Question

【題目】發(fā)展?jié)崈裘杭夹g(shù)、利用CO2制備清潔能源等都是實(shí)現(xiàn)減碳排放的重要途徑．

（1）將煤轉(zhuǎn)化成水煤氣的反應(yīng)：C（s）+H2O（g）CO（g）+H2（g）可有效提高能源利用率，若在上述反應(yīng)體系中加入催化劑（其他條件保持不變），此反應(yīng)的△H（填“增大”、“減小”或“不變”），判斷的理由是 ．
（2）CO2制備甲醇：CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g）△H=﹣49.0kJmol﹣1 ， 在體積為1L的密閉容器中，充入1mol CO2和3mol H2 ， 測(cè)得CO2（g） 和CH3OH（g） 濃度隨時(shí)間變化如圖1所示．
①該反應(yīng)化學(xué)平衡常數(shù)K的表達(dá)式是 ．
②0～9min時(shí)間內(nèi)，該反應(yīng)的平均反應(yīng)速率ν（H2）=
③在相同條件下，密閉容器的體積縮小至0.5L時(shí)，此反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)放出的熱量（Q）可能是（填字母序號(hào)）kJ．
0＜Q＜29.5 b.29.5＜Q＜36.75 c.36.75＜Q＜49 d.49＜Q＜98
④在一定條件下，體系中CO2的平衡轉(zhuǎn)化率（α）與L和 X的關(guān)系如圖2所示，L和X 分別表示溫度或壓強(qiáng)．
X表示的物理量是． 判斷L1與L2飛大小關(guān)系．
（3）科學(xué)家用氮化鎵材料與銅組裝如圖3的人工光合系統(tǒng)，利用該裝置成功地實(shí)現(xiàn)了以CO2和H2O合成CH4 ．
寫出銅電極表面的電極反應(yīng)式，為提高該人工光合系統(tǒng)的工作效率，可向裝置中加入少量（選填“鹽酸”或“硫酸”）．
（4）利用CO2和NH3為原料也合成尿素，在合成塔中的主要反應(yīng)可表示如下：
反應(yīng)①：2NH3（g）+CO2（g）=NH2CO2NH4（s）△H1=
反應(yīng)②：NH2CO2NH4（s）=CO（NH2）2（s）+H2O（g）△H2=+72.49kJmol﹣1
總反應(yīng)：2NH3（g）+CO2（g）=CO（NH2）2（s）+H2O（g）△H=﹣86.98kJmol﹣1；
則反應(yīng)①的△H1= ．
（5）現(xiàn)將amol鐵和bmol銅的混合物與含有cmolHNO3的稀溶液充分反應(yīng)，設(shè)還原產(chǎn)物為NO．下列結(jié)論不正確的是（填序號(hào)）
A.若剩余金屬0.5amol，則氧化產(chǎn)物為一種或二種
B.若只有一種氧化產(chǎn)物，則3c=8a
C.若有二種氧化產(chǎn)物，被還原的硝酸物質(zhì)的量為0.25cmol
D.若有三種氧化產(chǎn)物，被還原的硝酸物質(zhì)的量為0.25cmol．

