研究CO2與CH4，反應使之轉(zhuǎn)化為CO和H2，對減緩燃料危機、減小溫室效應具有重要的意義。
（1）已知：2CO（g）+O2（g）＝2CO2（g） △H＝－566kJ/mol
2H2（g）+O2（g）＝2H2O（g）  △H＝－484kJ/mol
CH4（g）+2O2（g）＝CO2（g）+2H2O（g） △H＝－890kJ/mol
則：CH4（g）+CO2（g）＝2CO（g）+2H2（g）△H＝____________。

(2)在密閉容器中通人物質(zhì)的量濃度均為0.1mol/L的CH4與CO2，在一定條件下發(fā)生反應CH4（g）+CO2（g）＝2CO（g）+2H2（g），測得CH4的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度及壓強的關(guān)系如圖1：
①下列事實能說明該反應一定達到平衡的是    。
a．CO2的濃度不再發(fā)生變化
b．υ正（CH4）＝2υ逆（CO）
c．混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不發(fā)生變化
d．CO與H2的物質(zhì)的量比為1:1
②據(jù)圖可知，P1、P2、P3、P4由大到小的順序為     。
③在壓強為P4、1100℃的條件下，該反應5min時達到平衡x點，則用CO表示該反應的速率為    ，該溫度下，反應的平衡常數(shù)為     。
(3)用CO與H2可合成甲醇(CH3OH)，以甲醇和氧氣反應制成的燃料電池如圖2所示，該電池工作程中O2應從     (填“c或一b”)口通人，電池負極反應式為                 ，若用該電池電解精煉銅，每得到6. 4g銅，轉(zhuǎn)移電子數(shù)目為        。

（16分）（1）＋160kJ/mol（2分） （2）①a、c（2分） ②P4＞P3＞P2＞P1（2分）
③0.032mol/(L?min)；1.64（2分）
（3）c（2分）；CH3OH＋H2O－12e－＝CO2↑＋6H+（2分）；1.204×1023或0.2NA（2分）

解析試題分析：（1）已知：①2CO（g）+O2（g）＝2CO2（g） △H＝－566kJ/mol、②2H2（g）+O2（g）＝2H2O（g）  △H＝－484kJ/mol、③CH4（g）+2O2（g）＝CO2（g）+2H2O（g） △H＝－890kJ/mol，因此根據(jù)蓋斯定律可知，③－①－②即得反應CH4（g）+CO2（g）＝2CO（g）+2H2（g），所以該反應的反應熱△H＝－890kJ/mol＋566kJ/mol＋484kJ/mol＝＋160kJ/mol。
（1）①在一定條件下，當可逆反應的正反應速率和逆反應速率相等時（但不為0），反應體系中各種物質(zhì)的濃度或含量不再發(fā)生變化的狀態(tài)，稱為化學平衡狀態(tài)。根據(jù)方程式CH4（g）+CO2（g）＝2CO（g）+2H2（g）可知，該反應是體積增大的可逆反應，則a．平衡時反應混合物各組分的濃度不變，CO2的濃度不再發(fā)生變化，說明到達平衡，故a正確；b．υ正(CH4)＝2υ逆(CO)，則υ正(CH4):υ逆(CO)＝2:1，不等于化學計量數(shù)之比，未處于平衡狀態(tài)，正反應速率大于逆反應速率，平衡向正反應進行，故b錯誤；c．混合氣的平均相對分子質(zhì)量是混合氣的質(zhì)量和混合氣的總的物質(zhì)的量的比值。反應混合物的總質(zhì)量不變，隨反應進行，反應混合物的總的物質(zhì)的量增大，平均相對分子質(zhì)量減小，混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不發(fā)生變化，說明到達平衡，故c正確；d．CO與H2的化學計量數(shù)為1:1，反應數(shù)值按物質(zhì)的量比為1:1進行，不能說明到達平衡，故d錯誤，答案選ac。
②根據(jù)圖可知，溫度一定時，甲烷的轉(zhuǎn)化率α(P1)＞α(P2)＞α(P3)＞α(P4)。由于該反應正反應是氣體體積增大的反應，增大壓強平衡向逆反應進行，甲烷的轉(zhuǎn)化率降低，故壓強P1、P2、P3、P4由大到小的順序為P4＞P3＞P2＞P1。
③根據(jù)圖1可知，壓強為P4、1100℃的條件下，該反應5min時達到平衡X點，此時甲烷的轉(zhuǎn)化率為80%，因此甲烷的濃度變化量為0.1mol/L×80%＝0.08mol/L，故v(CH4)＝＝0.016mol/(L?min)。根據(jù)速率之比等于化學計量數(shù)之比可知，v(CO)＝2v v(CH4)＝2×0.016mol/(L?min)＝0.032mol/(L?min)。
CH4（g）+CO2（g）＝2CO（g）+2H2（g）
起始濃度（mol/L）  0.1      0.1        0        0
轉(zhuǎn)化濃度（mol/L）  0.08     0.08       0.16     0.16
平衡濃度（mol/L）  0.02     0.02       0.16     0.16
所以該溫度下平衡常數(shù)K＝＝＝1.64
（3）由圖2可知，氫離子由左邊轉(zhuǎn)移到右邊，左邊有氣體生成，故左邊發(fā)生氧化反應，右邊發(fā)生還原反應，反應中氧氣得到電子，發(fā)生還原反應，故氧氣在c口通入，電極總反應式為 2CH3OH＋3O2＝2CO2↑＋4H2O，正極電極反應式為3O2＋12H+＋12e－＝6H2O，總反應式減去正極反應式可得負極電極反應式為：CH3OH＋H2O－12e－＝CO2↑＋6H+。銅的物質(zhì)的量為6.4g÷64g/mol＝0.1mol，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒可知，轉(zhuǎn)移電子等于銅離子轉(zhuǎn)化為銅獲得的電子，故轉(zhuǎn)移電子數(shù)目為0.1mol×2×NAmol－1＝0.2NA。
考點：考查蓋斯定律的應用；平衡狀態(tài)的判斷、外界條件對平衡狀態(tài)的影響；反應速率和平衡常數(shù)的計算；電化學原理的應用以及有關(guān)計算等

