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把煤作为燃料可通过下列两种途径:
途径I:  C(s)+O2(g) = CO2(g)
途径II:先制水煤气: C(s) + H2O(g) =" CO(g)" + H2(g)
燃烧水煤气:2 CO(g) + O2(g) = 2CO2(g);
2H2(g)+O2(g) =2H2O(g)
已知:①C(s)+O2(g)=CO2(g);△H1=-393.5 kJ·mol-1  
②H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g);△H2=-241.8kJ·mol-1
③CO(g)+ 1/2O2 (g) =CO2(g);△H3=-283.0kJ·mol-1
请回答下列问题:
(1)CO(g) + H2O(g) = H2(g) + CO2(g) 是       (填“放热反应”或“吸热反应”)
(2)根据盖斯定律,煤和气态水生成水煤气的反应热△H=                    
(3)根据两种途径,下列说法错误的是(   )              

A.途径II制水煤气时增加能耗,故途径II的做法不可取
B.与途径I相比,途径II可以减少对环境的污染
C.与途径I相比,途径II可以提高煤的燃烧效率
D.将煤转化为水煤气后,便于通过管道进行运输

(1)放热反应
(2)131.3kJ/mol
(3)A

解析试题分析:(1)③-②可得目标方程式的热效应,ΔH=-283.0kJ·mol-1-(-241.8kJ·mol-1)<0,所以该反应为放热反应;
(2)根据盖斯定律,煤和气态水生成水煤气的反应热△H=①-②-③=-393.5 kJ·mol-1-(-241.8kJ·mol-1)-(-283.0kJ·mol-1)=131.3kJ/mol
(3)A、根据盖斯定律,无论是途径I还是途径II,最终碳燃烧的热效应是相同的,错误;B、碳直接燃烧会造成燃烧不充分,且产物中可能含二氧化硫,给大气带来污染,正确;C、与途径I相比,途径II燃料燃烧充分可以提高煤的燃烧效率,正确;D、将煤转化为水煤气后,便于通过管道进行运输,正确,答案选A。
考点:考查盖斯定律的应用,反应热的计算,燃料燃烧的分析判断

练习册系列答案
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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

(14分)合成氨是人类研究的重要课题,目前工业合成氨的原理为:
合成氨是人类研究的重要课题,目前工业合成氨的原理为:
N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H=-93.0kJ?mol-1,在3个2L的密闭容器中,使用相同的催化剂,按不同方式投入反应物,分别进行反应:
相持恒温、恒容,测的反应达到平衡时关系数据如下:

容器



反应物投入量
3molH2、2molN2
6molH2、4molN2
2mol NH3
达到平衡的时间/min
 
6
8
平衡时 N2的体积密度
C1
1.5
 
混合气体密度/g·L-1


 
平衡常数/ L2·mol-2
K
K
K
(1)下列各项能说明该反应已到达平衡状态的是            (填写序号字母)
a.容器内H2、N2、NH3的浓度只比为1:3:2    b.容器内压强保持不变
c.                          d.混合气体的密度保持不变
e.混合气体的平均相对分子质量不变
(2)容器乙中反应从开始到达平衡的反应速度为=             
(3)在该温度下甲容器中反应的平衡常数K           (用含C1的代数式表示)
(4)分析上表数据,下列关系正确的是       (填序号):
a.     b.氮气的转化率:          c.     d.
(5)另据报道,常温、常压下,N2在掺有少量氧化铁的二氧化钛催化剂表面能与水发生反应,生成NH3和O2。已知:H2的燃烧热△H=-286KJ/mol,则由次原理制NH3反应的热化学方程式为   
(6)希腊阿里斯多德大学的George Mamellos和Michacl Stoukides,发明了一种合成氨的新方法,在常压下,把氢气和用氨气稀释的氮气分别通入一个加热到的电解池,李勇能通过的氢离子的多孔陶瓷固体作电解质,氢气和氮气在电极上合成了氨,转化率达到78%,在电解法合成氨的过程中,应将N2不断地通入  极,该电极反应式为                 

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

二甲醚(CH3OCH3)被称为21世纪的新型能源,它清洁、高效、具有优良的环保性能。
Ⅰ.工业制备二甲醚的生产流程如下:

催化反应室中(压强2.0~10.0 MPa,温度230~280℃)进行下列反应:
CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)ΔH=-90.7 kJ/mol ①
2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)ΔH=-23.5 kJ/mol ②
CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)ΔH=-41.2 kJ/mol ③
(1)甲烷氧化可制得合成气,反应如下:CH4(g)+O2(g) CO(g)+2H2(g) ΔH=-35.6 kJ/mol。该反应是       反应(填“自发”或“非自发”)。
(2)催化反应室中总反应3CO(g)+3H2(g) CH3OCH3(g)+CO2(g)的ΔH=           。830℃时反应③的K=1.0,则在催化反应室中反应③的K       1.0(填“>”、“<”或“=”)。
(3)上述反应中,可以循环使用的物质有       
Ⅱ.如图为绿色电源“二甲醚燃料电池”的工作原理示意图。b电极是       极。

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

(1)合成氨反应的热化学方程式:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH=-92.2kJ·mol1
已知合成氨反应是一个反应物不能完全转化为生成物的反应,在某一定条件下,N2的转化率仅为10%,要想通过该反应得到92.2  kJ的热量,至少在反应混合物中要投放N2的物质的量为________ mol。
(2)肼(N2H4)-空气燃料电池是一种碱性燃料电池,电解质溶液是20%~30%的KOH溶液。肼-空气燃料电池放电时:
正极的电极反应式:__________________________,
负极的电极反应式:__________________________。
(3)如图是一个电解过程示意图。