Answer 1

【答案】
（1）不變；加入催化劑后反應(yīng)物和生成物的總能量不變
（2）；0.25mol/L?min；c
（3）硫酸
（4）﹣159.47KJ/mol；﹣159.47KJ/mol
（5）BC
【解析】解：（1）將煤轉(zhuǎn)化成水煤氣的反應(yīng)：C（s）+H2OCO2（g）+H2（g）可有效提高能源利用率，若在上述反應(yīng)體系中加入催化劑（其他條件保持不變），催化劑改變反應(yīng)速率不改變化學(xué)平衡，不改變反應(yīng)焓變，此反應(yīng)的△H不變，加入催化劑后反應(yīng)物和生成物的總能量不變所以答案是：不變；加入催化劑后反應(yīng)物和生成物的總能量不變；（2）①CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g），反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為：K= ，
所以答案是： ；②圖象讀取甲醇生成濃度，結(jié)合反應(yīng)速率概念計(jì)算甲醇的反應(yīng)速率= ，反應(yīng)速率之比等于化學(xué)方程式計(jì)量數(shù)之比，V（H2）=3V（CH3OH（g）=3× =0.25mol/Lmin，
所以答案是：0.25mol/Lmin；③CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g）△H=﹣49.0kJmol﹣1 ， 反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)消耗二氧化碳物質(zhì)的量濃度=1mol/L﹣0.25mol/L=0.75mol/L，物質(zhì)的量為0.75mol，反應(yīng)放出熱量=49KJ/mol×0.75mol=36.75KJ，反應(yīng)焓變是指1mol二氧化碳和3mol氫氣完全反應(yīng)放出的熱量為49KJ，反應(yīng)是可逆反應(yīng)，在體積為1L的密閉容器中，充入1molCO2和3molH2 ， 反應(yīng)放熱一定小于49KJ，在相同條件下，密閉容器的體積縮小至0.5L時(shí)，壓強(qiáng)增大，平衡正向進(jìn)行，反應(yīng)放出熱量會(huì)增多，大于36.75KJ，則36.75＜Q＜49，
所以答案是：c；④CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g）△H=﹣49.0kJmol﹣1 ， 反應(yīng)是氣體體積減小的放熱反應(yīng)，
i．溫度升高，平衡逆向進(jìn)行，二氧化碳轉(zhuǎn)化率減小，所以X為溫度，L為壓強(qiáng)，
所以答案是：溫度；
ii．溫度一定壓強(qiáng)增大平衡正向進(jìn)行二氧化碳轉(zhuǎn)化率增大，所以L1＞L2 ，
所以答案是：L1＞L2；（3）由電池裝置圖可知，Cu上二氧化碳得電子生成甲烷，則Cu電極上的電極反應(yīng)為：CO2+8e﹣+8H+=CH4+2H2O，可向裝置中加入少量的酸作電解質(zhì)，由于鹽酸易揮發(fā)，生成的甲烷中會(huì)混有HCl氣體，所以選用硫酸，不用鹽酸
所以答案是：CO2+8e﹣+8H+=CH4+2H2O；硫酸；（4）反應(yīng)Ⅰ：2NH3（g）+CO2（g）NH2COONH4（s）△H1=akJmol﹣1
反應(yīng)Ⅱ：NH2COONH4（s）CO（NH2）2（s）+H2O（g）△H2=+72.49kJmol﹣1
總反應(yīng)Ⅲ：2NH3（g）+CO2（g）CO（NH2）2（s）+H2O（g）△H3=﹣86.98kJmol﹣1
依據(jù)蓋斯定律計(jì)算反應(yīng)Ⅰ+反應(yīng)Ⅱ得到：2NH3（g）+CO2（g）CO（NH2）2（s）+H2O（g）△H3=akJmol﹣1+72.49kJmol﹣1=﹣86.98kJmol﹣1
a=﹣159.47akJmol﹣1 ，
所以答案是：﹣159.47KJ/mol；（5）A．若剩余金屬0.5a mol，該金屬可能為鐵或銅，若為鐵，則溶質(zhì)為硝酸亞鐵，若為銅，則氧化產(chǎn)物可能為硝酸亞鐵和硝酸銅，故A正確；
B．若只有一種氧化產(chǎn)物，說(shuō)明鐵過(guò)量，銅沒(méi)有參與反應(yīng)，反應(yīng)后溶質(zhì)為硝酸亞鐵，但是amol鐵不一定完全反應(yīng)，無(wú)法確定a與c的關(guān)系，故B錯(cuò)誤；
C．若只有二種氧化產(chǎn)物，氧化產(chǎn)物可能為硝酸亞鐵和硝酸銅或硝酸銅和硝酸鐵，硝酸可能過(guò)量，稀硝酸不一定完全反應(yīng)，則無(wú)法計(jì)算被還原的硝酸的量，故C錯(cuò)誤；
D．若有三種氧化產(chǎn)物，氧化產(chǎn)物為硝酸銅、硝酸鐵和硝酸亞鐵，說(shuō)明硝酸完全反應(yīng)，根據(jù)反應(yīng)3Cu+8HNO3=3Cu（NO3）2+2NO↑+4H2O、3Fe+8HNO3=3Fe（NO3）2+2NO↑+4H2O、Fe+4HNO3=Fe（NO3）3+NO↑+2H2O可知，被還原的硝酸的物質(zhì)的量為cmol× =0.25cmol，故D正確；
所以答案是：BC．
【考點(diǎn)精析】本題主要考查了反應(yīng)熱和焓變和化學(xué)平衡的計(jì)算的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，需要掌握在化學(xué)反應(yīng)中放出或吸收的熱量，通常叫反應(yīng)熱；反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率=轉(zhuǎn)化濃度÷起始濃度×100%=轉(zhuǎn)化物質(zhì)的量÷起始物質(zhì)的量×100%；產(chǎn)品的產(chǎn)率=實(shí)際生成產(chǎn)物的物質(zhì)的量÷理論上可得到產(chǎn)物的物質(zhì)的量×100%才能正確解答此題．