13．碳和碳的化合物在生产、生活中的应用非常广泛，“低碳生活”已成潮流，清洁能源的开发、煤的综合利用等是实现“低碳生活”的重要途径．试运用所学知识，回答下列问题：
（1）甲烷是一种重要的清洁燃料
①甲烷燃烧放出大量的热，可直接作为能源用于人类的生产和生活．
已知：①2CH₄（g）+3O₂（g）=2CO（g）+4H₂O（l）△H₁=-1214kJ/mol
②2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H₂=-566kJ/mol
则表示甲烷燃烧热的热化学方程式CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H₁=-890KJ．mol^-1；请从化学反应的本质解释甲烷燃烧放出热量的原因：化学反应过程中，反应物化学键的破坏需要吸收能量，而生产物化学键的形成要放出能量，当化学键的破坏需要吸收能量小于化学键的形成要放出能量．
②在甲烷燃料电池中，甲烷的化学能利用率大大提高．将两个石墨电极插入KOH溶液中，向两极分别通入CH₄和O₂，其负极电极反应式是：CH₄-8e^-+10 OH^-=CO₃^2-+7H₂O．
（2）二甲醚也是一种重要的清洁燃料，工业上可利用煤的气化产物（水煤气）合成二甲醚．
①利用水煤气合成二甲醚的热化学方程式为：3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）△H=-274kJ/mol
该反应在一定条件下的密闭容器中达到平衡后，为同时提高反应速率和二甲醚的产率，可以采取的措施是bd  （填字母代号）．
a．降低温度  b．缩小容器体积  c．加入催化剂
d．增加H₂的浓度     e．分离出二甲醚
②二甲醚也可以通过CH₃OH分子间脱水制得
2CH₃OH（g）?CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H=-23.5kJ/mol
已知在280℃，体积不变的密闭容器中进行上述反应，t2时达到平衡，各组分起始和平衡浓度见下表．

	CH3OH（g）	CH3OCH3（g）	H2O（g）
起始浓度 mol/L	2.00	0.50	0
平衡浓度 mol/L	c1	1.00	c2

①表中c₁=1．
在t₂min内平均反应速率v（H₂O）=$\frac{1}{2{t}_{2}}$mol/（L．min）．
②若在400℃，相同的密闭容器中进行上述反应，请在下图中画出CH₃OCH₃浓度随时间变化的关系图（要求同时画出280℃的，并做好标注）．

12．甲醇可作为燃料电池的原料．  
（1）以CH₄和H₂O为原料，通过下列反应来制备甲醇．
I：CH₄ （ g ）+H₂O （ g ）=CO （ g ）+3H₂ （ g ）△H=+206.0kJ•mol^-1
Ⅱ：CO （ g ）+2H₂ （ g ）=CH₃OH （ g ）△H=-129.0kJ•mol^-1
则：CH₄（g）与H₂O（g）反应生成CH₃OH （g）和H₂（g）的热化学方程式为CH₄（g）+H₂O（g）=CH₃OH （g）+H₂（g）△H=+77.0 kJ•mol^-1．
（2）将1.0mol CH₄和2.0mol H₂O （ g ）通入容积为100L的反应室，在一定条件下发生反应I，测得在一定的压强下CH₄的转化率与温度的关系如图1．
①假设100℃时达到平衡所需的时间为5min，则用H₂表示该反应的平均反应速率为0.003 mol•L^-1•min^-1．
②100℃时反应I的平衡常数为2.25×10^-4．
（3）在压强为0.1MPa、温度为300℃条件下，将a mol CO与3a mol H₂的混合气体在催化剂作用下发生反应II生成甲醇，平衡后将容器的容积压缩到原来的$\frac{1}{2}$，其他条件不变，对平衡体系产生的影响是CD （填字母序号）．
A．c （ H₂ ）减少                 B．正反应速率加快，逆反应速率减慢
C．CH₃OH 的物质的量增加     D．重新平衡c （ H₂ ）/c （CH₃OH ）减小      E．平衡常数K增大
（4）甲醇对水质会造成一定的污染，有一种电化学法可消除这种污染，其原理是：通电后，将Co²⁺氧化成Co³⁺，然后以Co³⁺做氧化剂把水中的甲醇氧化成CO₂而净化．实验室用图2装置模拟上述过程：
①写出阳极电极反应式Co²⁺-e^-=Co³⁺．
②写出除去甲醇的离子方程式6Co³⁺+CH₃OH+H₂O=CO₂↑+6 Co²⁺+6H⁺．
（5）以甲醇可作为燃料制成燃料电池结构示意图如图3所示．关于该电池的叙述正确的是B．
A．当电池反应消耗了2mol甲醇时，溶液中转移了12N_A个e^-
B．电池的负极反应为：CH₃OH+H₂O-6e^-=CO₂↑+6H⁺
C．放电过程中，H⁺从正极区向负极区迁移
D．在电池反应中，每消耗1mol氧气，理论上能生成标准状况下CO₂气体（22.4/3）L．