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

（1）已知2H2（g）+O2（g）=2H2O（l）ΔH＝－571.6 kJ/mol，
CO（g）＋1/2O2（g）＝CO2（g）ΔH＝－283.0 kJ/mol。某H2和CO的混合氣體完全燃燒時放出113.74 kJ熱量，同時生成3.6 g液態(tài)水，則原混合氣體中H2和CO的物質(zhì)的量之比為___________。
（2）以甲醇、空氣，氫氧化鉀溶液為原料，石墨為電極，可構(gòu)成燃料電池；已知該燃料電池的總反應式是：2CH3OH +3O2+4OH-=2CO32-+6H2O，該燃料電池發(fā)生反應時，正極區(qū)溶液的PH__________ (填“增大”， “減小” 或“不變”)該電池的負極反應式為_________________。
（3） 用上述燃料電池進行粗銅的精煉，粗銅應連接電源的________極，該粗銅精煉電解池的陰極反應式為_________________。

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科目：高中化學 來源： 題型：問答題

（15分）火力發(fā)電廠釋放出大量氮氧化物（NOx）、SO2和CO2等氣體會造成環(huán)境問題。對燃煤廢氣進行脫硝、脫硫和脫碳等處理，可實現(xiàn)綠色環(huán)保、節(jié)能減排、廢物利用等目的。
（1）脫硝。利用甲烷催化還原NOx：
CH4(g) ＋ 4NO2(g) ＝4NO(g) ＋ CO2(g) ＋ 2H2O(g) △H1＝－574 kJ·mol－1
CH4(g) ＋ 4NO(g) ＝2N2(g) ＋ CO2(g) ＋ 2H2O(g)  △H2＝－1160 kJ·mol－1
甲烷直接將NO2還原為N2的熱化學方程式為                                   。
（2）脫碳。將CO2轉(zhuǎn)化為甲醇：CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)   △H3
       
