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利用光能和光催化剂,可将 CO2和 H2O(g)转化为 CH4和 O2。紫外光照射时,在不同催化剂(Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ)作用下,CH4产量随光照时间的变化如图所示。

(1)在0~30 小时内,CH4的平均生成速率 v、v和v从大到小的顺序为________;反应开始后的 12 小时内,在第________种催化剂作用下,收集的 CH4最多。
(2)将所得 CH4与 H2O(g)通入聚焦太阳能反应器,发生反应:CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)。该反应ΔH=+206 kJ·mol-1
①画出反应过程中体系能量变化图(进行必要标注)。
②将等物质的量的CH4和 H2O(g)充入 1 L 恒容密闭反应器中,某温度下反应达到平衡,平衡常数 K = 27,此时测得 CO 的物质的量为 0.10 mol,求CH4的平衡转化率(计算结果保留两位有效数字)。
(3)已知:CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)ΔH=-802 kJ·mol-1
写出由 CO2生成 CO 的热化学方程式____________________________________

(1)v>v>v Ⅱ
(2)①

②91%
(3)CO2(g)+3H2O(g)=CO(g)+3H2(g)+2O2(g)
ΔH=+1008 kJ· mol-1

解析

练习册系列答案
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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

(18分)MnO2和Zn是制造干电池的重要原料,工业上用软锰矿(主要成分MnO2)和闪锌矿(主要成分ZnS)联合生产MnO2和Zn的工艺流程如下图所示:

(1)操作I用到硅酸盐材质的仪器有烧杯、玻璃棒和_______ _____(填仪器名称)。
(2)稀硫酸浸泡时反应的离子方程式为_______________________________________;该反应中若析出19.2g单质A,共转移____________mo1电子。浸泡时反应速率较慢,下列措施不能提高浸泡时反应速率的是________(填代号)。
a.将矿石粉碎   
b.提高浸泡温度
c.适当增大硫酸浓度
d.改变软锰矿与闪锌矿的比例
(3)由硫酸锰溶液可得到固体碳酸锰,然后在空气中煅烧碳酸锰制备MnO2。已知:

写出碳酸锰在空气中煅烧生成MnO2的热化学方程式_________________________。
(4)用惰性电极电解硫酸酸化的硫酸锰溶液制备MnO2的装置如下图所示:

①a应与直流电源的_________(填“正”或“负”)极相连。.
②电解过程中氢离子的作用是______________和_____________;若转移的电子数为个,左室溶液中的变化量为________________。

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

以下是一些烷烃的燃烧热(kJ/mol)数据,回答下列问题:

化合物
燃烧热
化合物
燃烧热
甲烷
891.0
正丁烷
2 878.0
乙烷
1560.8
异丁烷
2 869.6
丙烷
2 221.5
2-甲基丁烷
3 531.3
 
(1)已知:物质的能量越高越不稳定,根据表中的数据,比较正丁烷、异丁烷的热稳定性:正丁烷______异丁烷(填“>”、“=”或“<”)。
(2)写出乙烷燃烧的热化学方程式:________________________
(3)相同质量的烷烃,碳的质量分数越大,燃烧放出的热量______(填“越多”、“越少”或“相同”)。

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

甲醇是一种用途广泛的化工原料。
(1)工业上常用下列两种反应制备甲醇:
①CO(g) + 2H2(g)  CH3OH(g)               ΔH1= -90.1KJ/mol       
②CO2(g)+ 3H2(g)  CH3OH(g)  +  H2O(l)  ΔH2  
已知:CO(g)+ H2O (g) = CO2 (g) + H2 (g)     ΔH3=-41.1 KJ/mol    ③
H2O (l) =H2O (g)                     ΔH4=+44.0KJ/mol     ④
则ΔH2         
(2)实验室模拟用CO和H2反应来制甲醇。在250℃下,将一定量的CO和H2投入10L的密闭容器中,各物质的物质的量浓度(mol?L-1)变化如下表所示:(前6min没有改变条件)

 
2min
4min
6min
8min

CO
0.07
0.06
0.06
0.05

H2
x
0.12
0.12
0.2

CH3OH
0.03
0.04
0.04
0.05

 
①x=                     
②250℃时该反应的平衡常数K值为:                            (不必化简)。
③若6min~8min只改变了某一条件,所改变的条件是                        
④第8min时,该反应是不是达到平衡状态       。(填“是”或“不是”)
⑤该合成反应的温度一般控制在240~270℃,选择此温度的原因是:Ⅰ.此温度下的催化剂活性高;Ⅱ.          
(3)电解甲醇水溶液制氢的优点是需要的电压低,而且制得的氢气比电解相同物质的量的水多。写出电解甲醇水溶液的反应式为:阳极:                    

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

已知下列热化学方程式:
①H2(g)+O2(g)=H2O(l)ΔH=-285.8 kJ/mol
②H2(g)+O2(g)=H2O(g) ΔH=-241.8 kJ/mol
③C(s)+O2(g)=CO(g)ΔH=-110.5 kJ/mol
④C(s)+O2(g)=CO2(g)ΔH=-393.5 kJ/mol
回答下列问题:
(1)上述反应中属于放热反应的是       
(2)H2的燃烧热为       ,C的燃烧热为       
(3)燃烧10 g H2生成液态水,放出的热量为       
(4)CO的燃烧热为             ,其热化学方程式为                            

