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    氢气是一种清洁、高效的新型能源。
    I.用甲烷制取氢气的反应分为两步，其能量变化如下图所示：

    （1）甲烷和水蒸气反应生成二氧化碳和氢气的热化学方程式是           。
    II.在容积为1L的密闭容器内，加入0.1molCO和0.1molH2O，在催化剂存在的条件下高温加热使其反应。测得CO2的浓度随时间变化的图像如图：

    （2）在该温度下，从反应开始至达到平衡时，CO的平均反应速率为              ；
    （3）该温度下，此反应的化学平衡常数为（可以用分数表示）       ；
    （4）下列改变中，能使平衡向正反应方向移动的是      。
    A．升高温度B．增大压强
    C．增大H2O（g）的浓度D．减少CO2（g）的浓度
    （5）保持温度不变，若起始时c(CO)=1mol·L-1 , c(H2O)="2" mol·L-1，反应进行一段时间后，测得H2的浓度为0.4 mol·L-1。通过计算，判断此时该反应进行的方向并说明理由                          。
    （每空2分，共10分）
    （1）CH4(g) + 2H2O(g) ＝ 4H2(g) + CO2(g)  ΔH＝—136.5 kJ/mol
    （2）0.003 mol·L-1·min-1    （3）    （4）CD
    （5）正方向，Q=,所以该反应向正反应方向进行

    试题分析：（1）根据图像可知，甲烷和水蒸气的总能量高于氢气和CO2的总能量，所以根据盖斯定律可知，该反应的反应热是ΔH＝-103.3 kJ/mol－33.2 kJ/mol＝—136.5 kJ/mol，则甲烷和水蒸气反应生成二氧化碳和氢气的热化学方程式是CH4(g) + 2H2O(g) ＝ 4H2(g) + CO2(g)  ΔH＝—136.5 kJ/mol。
    （2）根据图像可知，反应进行到10min时得到平衡状态，平衡时生成CO2的浓度是0.03mol/L，则消耗CO的浓度是0.03mol/L，所以CO的反应速率是0.03mol/L÷10s＝0.003 mol·L-1·min-1。
    （3）平衡时CO和水蒸气的浓度均是0.1mol/L－0.03mol/L＝0.07mol/L。而生成物CO2和氢气的浓度均是0.03mol/L，所以该温度下反应的平衡常数K＝＝。
    （4）A、正方应是放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动，A不正确；B、反应前后体积不变，增大氧气平衡不移动，B不正确；C、增大水蒸气的浓度，平衡向正反应方向移动，C正确；D、减小CO2的浓度，平衡向正反应方向移动，D正确；答案选CD。
    （5）若起始时c(CO)＝1mol·L-1 , c(H2O)＝2 mol·L-1，反应进行一段时间后，测得H2的浓度为0.4 mol·L-1，这说明消耗CO和水蒸气的浓度均是0.4mol/L，所以平衡时CO和H 水蒸气的浓度分别是0.6mol/L和1.6mol/L，则Q＝，所以该反应向正反应方向进行。
    练习册系列答案
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    相关习题

    科目：高中化学 来源：不详 题型：填空题

    生产甲醇的原料CO、H2可由下列反应制取：CH4（g）+H2O（g） CO（g）+3H2（g），试回答下列问题。
    （1）已知：① CH4（g）+3/2 O2（g） CO（g）+2H2O（g）△Hl；
    ② H2（g）+1/2 O2（g） H2O（g） △H2，
    则CH4（g）+ H2O（g）CO（g）+3H2（g）的△H＝____     （用含△H1，△H2的式子表示）
    （2）一定条件下反应CH4（g）+H2O（g）CO（g）+3H2（g）中CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如图，且T2>T1， 则上述反应的△H____    0（填“<”、“>”、“=”，下同），A、B处对应平衡常数（KA、KB）的大小关系为KA____       KB

    （3）维持温度T2，将0.04 mol CH4和0.04mol H2O（g）通入容积为1L的定容密闭容器中发生反应，平衡时达到B点，测得CH4的转化率为50%,该反应在此温度下的平衡常数KB=____  ，下列现象能说明该反应已经达到平衡状态的是_    ___
    a．容器内CH4、H2O、CO、H2的物质的量之比为1：1：1：3
    b．容器的密度恒定
    c．容器的压强恒定
    d．3υ正（CO）＝υ逆（（H2）
    （4）在上述B点平衡基础上，向容器中再通入amol CH4和a mol H2O气体，使之在C点重新达平衡，此时测得CO有0.03mol，则a=____         。