11．平衡指的是两个相反方向的变化最后所处的运动状态；中学阶段涉及的平衡有气体可逆反应的平衡、酸碱电离平衡、水解平衡及沉淀-溶解平衡等等．

（1）现有容积为2L的恒温恒容密闭容器，向其中加入2molA气体和2molB气体后发生如下反应：A（g）十B（g）?C（g）△H=-akj•mol^-1
20s后，反应达到平衡状态，生成lmolC气体，放出热量Q₁kJ．回答下列问题．
①计算 20s内B气体的平均化学反应速率为0.025mol/（L•s），求出该反应的平衡常数2．
②保持容器温度和容积不变，若改为向其中加入1molC气体，反应达到平衡时，吸收热量Q₂kJ，则Q₁与Q₂的相互关系正确的是（C）（填字母）．
（A）Q_l+Q₂=a        （B）Q₁+2Q₂＜2a       （C）  Q₁+2Q₂＞2a    （D） Q_l+Q₂＜a
（2）甲醇是一种可再生能源，具有开发和应用的广阔前景，工业上可用合成气制备甲醇．反应为CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）某温度下，在容积为2L的密闭容器中进行该反应，其相关 其相关数据见图：
①tmin至2tmin时速率变化的原因可能是反应受热或使用了催化剂；
②3tmin时对反应体系采取了一个措施，至4tmin时CO的物质的量为0.5mol，请完成图CO的变化曲线．
（3）常温下，将VmL、0.1000mol•L^-1氢氧化钠溶液逐滴加入到20.00mL、0.1000mol•L^-1醋酸溶液中，充分反应．回答下列问题．（忽略溶液体积的变化）
①如果溶液pH=7，此时V的取值＜20.00（填“＞”、“＜”或“=“），而溶液中c（Na⁺）、c（CH₃COO^-）、c（H⁺）、c（OH^-）的大小关系；c（Na⁺）=c（CH₃COO^-）＞c（H⁺）=c（OH^-）．
②如 果  V=40.00，则 此 时 溶液 中 c（OH^-）-c（H⁺）-c（CH₃COOH）=0.33mol•L^-1
（4）某温度条件下，若将CO₂（g）和H₂（g）以体积比1：4混合，在适当压强和催化剂作用下可制得甲烷，己知：CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890.3KJ/mol　　　　 H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（l）△H=-285.8KJ/mol则CO₂（g）和H₂（g）反应生成液态水的热化学方程式为：CO₂（g）+4H₂（g）=CH₄（g）+2H₂O（l）△H=-252.9kJ/mol．

10．取两个相同容积的密闭恒容容器，在A容器中充入0.2molN₂O₄，B容器中充入0.2molHI气体，在一定温度下反应分别达到平衡，测得N₂O₄和HI的分解率分别为 a（A）和a（B）．在该平衡体系中再分别充入0.2molN₂O₄和0.2molHI，当反应重新达到平衡时，测得N₂O₄和HI的分解率分别为a′（A）和a′（B）．下列判断一定正确的是（　　）

	A．	a （A）＞a′（A）   a（B）＜a′（B）		B．	a（A）＞a′（A）   a （B）=a′（B）
	C．	a （A）＜a′（A）   a （B）=a′（B）		D．	a （A）=a（A）     a （B）＞a′（B）

