组卷网 > 高中化学综合库 > 化学反应原理 > 化学反应的热效应 > 化学反应热的计算 > 盖斯定律及其有关计算 > 盖斯定律与热化学方程式
题型:解答题-原理综合题 难度:0.65 引用次数:70 题号:17420242
北京冬奥会上采用二氧化碳跨临界制冰,使人们再次看到了二氧化碳综合化利用的巨大前景。
(1)国际空间站处理CO2的一个重要方法是将CO2还原,所涉及的反应方程式为:CO2 (g) +4H2(g) CH4(g)+2H2O(g) △H
①已知H2的燃烧热△H1= - 285. 8 kJ·mol-1,CH4的燃烧热△H2= - 890.3 kJ·mol-1,H2O(g)=H2O(l) △H3= -44 kJ·mol-1,则上述反应的△H=_______ kJ·mol-1
②相同温度时,上述反应在不同起始浓度下分别达到平衡,各物质的平衡浓度如下表:
c(CO2)/mol·L-1c(H2)/ mol·L-1c(CH4)/ mol·L-1c(H2O)/ mol·L-1
平衡Iabcd
平衡IImnxy

a、b、c、d与m、n、x、y之间的关系式为_______
(2)二氧化碳加氢合成甲醇是人工合成淀粉的重要步骤之一,涉及的主要反应如下:
I.CO2(g) + 3H2(g)CH3OH(g)+ H2O(g) △H= -49.5 kJ·mol-1
II.CO(g) +2H2 (g) CH3OH(g) △H= -90.4 kJ·mol-1
III.CO2(g)+ H2(g) CO(g)+ H2O(g) △H=+40.9 kJ·mol-1
①设 为相对压力平衡常数,是用相对分压(气体分压除以100kPa)代替浓度计算的平衡常数。如下图为反应_______(填“II”或“III”)的lg随示 (n>m)的变化关系。

②在上图中n点对应温度下、原料组成为n(CO2): n(H2)=1:3、初始总压为100 kPa的恒容密闭容器中进行反应,体系达到平衡时CO的分压为10kPa,CH3OH的分压为9kPa,H2的平衡转化率为_______
(3)在催化剂的作用下,二氧化碳还可以和氢气发生反应生成甲烷和低级烯烃CnH2n(n=2~4)。其它条件一定时,反应温度对CO2转化率CH4选择性、CnH2n选择性的影响如图所示,从生产低级烯烃的角度考虑,最合适的反应温度是_______。资料显示原料气中>1时,随着的增大,低级烯烃的选择性会逐渐降低,但氢气的总转化率不发生明显变化,原因可能是_______

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【推荐1】每到冬季,雾霾天气肆虐京津冀等地区。其中,燃煤和汽车尾气是造成空气污染的原因之一。
(l)汽车尾气净化的主要原理为:2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g)△H<0。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)。
   
(2)直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题。煤燃烧产生的烟气含氮的氧化物,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 kJ/mol ①
2NO2(g)⇌N2O4(g) △H=-56.9 kJ/mol ②
H2O(g)=H2O(l) △H=-44.0 kJ/mol ③
写出CH4催化还原N2O4(g)生成N2和H2O(l)的热化学方程式__________________
(3)甲烷燃料电池可以提升能量利用率。
①碱性介质中甲烷燃料电池的负极反应式_________________________
②如果电路上有0.1mol电子通过,理论上消耗标准状况下氧气的体积为_______
(4)已知燃料电池的比能量与单位质量的燃料失去的电子数成正比。理论上,氢气、甲烷、甲醇燃料电池的比能量从大到小的顺序是_________
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【推荐2】氮的氧化物的催化还原是环保研究热点。
(1)常在催化条件下用还原来消除氮氧化物的污染。已知:a、b都大于0。
   
   
   ___________(用含a、b的代数式表示)
(2)铜还原NO生成可将NO转化为无污染物质:   。向恒容密闭容器中充入NO和足量Cu,发生上述反应。
①达到平衡后,升高温度,NO的正反应速率___________(填“大于”“小于”或“等于”)NO的逆反应速率。
②达到平衡后,增大Cu的质量,平衡___________(填“向左”“向右”或“不”)移动。
(3)CO还原NO的反应为   。向体积均为的甲、乙两个恒容密闭容器中分别充入,分别在绝热、恒温条件下发生上述反应。两反应体系中的压强随时间的变化曲线如图所示。

___________0(填“>”“<”或“=”)。乙容器在___________(填“绝热”或“恒温”)条件下进行。
②CO的转化率:a___________b(填“>”“<”或“=”),判断依据是___________
③a点___________。b点平衡常数K___________a点浓度商Q(填“>”“<”或“=”)。
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【推荐3】(Ⅰ)丙烷是一种优良的燃料。试回答下列问题:
(1)已知丙烷完全燃烧生成CO2和1 mol H2O(l)放出553.75kJ的热量,写出表示丙烷标准燃烧热的热化学方程式:_____________
(2)二甲醚(CH3OCH3)是一种新型燃料,应用前景广阔。1 mol 二甲醚完全燃烧生成CO2和液态水放出1 455 kJ的热量。若1 mol丙烷和二甲醚的混合气体完全燃烧生成CO2和液态水共放出1 645 kJ的热量,则混合气体中,丙烷和二甲醚的物质的量之比为________
(Ⅱ)CH4、H2、C都是优质的能源物质,它们燃烧的热化学方程式为:
①CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)   ΔH=-890.3 kJ·mol1
②2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ·mol1
③C(s)+O2(g)=CO2(g)     ΔH=-393.5 kJ·mol1
(1)在深海中存在一种甲烷细菌,它们依靠酶使甲烷与O2作用产生的能量存活,甲烷细菌使1 mol甲烷生成CO2气体与液态水,放出的能量____________(填“>”“<”或“=”)890.3 kJ。
(2)甲烷与CO2可用于合成合成气(主要成分是一氧化碳和氢气):CH4+CO2=2CO+2H2,1 g CH4完全反应可释放15.46 kJ的热量,则:
①能表示该反应过程中能量变化的是____________(填字母)。

②若将物质的量均为1 mol的CH4与CO2充入某恒容密闭容器中,体系放出的热量随着时间的变化如图所示,则CH4的转化率为____________(用小数表示,保留2位小数)。

(3)C(s)与H2(g)不反应,所以C(s)+2H2(g)=CH4(g)的反应热无法直接测量,但通过上述反应可求出C(s)+2H2(g)=CH4(g) 的反应热ΔH____________
(4)目前对于上述三种物质的研究是燃料研究的重点,下列关于上述三种物质的研究方向中可行的是_______________(填字母)。
A.寻找优质催化剂,使CO2与H2O反应生成CH4与O2,并放出热量
B.寻找优质催化剂,在常温常压下使CO2分解生成碳与O2
C.寻找优质催化剂,利用太阳能使大气中的CO2与海底开采的CH4合成合成气(CO、H2)
D.将固态碳合成为C60,以C60作为燃料
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