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    科目：高中化学 来源：不详 题型：填空题

    SNCR－SCR是一种新型的烟气脱硝技术(除去烟气中的NOx），其流程如下：

    （1）反应2NO＋2CO2CO2＋N2能够自发进行，则该反应的ΔH       0（填“＞”或“＜”）。
    （2）SNCR－SCR流程中发生的主要反应有：
    4NO(g)＋4NH3(g)＋O2(g)4N2(g)＋6H2O(g) ΔH＝－1627.2kJ?mol－1；
    6NO(g)＋4NH3(g)5N2(g)＋6H2O(g) ΔH＝－1807.0 kJ?mol－1；
    6NO2(g)＋8NH3(g)7N2(g)＋12H2O(g) ΔH＝－2659.9 kJ?mol－1；
    反应N2(g)＋O2(g)2NO(g)的ΔH＝          kJ?mol－1。
    （3）NO和NH3在Ag2O催化剂表面的反应活性随温度的变化曲线见图。

    ①由图可以看出，脱硝工艺流程应在    （填“有氧”或“无氧”）条件下进行。
    ②随着反应温度的进一步升高，在有氧的条件下NO的转化率明显下降的可能原因是                                   。
    （4）NO2也可用尿素[CO(NH2)2]还原，写出尿素与NO2反应的化学方程式：                         。
    （5）NO2、O2和熔融NaNO3可制作燃料电池，其原理见图11。该电池在使用过程中石墨I电极上生成氧化物Y，其电极反应为                             。若生成1molY，则理论上需要消耗标准状况下氧气的体积为       L。

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    科目：高中化学 来源：不详 题型：计算题

    合成氨然后再生产尿素是最重要的化工生产。
    I．在3个2 L的密闭容器中，在相同的温度下、使用相同的催化剂分别进行反应：
    3H2(g) + N2(g)2NH3(g)，按不同方式投入反应物，保持恒温、恒容，测得反应达到平衡时有关数据如下：

     

     
    容器

    		甲
    		乙
    		丙
    反应物投入量
    		3 mol H2、2 mol N2
    		6 mol H2、4mol N2
    		2 mol NH3
    达到平衡的时间/min
    		 
    		5
    		8
    平衡时N2的浓度/mol·L－1
    		c1
    		1.5
    		 
    NH3的体积分数
    		ω1
    		 
    		ω3
    混合气体密度/g·L－1
    		ρ1
    		ρ2
    		 
     
    （1）容器乙中反应从开始到达平衡的反应速率为v(H2)=___________。
    （2）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)。
    （3）分析上表数据，下列关系正确的是________（填序号）：
    a．2c1 > 1.5         b．2ρ1 = ρ2       c．ω3 = ω1 
    II．工业上用氨气合成尿素（H2NCONH2）的反应在进行时分为如下两步：
    第一步：2NH3(l)＋CO2(g) H2NCOONH4 (l)  (氨基甲酸铵)  △H1
    第二步：H2NCOONH4(l)H2O(l)＋H2NCONH2(l)              △H2   
    （4）某实验小组模拟工业上合成尿素的条件，在一体积为0.5 L密闭容器中投入4 mol氨和1mol二氧化碳，实验测得反应中各组分随时间的变化如左下图I所示：

    ①已知总反应的快慢由慢的一步决定，则合成尿素总反应的快慢由第    步反应决定。
    ②第二步反应的平衡常数K随温度T的变化如右上图II所示，则△H2            0；③若第一步反应升温时氨气浓度增大，请在图II中画出第一步反应K1随温度T变化曲线，并作出必要的标注。
    （5）氨和尿素溶液都可以吸收硝工业尾气中的NO、NO2，将其转化为N2。
    ①尿素与NO、NO2三者等物质的量反应为：CO(NH2)2+NO+NO2 =CO2+2N2+2H2O
    该反应中的氧化剂为                   （写化学式）。
    ②已知：N2(g)+O2(g)= 2NO(g)   △H ="a" kJ·mol－1
    N2(g)+3H2(g)= 2NH3(g) △H2="bkJ·" kJ·mol－1
    2H2(g)+O2(g)= 2H2O(g) △H=" c" kJ·mol－1
    则4NH3(g) +4NO(g) +O2(g)= 4N2(g)+6H2O(g) △H=             。
    ③尿素燃料电池结构如下图所示。其工作时负极电极反应式可表示为                      。