9．工业制硫酸时，利用催化氧化反应将SO₂转化为SO₃是一个的关键步骤．
（1）在标准状况下，将a L由SO₂和Cl₂组成的混合气体通入200mL 0.1mol/L的Fe₂（SO₄）₃溶液中，充分反应后，溶液的棕黄色变浅．向反应后的溶液中加入足量的BaCl₂溶液，将所得沉淀过滤、洗涤、干燥后称重，其质量为23.3g．则混合气体中SO₂的体积为0.896L，a的取值范围为：1.344＜a＜1.792．
（2）某温度下，SO₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）?SO₃（g）△H=-98kJ•mol^-1．开始时在100L的密闭容器中加入4.0
mol SO₂（g）和10.0mol O₂（g），当反应达到平衡时共放出热量196kJ，该温度下平衡常数K=3.33．
（3）一定条件下，向一带活塞的密闭容器中充入2mol SO₂和1mol O₂，发生下列反应：
2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g），达到平衡后改变下述条件，SO₂、O₂、SO₃气体平衡浓度都比原来增大的是ACF（填字母）．
A．保持温度和容器体积不变，充入2mol SO₃
B．保持温度和容器体积不变，充入2mol N₂
C．保持温度和容器体积不变，充入0.5mol SO₂和0.25mol O₂
D．保持温度和容器内压强不变，充入1mol SO₃
E．升高温度
F．移动活塞压缩气体
（4）常温时，BaSO₄的K_sp=1.08×10^-10．现将等体积的BaCl₂溶液与2.0×10^-3mol/L的Na₂SO₄溶液混合．若要生成BaSO₄沉淀，BaCl₂溶液的最小浓度为2.16×10^-7mol/L．
（5）N₂O₅是一种新型硝化剂，其性质和制备受到人们的关注．①一定温度下，在恒容密闭容器中N₂O₅可发生下列反应：2N₂O₅（g）?4NO₂（g）+O₂（g）△H＞0．
如表为反应在T₁温度下的部分实验数据：

t/s	0	50	100
c（N2O5）/mol•L-1	5.0	3.5	2.4

则50s内NO₂的平均生成速率为0.06mol•L^-1•s^-1．
②现以H₂、O₂、熔融盐Na₂CO₃组成的燃料电池，采用电解法制备N₂O₅，装置如图所示，其中Y为CO₂．

写出石墨I电极上发生反应的电极反应式H₂+CO₃^2--2e^-=CO₂+H₂O．

8．已知A（g）+xB（g）?2C（g），一定温度下，某密闭容器中充入等物质的气体A和B发生上述反应，达到平衡后，只改变反应的一个条件，测得容器内有关物质的浓度、反应速率随时间变化的关系如图所示．

请回答下列问题：
（1）x=1．0-20min内用B的浓度变化表示的平均反应速率为0.05mol/（L•min），在左图中补充缺失的物质在0-30min内浓度变化曲线．一定条件下，当v_正（B）：v_逆（C）=1：2时的状态即为化学平衡状态．
（2）20min～30min内该反应的化学平衡常数为4，若25min，35min，55min时时的化学平衡常数分别为K₁，K₂，K₃，则三者大小关系为：K₁=K₂＜K₃
（3）已知A（g）+xB（g）?2C（g）△H=-QkJ/mol，该反应生成2molC时放出（填“放出”或“吸收”）等于（填“大于”“小于”或“等于”）QkJ的热量．

7．一定温度下，将1mol A和1mol B气体充入2L恒容密闭容器中，发生反应A（g）+B（g）?xC（g）+D（s），t₁时达到平衡．在t₂、t₃时刻分别改变反应的一个条件，测得容器中气体C的浓度随时间的变化如图所示．下列说法正确的是（　　）

	A．	反应方程式中的x=1
	B．	t2时刻改变的条件是使用催化剂
	C．	t3时刻改变的条件是移去少量物质D
	D．	t1～t3间该反应的平衡常数均为4

6．工业上用DME法以H₂和C0为原料生产甲醚（CH₃OCH₃）其原理是在同一容器中发生如下两个连续反应：
①2H₂（g）+CO（g）?CH₃OH（g〕
②2CH₃OH（g）?CH₃OCH₃（g）+H₂0（g）
当达到平衡时实验数锯如表，下列分析正确的是（　　）

温度（℃） 平衡态	260	270	280	290	300	310
CO转化率（%）	92	87	82	80	72	62
CH3OCH3产率（%）	33	45	77	79	62	52

