合成氣(CO和H2)是重要的化工原料，在工業(yè)生產(chǎn)中有著廣泛的應用。
（1）工業(yè)上用甲烷和水蒸氣在高溫條件下發(fā)生反應制備合成氣(CO和H2)，4g甲烷完全反應吸收51.5KJ熱量，寫該反應的熱化學方程式                          
（2）工業(yè)上常用合成氣來冶煉金屬，其中CO還原氧化鐵來冶煉生鐵方程式如下：
3CO(g)+Fe2O3(s)3CO2(g)+ 2Fe(s) △H<0
①如果上述反應在體積不變的密閉容器中發(fā)生，當反應達到平衡時，       。

A．容器中Fe2O3的質(zhì)量不隨時間而變化B．反應物不再轉化為生成物
C．n (CO) ：n (CO2) = 1：1D．容器中氣體的壓強不隨時間而變化
②在一個容積為4L的密閉容器中，1000℃時加入4mol CO(g)和足量Fe2O3(s)，反應2分鐘后達到平衡，測得此時容器內(nèi)氣體的密度為40g/L，求該時間范圍內(nèi)反應的平均反應速率υ(CO2)= ___、CO的平衡轉化率= _____、該反應的化學平衡常數(shù)K=        。

（1）CH4(g)＋H2O(g) =" CO" (g)＋3H2 (g)　△H=+206kJ?mol-1(2分)
（2）①A D(2分，少選、錯選均為0分)
② 0.375 mol/(L?min)(2分)75% (1分) 27(2分)

解析試題分析：：（1）4g甲烷完全反應吸收51.5KJ熱量，16g甲烷和水反應吸收熱量為206KJ；反應的熱化學方程式為：CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)△H=+206KJ/mol；
（2）①A中容器中Fe2O3的質(zhì)量不隨時間而變化，說明反應達到平衡，故A符合；B中平衡時，正逆反應都進行只是正反應速率和逆反應速率相同，故B不符合；C中一氧化碳和二氧化碳的物質(zhì)的量之比和起始量有關，n(CO)：n(CO2)不一定為1：1，故C不符合；D在反應是氣體體積不變的反應，平衡時容器中氣體的壓強不隨時間而變化，故D正確；
②          3CO(g)+Fe2O3(s)═3CO2(g)+2Fe(s)
起始(mol)   4                   0
變化(mol)  x                    x
平衡(mol)  4-x                   x
容器內(nèi)氣體的密度為40g/L：=40g/L計算得到x=3mol；
該時間范圍內(nèi)反應的平均反應速率υ(CO2)==0.375mol/L；
CO的平衡轉化率=×100%=75%
考點：考查熱化學方程式的書寫，蓋斯定律的計算應用，化學平衡的特征分析，利用化學平衡的三段式計算反應速率，轉化率。

練習冊系列答案
相關習題

科目：高中化學 來源： 題型：單選題

化學能與熱能、電能等能相互轉化。關于化學能與其他能量相互轉化的說法正確的是

A．化學反應中能量變化的主要原因是化學鍵的斷裂與生成
B．鋁熱反應中, 反應物的總能量比生成物的總能量低
C．圖I所示的裝置能將化學能轉變?yōu)殡娔?
D．圖II所示的反應為吸熱反應

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科目：高中化學 來源： 題型：填空題

（9分）（1）肼(N2H4)又稱聯(lián)氨，在常溫下是一種可燃性的液體，可用作火箭燃料。已知在101kPa時，1gN2H4在氧氣中完全燃燒生成氮氣和H2O，放出19.5kJ熱量(25℃時)，表示N2H4燃燒熱的熱化學方程式是____________________________________________________。
（2）肼－空氣燃料電池是一種堿性燃料電池，電解質(zhì)溶液是20%～30%的KOH溶液。肼－空氣燃料電池放電時：正極的電極反應式：__________________；負極的電極反應式：_______________。
（3）下圖是一個電解過程示意圖。

①鋅片上發(fā)生的電極反應式是：_____________________________。
②假設使用肼－空氣燃料電池作為該過程中的電源，銅片質(zhì)量變化為128g，則肼－空氣燃料電池理論上消耗標準狀況下的空氣________L(假設空氣中氧氣體積分數(shù)為20%)。

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科目：高中化學 來源： 題型：填空題

（5分）某實驗小組同學進行如下實驗，以探究化學反應中的能量變化。

（1）實驗表明：①中的溫度降低，由此判斷氫氧化鋇晶體與氯化銨晶體反應是____________（填“吸熱”或“放熱”）反應。
（2）實驗②中，該小組同學在燒杯中加入5 mL 1.0 mol/L鹽酸，再放入用砂紙打磨過的鋁條，觀察產(chǎn)生H2的速率，如圖A所示，該反應是____________（填“吸熱”或“放熱”）反應，其能量變化可用下圖中的____________（填“B”或“C”）表示。

圖A中0一tl段化學反應速率變化的原因是_________________________________。

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科目：高中化學 來源： 題型：填空題

（16分）工業(yè)上可用煤制天然氣，生產(chǎn)過程中有多種途徑生成CH4。
（1）寫出CO2與H2反應生成CH4和H2O的熱化學方程式                     。
已知： ① CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)    ΔH＝－41kJ·mol－1 
② C(s)+2H2(g)CH4(g)           ΔH＝－73kJ·mol－1
③ 2CO(g)C(s)+CO2(g)          ΔH＝－171kJ·mol－1
（2）另一生成CH4的途徑是CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g)。其他條件相同時，H2的平衡轉化率在不同壓強下隨溫度的變化如圖所示。