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    科目：高中化学 来源：不详 题型：填空题

    甲醇是一种常用的燃料，工业上可以用CO和H2在一定条件下合成甲醇。
    （1）已知CO（g）、H2（g）、CH3OH（1）的燃烧热△H分别为：-283.0kJ／mol、-285.8 kJ/mol、-726.5kJ/mol，则CO合成甲醇的热化学方程式为：                     。
    （2）在恒容密闭容器中CO与H2发生反应生成甲醇，各物质浓度在不同条件下的变化状况如图所示（开始时氢气的浓度曲线和8分钟后甲醇的浓度曲线未画出。4分钟和8分钟改变的条件不同）：   

    ①下列说法正确的是       
    A．起始时n（H2）为1．7mol
    B．当容器内压强恒定时，说明反应达到平衡状态
    C．4分钟时，改变的条件是升高温度
    D．7分钟时，v（CO）=v（CH­3OH）
    ②计算0~2min内平均反应速率v（H2）=        
    ③在3min时该反应的平衡常数K=      （计算结果）
    ④在图中画出8~12min之间c（CH3OH）曲线   
    （2）2009年，中国在甲醇燃料电池技术上获得突破，组装了自呼吸电池及主动式电堆，其装置原理如图甲。

    ①该电池的负极反应式为：                    。
    ②乙池是一铝制品表面“钝化”装置，两极分别为铝制品和石墨。
    M电极的材料是               ，该铝制品表面“钝化”时的反应式为：                       。

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    科目：高中化学 来源：不详 题型：单选题

    36g碳不完全燃烧所得气体中，CO占三分之一体积，CO2占三分之二体积。已知：2C(s)+O2(g)=2CO(g)△H=-110.5kJ/mol,2CO(g)+O2(g) =2CO2(g)△H=-566kJ/mol,与这些碳完全燃烧相比，损失的热量是（    ）
    A．172.5kJB．1149kJC．517.5kJD．283kJ

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    科目：高中化学 来源：不详 题型：填空题

    根据下列反应的焓变，计算C（石墨）与H2（g）反应生成1molC2H2（g）的焓变（△H）。
    C（石墨）+  O2（g）=CO2（g） △H1="a"  kJ·mol－1
    2H2（g）+O2（g）=2H2O（l） △H2="b"  kJ·mol－1
    2C2H2（g）+5O2（g）=4CO2（g）+2H2O（l）△H3="c" kJ·mol－1
    △H=                                    。

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    科目：高中化学 来源：不详 题型：单选题

    沼气是一种能源，它的主要成分是CH4。0.5mol CH4完全燃烧生成CO2和H2O时，放出445KJ热量，则下列热化学方程式正确的是(　　)
    A．2 CH4 (g)+4O2(g)=2CO2(g) +4H2O(l)△H=+890KJ/mol
    B．CH4 +2 O2=CO2+2H2O△H=-890KJ/mol
    C．CH4 (g)+2O2(g)=CO2(g) +2H2O(l)△H=-890KJ/mol
    D．1/2 CH4 (g)+O2(g)= 1/2CO2(g) +H2O(l)△H=-890KJ/mol

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    科目：高中化学 来源：不详 题型：单选题

    已知：2H2（g）+ O2(g)=2H2O(l) ΔH=" -571.6KJ·" mol-1
    CH4（g）+ 2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(l)  ΔH=" -890KJ·" mol-1
    现有H2与CH4的混合气体112L（标准状况），使其完全燃烧生成CO2和H2O(l),若实验测得反应放热3695KJ，则原混合气体中H2与CH4的物质的量之比是（　　）
    A．1∶1 B．1∶3C．1∶4 D．2∶3

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