已知H2(g)、CO(g)和CH3OH(l)的燃烧热分别为285.8 kJ·mol－1、283.0 kJ·mol－1和726.5 kJ·mol－1。请回答下列问

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已知H₂(g)、CO(g)和CH₃OH(l)的燃烧热分别为285.8 kJ·mol^－1、283.0 kJ·mol^－1和726.5 kJ·mol^－1。请回答下列问题。
(1)用太阳能分解5 mol液态水消耗的能量是     kJ。
(2)液态甲醇不完全燃烧生成一氧化碳气体和液态水的热化学方程式为            。
(3)在以甲醇为燃料的燃料电池中，电解质溶液为酸性，则正极的电极反应式为                                                                       。
理想状态下，该燃料电池消耗2 mol甲醇所能产生的最大电能为1 404.2 kJ，则该燃料电池的理论效率为     。(燃料电池的理论效率是指电池所产生的最大电能与燃料电池反应所能释放的全部能量之比)

答案

(1)1 429
(2)CH₃OH(l)＋O₂(g)=CO(g)＋2H₂O(l) ΔH＝－443.5 kJ·mol^－1
(3)O₂＋4e^－＋4H^＋=2H₂O　96.6%

解析

(1)根据能量守恒定律可知分解5 mol液态水消耗的能量与生成5 mol液态水放出的能量相等，285.8 kJ·mol^－1×5 mol＝1 429 kJ。
(2)2CO(g)＋O₂(g)=2CO₂(g)　ΔH＝－566.0 kJ·mol^－1　①
2CH₃OH(l)＋3O₂(g)=2CO₂(g)＋4H₂O(l) ΔH＝－1 453.0 kJ·mol^－1　②
根据盖斯定律(②－①)÷2得：CH₃OH(l)＋O₂(g)=CO(g)＋2H₂O(l)　ΔH＝－443.5 kJ·mol^－1。
(3)甲醇燃料电池的正极反应物为O₂，酸性条件下生成H₂O：O₂＋4e^－＋4H^＋=2H₂O。2 mol甲醇完全燃烧放出的热量为1 453.0 kJ，故该电池的理论效率为1 404.2 kJ÷1 453.0 kJ×100%＝96.6%。

举一反三

当前环境问题是一个全球重视的问题，引起环境问题的气体常见的有温室气体CO₂、
污染性气体NO_x、SO_x等。如果对这些气体加以利用就可以成为重要的能源，既解决了对环境的污染，又解决了部分能源危机问题。
(1)二氧化碳是地球温室效应的罪魁祸首，目前人们处理二氧化碳的方法之一是使其与氢气反应合成甲醇，甲醇是汽车燃料电池的重要燃料。CO₂与H₂反应制备CH₃OH和H₂O的化学方程式为
(2)在高温下一氧化碳可将二氧化硫还原为单质硫。
已知：
①C(s)＋O₂(g)=CO₂(g)ΔH₁＝－393.5 kJ·mol^－1
②CO₂(g)＋C(s)=2CO(g)ΔH₂＝＋172.5 kJ·mol^－1
③S(s)＋O₂(g)=SO₂(g)ΔH₃＝－296.0 kJ·mol^－1
请写出CO与SO₂反应的热化学方程式                                      。
(3)硝酸厂常用催化还原方法处理尾气。CH₄在催化条件下可以将NO₂还原为N₂。
已知：CH₄(g)＋2O₂(g)=CO₂(g)＋2H₂O(g)ΔH＝－889.6 kJ·mol^－1①
N₂(g)＋2O₂(g)=2NO₂(g)ΔH＝＋67.7 kJ·mol^－1②
则CH₄还原NO₂生成水蒸气和氮气的热化学方程式是                                 。

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2013年初，全国各地多个城市都遭遇“十面霾伏”，造成“阴霾天”的主要根源之一是汽车尾气和燃煤尾气排放出来的固体小颗粒。
汽车尾气净化的主要原理为：2NO(g)+2CO(g)

2CO₂+N₂。在密闭容器中发生该反应时，c(CO₂)随温度(T)、催化剂的表面积(S)和时间(t)的变化曲线如下图所示。据此判断：

（1）该反应为反应(填“放热”或“吸热”）：在T₂温度下，0~2s内的平均反应速率：v(N₂)= ；（2）当固体催化剂的质量一定时，增大其表面积可提高化学反应速率。若催化剂的表面积S₁>S₂，在答题卡上画出 c(CO₂)在T₁、S₂条件下达到平衡过程中的变化曲线。
（3）某科研机构，在t₁℃下，体积恒定的密闭容器中，用气体传感器测得了不同时间的NO和CO的浓度（具体数据见下表，CO₂和N₂的起始浓度为0）。

时间/s	0	1	2	3	4	5
c(NO)/xl0^-4mol L^-1	10．0	4．50	2．50	1．50	1．00	1．00
c(CO)/xl0^-3mol L^-1	3．60	3．05	2．85	2．75	2．70	2．70

t₁℃时该反应的平衡常数K= ，平衡时NO的体积分数为。
（4）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）。（下图中v_正、K、n、m分别表示正反应速率、平衡常数、物质的量和质量）

（5）煤燃烧产生的烟气也含氮的氧化物，用CH₄催化还原NO_X可以消除氮氧化物的污染。
已知：CH₄(g)+2NO₂(g) = N₂ (g)+CO₂ (g)+2H₂O(g) △H=-867．0kJ • mol^-1
2NO₂ (g)