	A．	反应①、②均为吸热反应
	B．	290℃时反应②K值达到最大
	C．	平衡时，反应①与②中CH3OH的消耗速率一定相等
	D．	增大压强能增大CH3OCH3产率

5．工业上常利用含硫废水生产Na₂S₂O₃•5H₂O，实验室可用如下装置（略去部分夹持仪器）模拟生产过程．

烧瓶C中发生反应如下：
Na₂S（aq）+H₂O（l）+SO₂（g）═Na₂SO₃（aq）+H₂S（aq）　（Ⅰ）
2H₂S（aq）+SO₂（g）═3S（s）+2H₂O（l）　（Ⅱ）
S（s）+Na₂SO₃（aq）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂S₂O₃（aq）　（Ⅲ）
已知Na₂S₂O₃•5H₂O遇酸易分解：S₂O₃^2-+2H⁺═S↓+SO₂↑+H₂O供选择的试剂：稀盐酸、稀硫酸、稀硝酸、BaCl₂溶液、AgNO₃溶液．
（1）仪器组装完成后，关闭两端活塞，向装置B中的长颈漏斗内注入液体至形成一段液柱，若液柱高度保持不变，则整个装置气密性良好．装置D的作用是防止倒吸．装置E中为NaOH溶液．
（2）装置B的作用之一是观察SO₂的生成速率，其中的液体最好选择c．
a．蒸馏水  b．饱和Na₂SO₃溶液   c．饱和NaHSO₃溶液  d．饱和NaHCO₃溶液
实验中，已知反应（Ⅲ）相对较慢，则烧瓶C中反应达到终点的现象是控制滴加硫酸的速度，溶液变澄清（或浑浊消失）．反应后期可用酒精灯适当加热烧瓶A，实验室用酒精灯加热时必须使用石棉网的仪器还有ad．
a．烧杯     b．蒸发皿     c．试管     d．锥形瓶
（3）为提高产品纯度，应使烧瓶C中Na₂S和Na₂SO₃恰好完全反应，则烧瓶C中Na₂S和Na₂SO₃物质的量之比为2：1．
（4）反应终止后，烧瓶C中的溶液经蒸发浓缩、冷却结晶即可析出Na₂S₂O₃•5H₂O，其中可能含有Na₂SO₃、Na₂SO₄等杂质．利用所给试剂设计实验，检测产品中是否存在Na₂SO₄，简要说明实验操作、现象和结论：取少量产品溶于足量稀盐酸、静置、取上层清液（或过滤，取滤液）、滴加BaCl₂溶液，若出现沉淀则说明含有Na₂SO₄杂质．

4．实验室制备1，2-二溴乙烷的反应原理如下：
CH₃CH₂OH$→_{170℃}^{H_{2}SO_{4}（浓））}$CH₂═CH₂
CH₂═CH₂+Br₂→BrCH₂CH₂Br
可能存在的主要副反应有：乙醇在浓硫酸的存在下在140℃脱水生成乙醚．用少量的溴和足量的乙醇制各1，2-二溴乙烷的装置如图所示：
有关数据列表如下：

	乙醇	1，2-二溴乙烷	乙醚
状态	无色液体	无色液体	无色液体
密度/g•cm-3	0.79	2.2	0.71
沸点/℃	78.5	132	34.6
熔点/℃	-130	9	-116

回答下列问题：
（1）在此装置各实验中，要尽可能迅速地把反应温度提高到170℃左右，其最主要目的是d；（填正确选项前的字母）
a．引发反应    b．加快反应速度    c．防止乙醇挥发d．减少副产物乙醚生成
（2）在装置C中应加入c，其目的是吸收反应中可能生成的酸性气体：（填正确选项前的字母）
a．水    b．浓硫酸    c．氢氧化钠溶液     d．饱和碳酸氢钠溶液
（3）判断该装置各反应已经结束的最简单方法是溴的颜色完全褪去；
（4）将1，2-二溴乙烷粗产品置于分液漏斗中加水，振荡后静置，产物应在下层（填“上”、“下”）；
（5）若产物中有少量副产物乙醚，可用蒸馏的方法除去；
（6）反应过程中应用冷水冷却装置D，其主要目的是避免溴大量挥发；但又不能过度冷却（如用冰水），其原因是产品1，2-二溴乙烷的沸点低，过度冷却会凝固而堵塞导管．