化为甲醇:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)。将CO2、H2按物质的量比为1∶3的比例加入到恒容密闭容器中反应。测得容器中n(CH3OH)在不同温度下随着时间的变化情况如图2所示.
①该反应的△H____________0(填“>”、 “=”、“ <”,下同)
②若温度T1对应的化学平衡常数K1=10,则温度T2对应的化学平衡常数K2____________10。
③下列数据能说明该反应一定处于平衡状态的是____________(填选项字母)。
A.气体密度保持不变                                      B.n(H2)=0.3mol
C.CO2、H2的消耗速率比为1∶3                              D.气体的平均相对分子质量保持不变
(4)图3为某绿色燃料电池的工作原理示意图,写出电池工作时负极上的电极反应式:______________
能源是制约国家发展进程的因素之一。甲醇、二甲醚等被称为2 1世纪的绿色能源,工业上利用天然气为主要原料与二氧化碳、水蒸气在一定条件下制备合成气(CO、H2),再制成甲醇、二甲醚。
(1)工业上,可以分离合成气中的氢气,用于合成氨,常用醋酸二氨合亚铜 [Cu(NH3)2] AC溶液(AC=CH3COO-)来吸收合成气中的一氧化碳,其反应原理为:
[Cu(NH3)2]AC(aq)+CO(g)+NH3(g)[Cu(NH3)3]AC· CO( aq) ΔH<0
常压下,将吸收一氧化碳的溶液处理重新获得[Cu(NH3)2] AC溶液的措施是;
(2)天然气的一个重要用途是制取H2,其原理为:CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g) 。在密闭容器中通入物质的量浓度均为0.1mol·L-1的CH4与CO2,在一定条件下发生反应,测得CH4的平衡转化率与温度及压强的关系如下图1所示,则压强P1_____P2(填 “大于”或“小于”);压强为P2时,在Y点:v(正)v(逆)(填“大于”、“小于”或“等于”)。 求Y点对应温度下的该反应的平衡常数K=。(计算结果保留两位有效数字)
   
(3)CO可以合成二甲醚,二甲醚可以作为燃料电池的原料,化学反应原理为:
CO(g)+4NH2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH<0
①在恒容密闭容器里按体积比为1:4充入一氧化碳和氢气,一定条件下反应达到平衡状态。当改变反应的某一个条件后,下列变化能说明平衡一定向正反应方向移动的是;
A.逆反应速率先增大后减小 C.反应物的体积百分含量减小
B.正反应速率先增大后减小 D.化学平衡常数K值增大
②写出二甲醚碱性燃料电池的负极电极反应式;
③已知参与电极反应的电极材料单位质量放出电能的大小称为该电池的比能量。关于二甲醚碱性燃料电池与乙醇碱性燃料电池,下列说法正确的是(填字母)
A.两种燃料互为同分异构体,分子式和摩尔质量相同,比能量相同
B.两种燃料所含共价键数目相同,断键时所需能量相同,比能量相同
C.两种燃料所含共价键类型不同,断键时所需能量不同,比能量不同
(4)已知l g二甲醚气体完全燃烧生成稳定的氧化物放出的热量为31.63 kJ,请写出表示二甲醚燃烧热的热化学方程式。
2013年雾霾天气多次肆虐我国中东部地区。其中,汽车尾气和燃煤尾气是造成空气污染的原因之一。
(1)CO2是大气中含量最高的一种温室气体,控制和治理CO2是解决温室效应的有效途径。目前,由CO2来合成二甲醚已取得了较大的进展,其化学反应是:
2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g) △H>0。
①写出该反应的平衡常数表达式              
②判断该反应在一定条件下,体积恒定的密闭容器中是否达到化学平衡状态的依据是     
A.容器中密度不变
B.单位时间内消耗2molCO2,同时消耗1mol二甲醚
C.v(CO2)︰v(H2)=1︰3
D.容器内压强保持不变

(2)汽车尾气净化的主要原理为:2NO(g)+2CO (g) 2CO2 (g) +N2 (g)在密闭容器中发生该反应时,c(CO2)随温度(T)、催化剂的表面积(S)和时间(t)的变化曲线,如图所示。

据此判断:
①该反应的ΔH     0(选填“>”、“<”)。
②当固体催化剂的质量一定时,增大其表面积可提高化学反应速率。若催化剂的表面积S1>S2,在上图中画出c(CO2)在T2、S2条件下达到平衡过程中的变化曲线。
(3)已知:CO(g)+ 2H2(g)CH3OH(g)△H =" -a" kJ•mol-1
①经测定不同温度下该反应的平衡常数如下:
温度(℃)
250
300
350
K
2.041
0.270
0.012

若某时刻、250℃测得该反应的反应物与生成物的浓度为c(CO)="0.4" mol·L-1、c(H2)="0.4" mol·L-1、c(CH3OH)="0.8" mol·L-1, 则此时v      v(填“>”、“<”或“=”)。
②某温度下,在体积固定的2L的密闭容器中将1 mol CO和2 mol H2混合,测得不同时刻的反应前后压强关系如下:
时间(min)
5
10
15
20
25
30
压强比(P/P)
0.98
0.90
0.80
0.70
0.70
0.70

达到平衡时CO的转化率为            

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