N₂O₄ (g)                   △H=-56．9kJ • mol^-1
H₂O(g) = H₂O(l)                          △H=-44．0kJ • mol^-1
写出CH₄催化还原N₂O₄ (g)生成N₂ (g)、CO₂ (g)和H₂O(l)的热化学方程式           。

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目前，“低碳经济”备受关注，CO₂的产生及有效开发利用成为科学家研究的重要课题。试运用所学知识，解决下列问题：
（1）已知某反应的平衡表达式为：

它所对应的化学反应为：__ ___
（2）—定条件下，将C(s)和H₂O(g)分别加入甲、乙两个密闭容器中，发生（1）中反应：其相关数据如下表所示：

容器	容积/L	温度/℃	起始量/mol		平衡量/mol[	达到平衡所需时间/min
容器	容积/L	温度/℃	C(s)	H₂O(g)	H₂(g)	达到平衡所需时间/min
甲	2	T₁	2	4	3.2	8
乙	1	T₂	1	2	1,2	3

①T₁⁰C时，该反应的平衡常数K=_______
②乙容器中，当反应进行到1.5min时，H₂O(g)的物质的量浓度_______ (填选项字母）。
A．="0.8" mol·L^-1    B．=1.4 mol·L^-1    C．<1.4 mol·L^-1    D．>1.4 mol·L^-1
③丙容器的容积为1L，T₁℃时，按下列配比充入C(s)、H₂O(g)、CO₂(g)和H₂(g)，达到平   衡时各气体的体积分数与甲容器完全相同的是_______(填选项字母）。
A.0.6 mol、1.0 mol、0.5 mol、1.0 mol
B． 0.6 mol、2.0 mol、0 mol、0 mol
C.1.0 mol、2.0 mol、1.0 mol、2.0 mol
D． 0.25 mol、0.5 mol、0.75 mol、1.5 mol
（3）在一定条件下，科学家利用从烟道气中分离出CO₂与太阳能电池电解水产生的H₂合成甲醇，已知CH₃OH、H₂的燃烧热分别为：△H＝－725.5kJ/mol、△H＝－285.8kJ/mol，写出工业上以CO₂、H₂合成CH₃OH的热化学方程式：                              。
（4）将燃煤废气中的CO₂转化为甲醚的反应原理为：
2CO₂(g）+ 6H₂(g）

CH₃OCH₃(g）+ 3H₂O(g)
已知一定压强下，该反应在不同温度、不同投料比时，CO₂的转化率见下表：

投料比[n(H₂）/ n(CO₂)]	500 K	600 K	700 K	800 K
1.5	45%	33%	20%	12%
2.0	60%	43%	28%	15%
3.0	83%	62%	37%	22%

①该反应的焓变△H 0，熵变△S___0（填＞、＜或＝）。
②用甲醚作为燃料电池原料，在碱性介质中该电池负极的电极反应式。若以1.12 L·min^-1（标准状况）的速率向该电池中通入甲醚（沸点为-24.9 ℃），用该电池电解500 mL 2 mol·L^-1CuSO₄溶液，通电0.50 min后，理论上可析出金属铜 g。

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节能减排是当今社会的热门话题，研发混合动力汽车对于中国汽车业的未来具有重要的战略意义。混合动力汽车持续工作时间长，动力性好的优点，无污染、低噪声的好处，汽车的热效率可提高10%以上，废气排放可改善30%以上，某种混合动力汽车的动力系统由“1．6L汽油机十自动变速器十20kW十200V镍氢电池”组成。
①混合动力汽车所用的燃料之一是乙醇，lg乙醇完全燃烧生成CO₂气体和液态H₂O放出30.0kJ热量，写出乙醇燃烧的燃烧热的热化学方程式。

②镍氢电池的使用可以减少对环境的污染，它采用储氢金属为负极，碱液NaOH为电解液，镍氢电池充电时发生反应。其放电时的正极的电极反应方程式为。
③常温下，同浓度的Na₂CO₃溶液和NaHCO₃溶液的pH都大于7，两者中哪种的pH更大，其原因是。0．1mol·L^－1Na₂CO₃中阴离子浓度大小关系是，向0．1mol·L^－1NaHCO₃溶液中滴入少量氢氧化钡溶液，则发生反应的离子方程式为：。
（2）二氧化锰、锌是制备干电池的重要原料，工业上用软锰矿（含MnO₂）和闪锌矿（含ZnS）
联合生产二氧化锰、锌的工艺如下：

①操作Ⅰ需要的玻璃仪器是      。
②软锰矿（含MnO₂）和闪锌矿与硫酸反应的化学方程式为       ，上述电解过程中，当阴极生成6．5g B时阳极生成的MnO₂的质量为      。
③利用铝热反应原理，可以从软锰矿中提取锰，发生的化学方程式为      。

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在一定条件下，CO和CH₄燃烧的热化学方程式分别为：
2CO(g)+O₂(g)=2CO₂(g), △H= -566kJ·mol^-1
CH₄(g)+2O₂(g)=CO₂(g)+2H₂O(l), △H= -890kJ·mol^-1
由1 mol CO和3 mol CH₄组成的混和气体在上述条件下完全燃烧时，释放的热量为（）

A．2912 kJ

B．2953 kJ

C．3236 kJ

D．3867 kJ

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