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(12分)利用光能和光催化剂,可将CO2和H2O(g)转化为CH4和O2。紫外光...

(12分)利用光能和光催化剂,可将CO2和H2O(g)转化为CH4和O2。紫外光照射时,在不同催化剂(I,II,III)作用下,CH4产量随光照时间的变化如图所示。               

说明: 6ec8aac122bd4f6e

(1)在0-15小时内,CH4的平均生成速率 vⅠ、vⅡ和v Ⅲ 从大到小的顺序为        

反应开始后的30小时内,在第       种催化剂的作用下,收集的CH4最多。

(2)将所得CH4与H2O(g)通入聚焦太阳能反应器,发生反应:CH4(g)+H2O(g)说明: 6ec8aac122bd4f6eCO(g)+3H2(g),该反应的△H=+206 kJ•mol-1

①在答题卡的坐标图中,画出反应过程中体系的能量变化图(进行必要的标注)

②将等物质的量的CH4和H2O(g)充入1L恒容密闭容器,某温度下反应达到平衡,平衡常数K=27,此时测得CO的物质的量为0.10mol,求CH4的平衡转化率(计算结果保留两位有效数字)。

(3)已知CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) H= -890kJ·mol-1,现有甲烷和一氧化碳的混合气体共0.75mol,完全燃烧后生成气态二氧化碳和18g液态水,并放出515kJ热量,请写出一氧化碳燃烧的热化学方程式__________________                                         

 

(共12分) (1)vⅡ>vⅠ>vⅢ(2分)    Ⅲ(2分) (2)①(2分)图略,划出正确能量变化1分,标出反应热1分 ②设开始时通入CO和H2(g) 的物质的量浓度分别为a CH4 (g)+H2O(g)  CO(g)+3H2(g) 开始物质的量浓度(mol/L)      a      a          0      0 转化物质的量浓度(mol/L)     0.1     0.1         0.1    0.3 平衡物质的量浓度(mol/L)   a-0.1    a-0.1        0.1    0.1       (2分) 因为 K==                   = 27,      所以得a=0.11mol/L(1分) CO的转化率==91%(1分) (3)CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)    △H=―280kJ/mol  (2分) 【解析】略
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考点分析:
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(4分)盖斯定律在生产和科学研究中有很重要的意义。有些反应的反应热虽然无法直接测得,但可通过间接的方法测定。现根据下列3个热化学反应方程式:

Fe2O3(s)+3CO(g)= 2Fe(s)+3CO2(g)        △H= ―24.8kJ/mol

3Fe2O3(s)+ CO(g)=2Fe3O4(s)+ CO2(g)      △H= ―47.2kJ/mol

Fe3O4(s)+CO(g)=3FeO(s)+CO2(g)         △H= +640.5kJ/mol

写出CO气体还原FeO固体得到Fe固体和CO2气体的热化学反应方程式:

________________                                                           

 

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(8分)甲醛是一种重要的化工产品,可利用甲醇催化脱氢制备气态甲醛。甲醛与气态甲醇转化的能量关系如图所示:

说明: 6ec8aac122bd4f6e

(1)甲醇催化脱氢转化为甲醛的反应是    (填“吸热”或“放热”)反应.

(2)过程Ⅰ与过程Ⅱ的反应热是否相同?    ,理由是                           

(3)合成甲醇的主要反应为:CO(g)+2H2(g)说明: 6ec8aac122bd4f6e CH3OH(g) △H<0,其化学平衡常数K和温度T的关系如下表所示:

T/℃

T1

T2

T3

K

1/1000

1/40

25

 

 

 

T1、T2、T3的大小关系为                         

 

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根据热化学方程S ( s ) + O2 ( g ) = SO2 ( g )  △H = -297.23 kJ/mol (反应在25℃,101kPa下发生)分析下列说法正确的是

A.根据热化学方程式,燃烧1mol S放出的热量为297.23 kJ

B.形成1 mol SO2 的化学键所释放的总能量大于断裂 1 mol S ( s )和 1mol O2 ( g )的化学键所吸收的总能量

C.S ( g ) + O2 ( g ) = SO2 ( g )  △H =-Q kJ/mol   则Q>297.23

D.S ( g ) + O2 ( g ) = SO2 ( g )  △H =-Q kJ/mol   则Q<297.23

 

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在一可变容积的密闭容器中进行反应:C(s) + H2O(g)说明: 6ec8aac122bd4f6eCO(g) + H2(g),下列条件的改变对反应速率几乎无影响的是

A.增加C的量

B.将容器的体积缩小一半

C.保持体积不变,充入N2,使体系的压强增大

D.保持压强不变,充入N2,使容器的体积变大

 

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以NA代表阿伏加德罗常数,则关于热化学方程式 C2H2 ( g ) +5/2O2 ( g ) = 2CO2 ( g )+H2O ( l )   △H = —1300kJ / mol 的说法中,正确的是

A. 当10 NA个电子转移时,该反应放出1300kJ的能量

B. 当1 NA个水分子生成且为液体时,吸收1300kJ的能量

C. 当2 NA个碳氧共用电子对生成时,放出1300kJ的能量

D. 当8 NA个碳氧共用电子对生成时,放出1300kJ的能量

 

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