时间:2017-03-05 16:01:48
1、填空题 (16分)氢是一种重要的非金属元素.氢的单质及其化合物在科学研究和工业生产中有着广泛而重要的作用。
（1）NaH是一种生氢剂，NaH与H2O反应放出H2.NaH含有的化学键为________(填“离子键”或“共价键”)，NaH与H2O反应的化学方程式为________________.
（2）写出实验室用锌与稀硫酸反应制取H2的离子方程式:_________.图中三根曲线表示锌、铝、铁分别与稀硫酸反应时金属质量与H2体积的关系,其中能表示铝的是________(填“a”“b”或“c”).
（3）金属-有机框架物(MOFs)储氢材料是由金属氧化物团簇通过有机高分子链组装形成的晶态材料.MOFs储氢材料比表面积大,空隙率高,储氢容量大,其储氢和放氢的原理可表示为MOFs(s)+nH2(g)
(H2)nMOFs(s),ΔH<0,则储氢时的适宜条件为________(填字母).
A．低温低压
B．低温高压
C．高温低压
D．高温高压
（4）某硝酸厂处理尾气中的NO的方法是用H2将NO还原为N2.
已知:H2还原NO生成氮气和水蒸气的热化学方程式是_________________________.
（5）一定条件下,用H2将二氧化碳转化为甲烷的反应如下:
CO2(g) + 4H2(g)
CH4(g) + 2H2O(g)
向一容积为2 L的恒容密闭容器中充入一定量的CO2和H2,在300℃时发生上述反应,10 min后达到平衡时各物质的浓度分别为: CO2为0.2 mol·L-1, H2为0.8 mol·L-1, CH4为0.8 mol·L-1, H2O为1.6 mol·L-1.
①0～10 min内v(H2)=_______________.
②300℃时上述反应的平衡常数K=___________,若200℃时该反应的平衡常数K=64.8,则该反应的ΔH__________(填“>”或“<”)0.
2、计算题 除去杂质后的水煤气主要含H2、CO，是理想的合成甲醇的原料气。
（1）生产水煤气过程中有以下反应：①C(s)+CO2(g)
2CO(g) △H1；
②CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g) △H2；③C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) △H3；
上述反应△H3与△H1、△H2之间的关系为 。
（2）将CH4转化成CO，工业上常采用催化转化技术，其反应原理为：2CH4(g)＋3O2(g)
4CO(g)＋4H2O(g) △H=－1038kJ/mol。工业上要选择合适的催化剂，分别对X、Y、Z三种催化剂进行如下实验（其他条件相同）：
①X在750℃时催化效率最高，能使正反应速率加快约3×105倍；
②Y在600℃时催化效率最高，能使正反应速率加快约3×105倍；
③Z在440℃时催化效率最高，能使逆反应速率加快约1×106倍；
根据上述信息，你认为在生产中应该选择的适宜催化剂是 （填“X”或“Y”或“Z”），选择的理由是 ；
（3）请在答题卡中，画出（2）中反应在有催化剂与无催化剂两种情况下反应过程中体系能量变化示意图，并进行必要标注。
（4）合成气合成甲醇的主要反应是：2H2(g)+CO(g)CH3OH(g) △H=－90.8kJ·mol－1，T℃下此反应的平衡常数为160。
此温度下，在密闭容器中开始只加入CO、H2，反应10min后测得各组分的浓度如下：
| 物质 | H2 | CO | CH3OH |
| 浓度/（mol·L－1） | 0.20 | 0.10 | 0.40 |
3、选择题 已知铝与O2、O3在一定条件下均能反应，且都生成Al2O3。反应的热化学方程式如下：
4Al（s）+ 3O2（g）===2Al2O3（s）；△H=－Q1 kJ/mol
4Al（s）+ 2O3（g）===2Al2O3（s）；△H=－Q2 kJ/mol。Q1、Q2均大于0，且Q1＜Q2，下列说法正确的组合是（ ）
①上述两个反应均为吸热反应；
②4mol固态Al和3mol气态O2所具有的总能量大于2mol固态Al2O3所具有的能量；
③等质量的O2、O3，O2的能量高； ④等物质的量的O2、O3，O3的能量高；
⑤由O2生成O3的反应为放热反应； ⑥由O2生成O3的反应为吸热反应；
①②④ B．②④⑥ C．②③⑤ D．③④⑥
4、填空题 （14分）丙烷在燃烧时能放出大量的热，它也是液化石油气的主要成分，作为能源应用于人们的日常生产和生活。
已知：
（1）反应
（2）现有1mol C3H8在不足量的氧气里燃烧，生成1mol CO和2mol CO2以及气态水，将所有的产物通入一个固定体积为1L的密闭容器中，在一定条件下发生如下可逆反应：
①下列事实能说明该反应达到平衡的是
a．体系中的压强不发生变化
b．
c．混合气体的平均相对分子质．量不发生变化
d．CO2的浓度不再反生变化
②5min后体系达到平衡，经测定，H2为0．8mol，则v(H2)= 。
③向平衡体系中充入少量CO则平衡常数___ _（填“增大”、“减小”或“不变”）。
（3）依据（1）中的反应可以设计一种新型燃料电池，一极通入空气，另一极通入丙烷气体；燃料电池内部是熔融的掺杂着氧化钇（Y2O3）的氧化锆（ZrO2）晶体，在其内部可以传导O2—。在电池内部O2—由__ __极移向___ _极（填“正”或“负”）；电池的正极电极反应式为 。
（4）用上述燃料电池用惰性电极电解足量Mg（NO3）2和NaCl的混合溶液。电解开始后阴极的现象为____ 。
5、填空题 （10分）科学家利用太阳能分解水生成的氢气在催化剂作用下与二氧化碳反应生成甲醇和水，并开发出直接以甲醇为燃料的燃料电池。已知H2（g）、CO（g）和CH3OH（l）的热值分别为143kJ· g-1、10kJ·g-1和23kJ·g-1。请回答下列问题：
（1）甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为_ ______；
(2)在直接以甲醇为燃料电池中，电解质溶液为碱性，负极的反应式为_____ , 总反应式 。
（3）在350℃时，保持温度不变，将1molCO2和3molH2充入一密闭恒容器中，充分反应生成甲醇蒸汽和水蒸气达到平衡后，若CO2转化率为a,则容器内的压强与起始压强之比为______；若350℃时，保持温度不变，将1molCO2和3molH2充入一密闭恒压器中，充分反应达到平衡后，若CO2转化率为b,则a b（用“＞、＝、＜”表示）