①在一恒溫恒容密閉容器中充入1 mol CO2和3 mol H2進行上述反應。測得CO2和CH3OH(g)濃度隨時間變化如圖1所示�；卮穑�0~10 min內(nèi)，氫氣的平均反應速率為    mol/(L·min)；第10 min后，保持溫度不變，向該密閉容器中再充入1 mol CO2(g)和1 mol H2O(g)，則平衡        （填“正向”、“逆向”或“不”）移動。
②取五份等體積的CO2和H2的混合氣體（物質(zhì)的量之比均為1∶3），分別加入溫度不同、容積相同的恒容密閉容器中，發(fā)生上述反應，反應相同時間后，測得甲醇的體積分數(shù)φ（CH3OH）與反應溫度T的關(guān)系曲線如圖2所示，則上述CO2轉(zhuǎn)化為甲醇的反應的△H3    0（填“＞”、“＜”或“＝”）。
（3）脫硫。利用Na2SO3溶液可脫除煙氣中的SO2。Na2SO3可由NaOH溶液吸收SO2制得。NaOH溶液吸收SO2的過程中，pH隨n(SO32-)︰n(HSO3﹣)變化關(guān)系如下表：

n(SO32﹣)︰n(HSO3﹣)
91︰9
1︰1
9︰91
pH
8.2
7.2
6.2
① 由上表判斷，NaHSO3溶液顯　　　性，用化學平衡原理解釋：　　　　　　　　　　  　　。
② 當溶液呈中性時，離子濃度關(guān)系正確的是（選填字母）：　　　　。
a．c(Na+)=2c(SO32-)+c(HSO3-)
b．c(Na+) > c(HSO3-) > c(SO32-) > c(H+) = c(OH-)
c．c(Na+) + c(H+) = c(SO32-) + c(HSO3-) + c(OH-)

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科目：高中化學 來源： 題型：問答題

（14分）從能量的變化和反應的快慢等角度研究反應：。
（1）為了加快正反應速率，可以采取的措施有________（填序號，下同）。

A．使用催化劑 B．提高氧氣的濃度
C．提高反應的溫度 D．降低反應的溫度
（2）已知該反應為放熱反應，下圖能正確表示該反應中能量變化的是________。

（3）從斷鍵和成鍵的角度分析上述反應中能量的變化。已知：化學鍵的鍵能：  
化學鍵
H—H
O＝O
H—O
鍵能
436
496
463
由此計算2molH2在氧氣中燃燒生成氣態(tài)水放出的熱量               
（4）已知1克氫氣完全燃燒生成液態(tài)水放出QKJ的熱量，則氫氣燃燒生成液態(tài)水的熱化學反應方程式為                            
（5）氫氧燃料電池的總反應方程式為。其中，氫氣在________（填“正”或“負”）極發(fā)生________反應（填“氧化”或“還原”）。電路中每轉(zhuǎn)移0．2mol電子，標準狀況下消耗H2的體積是________L。

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科目：高中化學 來源： 題型：問答題

已知下列熱化學方程式：
①C(s)+O2(g)=CO2(g)  △H1 ＝－393.5 kJ·mol-1
②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)  △H2 ＝－566.0 kJ·mol-1
③2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H3 ＝－571.6 kJ·mol-1
通過計算（要有計算過程），寫出1 mol C與液態(tài)H2O反應生成CO和H2的熱化學方程式。

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科目：高中化學 來源： 題型：計算題

研究碳及其化合物的綜合利用對促進低碳社會的構(gòu)建具有重要的意義。
（1）高溫時，用CO還原MgSO4可制備高純MgO。
①750℃時，測得氣體中含等物質(zhì)的量SO2和SO3，此時反應的化學方程式是 _____；
②由MgO可制成“鎂——次氯酸鹽”電池，其裝置示意圖如圖1，該電池正極的電極反應式為_________；

（2）二氧化碳合成甲醇是碳減排的新方向，將CO2轉(zhuǎn)化為甲醇的熱化學方程式為：
CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g) △H＝QkJ/mol
①該反應的平衡常數(shù)表達式為K＝_______。
②取五份等體積CO2和H2的混合氣體（物質(zhì)的量之比均為1:3），分別加入溫度不同、容積相同的恒容密閉容器中發(fā)生上述反應，反應相同時間后測得甲醇的體積分數(shù)( CH3OH)與反應溫度T的關(guān)系曲線如圖2所示，則上述反應的Q_____0（填“＞”“＜”或“＝”）；
③在其中兩個容器中，測得CH3OH的物質(zhì)的量隨時間變化如圖3所示，曲線I、II對應的平衡常數(shù)大小關(guān)系為K1_________K11（填“＞”“＜”或“＝”）。
（3）用H2或CO催化還原NO可以達到消除污染的目的。
已知：2NO(g)＝N2(g)＋O2(g) △H＝－180.5kJ/mol
2H2O(l)=2H2(g)＋O2(g) △H＝+571.6kJ/mol
則H2(g)與NO(g)反應生成N2(g)和H2O(l)的熱化學方程式是________。

