(15分)能源短缺是人类面临的重大问题。甲醇是一种可再生能源.具有广泛的开发和应用前景。因此甲醇被称为21世纪的新型燃料。(1)已知在常温常压下:①2CH3OH

(15分)能源短缺是人类面临的重大问题。甲醇是一种可再生能源.具有广泛的开发和应用前景。因此甲醇被称为21世纪的新型燃料。(1)已知在常温常压下:①2CH3OH

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(15分)能源短缺是人类面临的重大问题。甲醇是一种可再生能源.具有广泛的开发和应用前景。因此甲醇被称为21世纪的新型燃料。
(1)已知在常温常压下:
①2CH3OH(I)十3O2(g)      2CO2(g)+4H2O(g) △H= _1275.6 kJ·mol—1
②H2O(I) ="==" H2O(g)     △H="+" 44.0 kJ.mol-1
写出表示甲醇燃烧热的热化学方程式                              (2分).
(2)工业上一般采用下列两种反应合成甲醇:
反应A:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H1
反应B:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)  △H2
取五份等体积CO2和H2的混合气体(物质的量之比均为1∶3),分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中,发生上述反应,反应相同时间后,测得甲醇的体积分数φ(CH3OH)与反应温度T的关系曲线如下图所示,则上述CO2转化为甲醇的反应的△H1________0(填“>”、“<”或“=”)。(2分)

②对于反应A,若容器容积不变,下列措施可增加甲醇产率的是       (2分)。
A.升高温度B.增加CO2的量
C.充入He,使体系总压强增大D.按原比例再充入CO2和H2
③某温度下,将4mol CO和12mol H2,充人2L的密闭容器中,充分反应,达到平衡后,测得c(CO) ="0.5" mol·L—1,,则该温度下该反应的平衡常数为           (2分)。
④.某种甲醇—空气燃料电池是采用铂作为电极,稀硫酸作电解质溶液。其工作时负极的电极反应式可表示为______________________                     (2分)
(3)对燃煤烟气中的SO2、NO2设物质的量之比为1∶1,与一定量的氨气、空气反应,生成硫酸铵和硝酸铵的混合物作为副产品化肥。,则该反应的化学方程式为________。(3分)(4)在一定物质的量浓度的硝酸铵溶液中滴加适量的NaOH溶液,使溶液的pH=7,则
溶液中c(Na+)+c(H+)_____ c(NO3-)+c(OH-)(填写“>”“=”或“<”)(2分)
答案
(1)CH3OH(l)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=-725.8 kJ·mol—1
(2)①< ②BD  ③0.33  ④CH3OH-6e+H2O=6H+CO2
(3)12NH3+3O2+4SO2+4NO2+6H2O=4(NH4)2SO4+4NH4NO3
(4)<
解析
(1)燃烧热是在一定条件下1mol可燃物完全烧热生成稳定的氧化物是放出的能量。(①-②)/2的CH3OH(l)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=-725.8 kJ·mol—1
(2)根据图像可知随着温度的升高,甲醇的含量逐渐增大,但当达到一定温度时反而降低,说明温度升高平衡向逆反应方向移动,过正反应是放热反应。反应A是体积减小的放热的可逆反应,高温不利于生成甲醇,充入He,使体系总压强增大但反应物的浓度并没有增大,所以平衡不移动,答案BD正确。
CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)
起始量(mol)             4        12                0
转化量(mol)             3         6                3
平衡量(mol)             1         6                3
所以平衡常数为
在反应中甲醇失去电子,所以负极的电极反应式CH3OH-6e+H2O=6H+CO2
(3)根据所给反应物和生成物可写出反应式为12NH3+3O2+4SO2+4NO2+6H2O=4(NH4)2SO4+4NH4NO3
(4)由电荷守恒知c(Na+)+c(H+)+c(NH4+)=c(NO3-)+c(OH-),所以c(Na+)+c(H+)<c(NO3-)+c(OH-)。
举一反三
( 12分)钛(Ti)被称为继铁、铝之后的第三金属,钝钛和以钛为主的合金是新型的结构材料,主要用于航天工业和航海工业,下列是有关钛的冶炼及应用的问题。
(1)金属钛冶炼过程中其中一步反应是将原料金红石转化:TiO2(金红石)+2C+2Cl2 TiCl4+2CO
已知:C(S)+O2(g)=CO2(g)        H=-393.5 kJ·mol-1
2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) H=-566 kJ·mol-1
TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(s)+O2(g) H=+141 kJ·mol-1
则TiO2(g)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(s)+2CO(g)的H=                     
(2)钠热还原法是冶炼金属钛的方法之一,主要反应原理为:4Na+TiCl   4NaCl+Ti,该反应不能在水溶液中进行,一是因为TiCl4会强烈水解生成TiO2,另一原因                                                             (用适当化学方程式辅以必要的文字说明)。
(3)镁还原法也是冶炼金属钛的常用方法,其主要反应原理如下:
MgCl2 Mg+Cl2               TiCl4+2Mg  2MgCl2+Ti
从海水中提取MgCl2时,先在海水中加入熟石灰,沉淀出Mg(OH)2,写出Mg(OH)2溶度积表达式:                          
可加入适当过量的熟石灰,从Mg(OH)2溶解平衡角度解释其原因               
(4)TiCl4与LiOH在水溶液中一定条件下可反应生成Li4Ti5O12(钛酸锂),Li4Ti5O12可与LiMn2O4(锰酸锂)等正极材料组成理离子二次电池,工作时Li+ 在电池内定向移动,其电池反应为:,使用时先充电,写出其充电式的阳极反应          ,放电时Li+的移动方向          
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已知:CH4(g)+2O2(g)→CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-Q1 kJ/mol;
2H2(g)+O2(g) == 2H2O(g)        ΔH=-Q2 kJ/mol;
H2O(g) == H2O(l)               ΔH=-Q3 kJ/mol  
 常温下取体积比为4:1的甲烷和H2的混合气体112L(标准状况下),经完全燃烧后恢复到常温,则放出的热量为(  )
A.4Q1+0.5Q2B.4Q1+Q2+10Q3C.4Q1+2Q2D.4Q1+0.5Q2+9Q3