①該反應的△H     0（填“＜”、“＝”或“＞”）。
②實際生產(chǎn)中采用圖中M點而不是N點對應的反應條件，運用化學反應速率和平衡知識，同時考慮生產(chǎn)實際，說明選擇該反應條件的理由________________________。
③某溫度下，將0.1 mol CO和0.3 mol H2充入10L的密閉容器內(nèi)發(fā)生反應CO(g)+3H2(g) CH4(g)+H2O(g)，平衡時H2的轉化率為80%，求此溫度下該反應的平衡常數(shù)K。（寫出計算過程，計算結果保留兩位有效數(shù)字）

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科目：高中化學 來源： 題型：填空題

（1）已知:H2(g)+O2(g)H2O(g),反應過程中能量變化如圖所示，則:

①試寫出a、b、c分別代表的意義：
a　                                                            ; 
b　                                                           ; 
c　                                                           。 
②該反應是           反應(填“吸熱”或“放熱”),ΔH        0(填“>”或“<”)。
（2）發(fā)射“天宮”一號的火箭使用的推進劑是液氫和液氧,這種推進劑的優(yōu)點是　　　　　　　,　　　　　　　　　　　。(請寫兩條) 
（3）已知:H2(g)+O2(g)=H2O(l)　ΔH="-285.8" kJ·mol-1
H2(g)==H2(l)　ΔH="-0.92" kJ·mol-1
O2(g)==O2(l)　ΔH="-6.84" kJ·mol-1
H2O(l)=H2O(g)　ΔH="+44.0" kJ·mol-1
請寫出液氫和液氧生成氣態(tài)水的熱化學方程式:                             。

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科目：高中化學 來源： 題型：填空題

（15分）二甲醚（DME）和甲醇是21世紀應用最廣泛的兩種清潔燃料，目前工業(yè)上均可由合成氣在特定催化劑作用下制得。
（1）由合成氣制備二甲醚的主要原理如下：
已知：①CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)            △H1＝－90.7 kJ·mol－1
②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)     △H2＝－23.5 kJ·mol－1
③CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)        △H3＝－41.2 kJ·mol－1
則反應3H2(g)＋3CO(g)CH3OCH3(g)＋CO2(g)的△H＝      kJ·mol-1。
（2）將合成氣以n(H2)/n(CO)=2通入1 L的反應器中，一定條件下發(fā)生反應：
4H2(g)+2CO(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)，其中CO的平衡轉化率隨溫度、壓強變化關系如圖所示：

①該反應的平衡常數(shù)表達式為       ；P1、P2、P3由大到小的順序為       。
②若反應在P3和316℃時，起始時n(H2)/n(CO)=3，則達到平衡時，CO的轉化率     50％（填“大于”、“小于”或“等于”)。
（3）由合成氣合成甲醇的反應的溫度與平衡常數(shù)（K）的關系如表數(shù)據(jù)，


250℃時，將2 molCO和6 molH2充入2L的密閉容器中發(fā)生反應，反應時間與物質(zhì)濃度的關系如圖所示，則前10分鐘內(nèi)，氫氣的平均反應速率為     ；若15分鐘時，只改變溫度一個條件，假設在20分鐘時達到新平衡，氫氣的轉化率為33.3%，此時溫度為      （從上表中選），請在圖中畫出15—25分鐘c (CH3OH)的變化曲線。
（4）利用甲醇液相脫水也可制備二甲醚，原理是：CH3OH +H2SO4→CH3HSO4+H2O，CH3HSO4+CH3OH→CH3OCH3+H2SO4。與合成氣制備二甲醚比較，該工藝的優(yōu)點是反應溫度低，轉化率高，其缺點是        。

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科目：高中化學 來源： 題型：填空題

隨著科學技術的進步，人們研制了多種甲醇質(zhì)子交換膜燃料電池，以滿足不同的需求。
（1）有一類甲醇質(zhì)子交換膜燃料電池，需將甲醇蒸氣轉化為氫氣，兩種反應原理是
A、CH3OH(g)＋H2O(g)＝CO2(g)＋3H2(g)        ΔH＝＋49.0kJ/mol
B、CH3OH(g)＋3/2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(g)     ΔH＝－192.9kJ/mol
又知H2O(l)＝H2O(g)  ΔH＝＋44 kJ/mol，請寫出32g的CH3OH(g)完全燃燒生成液態(tài)水的熱化學方程式                                  。
（2）下圖是某筆記本電腦用甲醇質(zhì)子交換膜燃料電池的結構示意圖。甲醇在催化劑作用下提供質(zhì)子和電子，電子經(jīng)外電路、質(zhì)子經(jīng)內(nèi)電路到達另一極與氧氣反應，電池總反應為：2CH3OH＋3O2＝2CO2＋4H2O。則c電極是        （填“正極”或“負極”），
c電極上發(fā)生的電極反應式是                     。

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科目：高中化學 來源： 題型：填空題

下圖是紅磷P（s）和Cl2反應生成（圖中的表示生成1mol產(chǎn)物的數(shù)據(jù)）。根據(jù)下圖回答下列問題：

（1）的熱化學方程式為                                 。
（2）=        KJ·mol-1
（3）研究表明，化學反應的能量變化（△H）與反應物和生成物的鍵能有關。鍵能可以簡單地理解為斷開1mol化學鍵時所需吸收的能量，表1所列是部分化學鍵的鍵能數(shù)據(jù)。
表1部分化學鍵的鍵能數(shù)據(jù)

化學鍵
P-P
P-O
O=O
P=O
鍵能/（kJ·mol-1）
198
360
498
x
 
已知1mol白磷（結構如下圖所示，分子式為P4）完全燃燒生成P4O10（結構如下圖）放出2982KJ熱量，則表中：x=         。
 （P4O10）

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