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科目：高中化學 來源： 題型：計算題

PM2.5（可入肺顆粒物）污染跟冬季燃煤密切相關(guān)，燃煤還同時排放大量的CO2、SO2和NOx
（1）最近有科學家提出構(gòu)想：把空氣吹入飽和碳酸鉀溶液，然后再把CO2從溶液中提取出來，經(jīng)化學反應后使之變?yōu)榭稍偕剂霞状肌?br />①已知在常溫常壓下：
2CH3OH(l)+3O2(g) = 2CO2(g)+4H2O(g) ?H = －1275.6 kJ/mol
2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)  ?H = －566.0 kJ/mol     
H2O(g)=H2O(1) ?H = －44.0 kJ/mol
則甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水的熱化學方程式為_____________________。
②以甲醇和氧氣反應制成的燃料電池如圖所示，該電池工作過程中O2應從______（填“c”或“b”）口通入，電池負極反應式為__________________。

③25℃時，將甲醇燃燒生成的足量CO2通入到濃度為0.lmol·L-1，NaOH溶液中，所得溶液的pH＝8，溶液中離子濃度由大到小的順序是_________________。
（2）已知在一定條件下，NO與NO2存在下列反應：NO（g）+NO2（g）＝N2O3（g），ΔH＜0若該反應在絕熱、恒容的密閉體系中進行，下列示意圖能說明tl時刻達到平衡狀態(tài)的是____________。

（3）在一個固定容積為5L的密閉容器中充入0.20molSO2和0.l0molO2，半分鐘后達到平衡，測得容器中含SO30.18mol，則v（O2）=__________，若繼續(xù)通入0.20mo1SO2和0.lmolO2，則平衡____________移動（填“向正反應方向”、“向逆反應方向”或“不”）。
（4）在一定條件下，NO2可以被NH3還原為N2來消除NO2對環(huán)境造成的污染。25℃時，將NH3溶于水得l00mL 0.lmol·L－的氨水，測得pH=11，則該條件下NH3·H2O的電離平衡常數(shù)約為___________。

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科目：高中化學 來源： 題型：計算題

甲醇是一種可再生能源，具有開發(fā)和應用的廣闊前景。工業(yè)上一般以CO和H2為原料合成甲醇，該反應的熱化學方程式為：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)  △H1=－116 kJ·mol－1
（1）下列有關(guān)上述反應的說法正確的是________。
a．恒溫、恒容條件下，容器內(nèi)的壓強不發(fā)生變化則可逆反應達到平衡
b．一定條件下，H2的消耗速率是CO的消耗速率的2倍時可逆反應達到平衡
c．保持容器體積不變，升高溫度可提高CO的轉(zhuǎn)化率
d．使用合適的催化劑能縮短達到平衡的時間并提高CH3OH的產(chǎn)量
（2）在容積為1L的恒容容器中，分別研究在230℃、250℃、270℃三種溫度下合成甲醇的規(guī)律。右圖是上述三種溫度下不同的H2和CO的起始組成比（起始時CO的物質(zhì)的量均為1mol）與CO平衡轉(zhuǎn)化率的關(guān)系。

①在上述三種溫度中，曲線Z對應的溫度是          。
②利用圖中a點對應的數(shù)據(jù)，計算該反應在對應溫度下的平衡常數(shù)K （寫出計算過程）。
③在答題卡相應位置上畫出：上述反應達到平衡后，減小體系壓強至達到新的平衡過程中，正逆反應速率與時間的變化關(guān)系圖并標注。

（3）已知：CO(g)+O2(g)=CO2(g) △H2=－283 kJ·mol－1
H2(g)+O2(g)=H2O(g) △H3=－242 kJ·mol－1
則表示1mol氣態(tài)甲醇完全燃燒生成CO 2和水蒸氣時的熱化學方程式為            。

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科目：高中化學 來源： 題型：單選題

把鋁條放入盛有過量稀鹽酸的試管中，不影響氫氣產(chǎn)生速率的因素是

A．鹽酸的濃度 B．鋁條的表面積 C．溶液的溫度 D．加少量Na2SO4固體

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