①锌片上发生的电极反应式是:_______________________
②假设使用肼-空气燃料电池作为该过程中的电源,铜片质量变化为128 g,则肼-空气燃料电池理论上消耗标准状况下的空气________L(假设空气中氧气体积分数为20%)。

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

2013年初,全国各地多个城市都遭遇“十面霾伏”,造成“阴霾天”的主要根源之一是汽车尾气和燃煤尾气排放出来的固体小颗粒。
汽车尾气净化的主要原理为:2NO(g)+2CO(g)2CO2+N2。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)的变化曲线如下图所示。据此判断:

(1)该反应为       反应(填“放热”或“吸热”):在T2温度下,0~2s内的平均反应速率:v(N2)=         ;(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,在答题卡上画出 c(CO2)在T1、S2条件下达到平衡过程中的变化曲线。
(3)某科研机构,在t1℃下,体积恒定的密闭容器中,用气体传感器测得了不同时间的NO和CO的浓度(具体数据见下表,CO2和N2的起始浓度为0)。

时间/s
0
1
2
3
4
5
c(NO)/xl0-4mol L-1
10.0
4.50
2.50
1.50
1.00
1.00
c(CO)/xl0-3mol L-1
3.60
3.05
2.85
2.75
2.70
2.70
 
t1℃时该反应的平衡常数K=              ,平衡时NO的体积分数为           
(4)若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行,下列示意图正确且能说明反应在进行到t1时刻达到平衡状态的是      (填代号)。(下图中v、K、n、m分别表示正反应速率、平衡常数、物质的量和质量)

(5)煤燃烧产生的烟气也含氮的氧化物,用CH4催化还原NOX可以消除氮氧化物的污染。
已知:CH4(g)+2NO2(g) = N2 (g)+CO2 (g)+2H2O(g)   △H=-867.0kJ ? mol-1
2NO2 (g) N2O4 (g)                   △H=-56.9kJ ? mol-1
H2O(g) = H2O(l)                          △H=-44.0kJ ? mol-1
写出CH4催化还原N2O4 (g)生成N2 (g)、CO2 (g)和H2O(l)的热化学方程式           

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

工业上利用天然气(主要成分为CH4)与CO2进行高温重整制备CO,已知CH4、H2和CO的燃烧热(ΔH)分别为-890.3 kJ·mol-1、-285.8 kJ·mol-1和-283.0 kJ·mol-1,则生成1 m3(标准状况)CO所需热量为    。 

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

磷在自然界常以难溶于水的磷酸盐如Ca3(PO4)2等形式存在。它的单质和化合物有着广泛的应用。

(1)红磷P(s)和Cl2(g)发生反应生成PCl3(g)和PCl5(g)。反应过程和能量关系如图所示(图中的△H表示生成1mol产物的数据)。
请回答问题:
①PCl5分解成PCl3和Cl2的热化学方程式是                                    
②P和Cl2分两步反应生成1 mol PCl5的△H3    
(2)PCl5分解成PCl3和Cl2的反应是可逆反应。T℃时,向2.0 L恒容密闭容器中充入1.0 mol PCl5,经过250 s达到平衡。反应过程中测定的部分数据见下表:

t / s
0
50
150
250
350
n(PCl3) / mol
0
0.16
0.19
0.20
0.20
 
①反应在50~150s 内的平均速率v(PCl3)=            
②试计算该温度下反应的平衡常数(写出计算过程,保留2位有效数字)
(3)NaH2PO4、Na2HPO4和Na3PO4可通过H3PO4与NaOH溶液反应获得,含磷各物种的分布分数(平衡时某物种的浓度占各物种浓度之和的分数)与pH 的关系如图所示。

①为获得较纯的Na2HPO4,pH应控制在      ;pH=6时,溶液中主要含磷物种浓度大小关系为:                                                 
②Na2HPO4溶液呈碱性,加入足量的CaCl2溶液,溶液显酸性,溶液显酸性的原因是(从离子平衡角度分析)                                                               

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

将煤转化为水煤气的主要化学反应为C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g);C(s)、CO(g)和H2(g)完全燃烧的热化学方程式为:
C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-393.5 kJ·mol-1
H2(g)+ O2(g)=H2O(g) ΔH=-242.0 kJ·mol1
CO(g)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-283.0 kJ·mol1
请回答:
(1)根据以上数据,写出C(s)与水蒸气反应的热化学方程式:________。
(2)比较反应热数据可知,1 mol CO(g)和1 mol H2(g)完全燃烧放出的热量之和比1 mol C(s)完全燃烧放出的热量多。甲同学据此认为“煤转化为水煤气可以使煤燃烧放出更多的热量”;乙同学根据盖斯定律作出下列循环图:

并据此认为“煤转化为水煤气再燃烧放出的热量与煤直接燃烧放出的热量相等”。
请分析:甲、乙两同学观点正确的是________(填“甲”或“乙”);判断的理由是________。
(3)将煤转化为水煤气作为燃料和煤直接燃烧相比有很多优点,请列举其中的两个优点________。
(4)水煤气不仅是优良的气体燃料,也是重要的有机化工原料。CO和H2在一定条件下可以合成:①甲醇;②甲醛;③甲酸;④乙酸。试分析当CO和H2按1:1的体积比混合反应,合成上述________(填序号)物质时,可以满足“绿色化学”的要求,完全利用原料中的原子,实现零排放。

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

已知化学反应N2+3H2 2NH3的能量变化如图所示,

(1)1 mol N和3 mol H生成1 mol NH3(g)是________能量的过程(填“吸收”或“释放”)。
(2)由 mol N2(g)和 mol H2(g)生成1 mol NH3(g)过程________(填“吸收”或“释放”)________kJ能量。

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