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

Ⅰ.在一定条件下,科学家利用从烟道气中分离出CO2与太阳能电池电解水产生的H2合成甲醇,其过程如下图所示,试回答下列问题:

(1)该合成路线对于环境保护的价值在于               
(2)15~20%的乙醇胺(HOCH2CH2NH2)水溶液具有弱碱性,上述合成线路中用作CO2吸收剂。用离子方程式表示乙醇胺水溶液呈弱碱性的原因                    
(3)CH3OH、H2的燃烧热分别为:△H=-725.5 kJ/mol、△H=-285.8 kJ/mol,写出工业上以CO2、H2合成CH3OH的热化学方程式:                             
Ⅱ.将燃煤废气中的CO2转化为甲醚的反应原理为:
2CO2(g) + 6H2(g)CH3OCH3(g) + 3H2O(g)
已知一定压强下,该反应在不同温度、不同投料比时,CO2的转化率见下表:

投料比[n(H2) / n(CO2)]
500 K
600 K
700 K
800 K
1.5
45%
33%
20%
12%
2.0
60%
43%
28%
15%
3.0
83%
62%
37%
22%
 
(4)该反应的焓变△H     0,熵变△S     0(填>、<或=)。
(5)用甲醚作为燃料电池原料,在碱性介质中该电池负极的电极反应式            
(6)若以1.12 L·min-1(标准状况)的速率向该电池中通入甲醚(沸点为-24.9 ℃),用该电池电解500 mL 2 mol·L-1 CuSO4溶液,通电0.50 min后,理论上可析出金属铜  g。

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

汽车尾气中的NOx是大气污染物之一,科学家们在尝试用更科学的方法将NOx转化成无毒物质,从而减少汽车尾气污染。
(1)压缩天然气(CNG)汽车的优点之一是利用催化技术能够将NOx转变成无毒的CO2和N2
①CH4(g)+4NO2(g) 4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)  △H1<0
②CH4(g)+4NO(g)2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)    △H2<0
③CH4(g) +2NO2(g)N2(g) +CO2(g) +2H2O(g) △H3         。(用△H1和△H2表示)
(2)在恒压下,将CH4(g)和NO2(g)置于密闭容器中发生化学反应③,在不同温度、不同投料比时,NO2的平衡转化率见下表:

投料比[n(NO2) / n(CH4)]
400 K
500 K
600 K
1
60%
43%
28%
2
45%
33%
20%
 
①写出该反应平衡常数的表达式K=         
②若温度不变,提高[n(NO2) / n(CH4)]投料比,则K将         。(填“增大”、“减小”或“不变”。)
③400 K时,将投料比为1的NO2和CH4的混合气体共0.04 mol,充入一装有催化剂的容器中,充分反应后,平衡时NO2的体积分数        
(3)连续自动监测氮氧化物(NOx)的仪器动态库仑仪的工作原理示意图如图1

图1                                    图2
①NiO电极上NO发生的电极反应式:                                
②收集某汽车尾气经测量NOx的含量为1.12%(体积分数),若用甲烷将其完全转化为无害气体,处理1×104L(标准状况下)该尾气需要甲烷30g,则尾气中V(NO)︰V(NO2)=   
(4)在容积相同的两个密闭容器内 (装有等量的某种催化剂) 先各通入等量的CH4,然后再分别充入等量的NO和NO2。在不同温度下,同时分别发生②③两个反应:并在t秒时测定其中NOx转化率,绘得图象如图2所示:
①从图中可以得出的结论是
结论一:相同温度下NO转化效率比NO2的低
结论二:在250℃-450℃时,NOx转化率随温度升高而增大,450℃-600℃时NOx转化率随温度升高而减小
结论二的原因是                                                    
②在上述NO2和CH4反应中,提高NO2转化率的措施有_________。(填编号)
A.改用高效催化剂     B.降低温度     C.分离出H2O(g)       D.增大压强
E.增加原催化剂的表面积   F.减小投料比[n(NO2) / n(CH4)]

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

已知H+(aq)+OH-(aq)H2O(l) ΔH="-57.3" kJ·mol-1,回答下列问题。
(1)用含20 g NaOH的稀溶液跟足量稀盐酸反应放出    kJ的热量。 
(2)用含2 mol H2SO4的稀溶液跟足量稀NaOH反应,此反应的中和热为      。 
(3)如果将(1)反应中的稀盐酸换成稀醋酸,反应放出的热量       (填“大于”“小于”或“等于”)原来(1)放出的热量。 

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

能源危机促使世界各国寻找新的替代能源和开展对已有能源“高效利用”的技术研发。设计燃料电池使汽油氧化直接产生电流是本世纪最富有挑战性的课题之一。以丁烷(已知丁烷的燃烧热为2 877.6 kJ·mol-1)为代表回答下列问题:
(1)写出丁烷燃烧的热化学方程式:________________;
(2)正丁烷的燃烧热:2 878 kJ·mol-1,异丁烷的燃烧热:2 869 kJ·mol,正丁烷转化为异丁烷的过程中________(填“放出”或“吸收”)能量。

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