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含11.2gKOH的稀溶液与1L0.12mol/L的H2SO4溶液反应放出11.46kJ的热量。该反应的热化学方程式是     (     )
A.KOH(aq)+1/2H2SO4(aq)==1/2K2SO4(aq)+H2O(l); △H=-11.46 kJ/mol
B.2KOH(aq)+ H2SO4(aq)==K2SO4(aq)+2H2O(g);△H=-114.6 kJ/mol
C.2KOH(aq)+ H2SO4(aq)==K2SO4(aq)+2H2O(l);△H=+114.6 kJ/mol
D.KOH(aq)+1/2H2SO4(aq)==1/2K2SO4(aq)+H2O(l);△H=-57.3 kJ/mol

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白磷与氧可发生如下反应:P4+5O2== P4O10。已知断裂下列化学键需要吸收的能量分别为: P-P a kJ·mol-1、P—O b kJ·mol-1、P==O c kJ·mol-1、O==O d kJ·mol-1。根据图示的分子结构和有关数据估算该反应的ΔH,其中正确的是  (    )
A.(6a+5d-4c-12b) kJ·mol-1
B.(4c +12b -6a-5d) kJ·mol-1
C.(4c +12b -4a-5d) kJ·mol-1
D.(4a+5d-4c -12b) kJ·mol-1

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(14分)二甲醚是一种重要的清洁燃料,也可替代氟利昂作制冷剂等,对臭氧层无破坏作用。工业上可利用煤的气化产物(水煤气)合成二甲醚。请回答下列问题:
⑴煤的气化的主要化学反应方程式为:___________________________。
⑵利用水煤气合成二甲醚的三步反应如下:
① 2H2(g) + CO(g)CH3OH(g) ΔH=-90.8 kJ·mol1K1
② 2CH3OH(g)CH3OCH3(g) + H2O(g);ΔH=-23.5 kJ·mol1K2
③ CO(g) + H2O(g)CO2(g) + H2(g);ΔH=-41.3 kJ·mol1K3
总反应:3H2(g) + 3CO(g)CH3OCH3(g) +CO2 (g)的ΔH= _____ , K=     (用包含K1 K2 K3的式子表示).一定条件下的等容密闭容器中,该总反应达到平衡,要提高CO的转化率,可以采取的措施是                         (填字母代号)。
a.高温高压                 b.加入催化剂         c减少CO2的浓度
d.增加CO的浓度           e.增加H2的浓度      f.充入He
(3)已知反应②2CH3OH(g)  CH3OCH3(g) + H2O(g)某温度下的平衡常数为400 。此温度下,在密闭容器中加入CH3OH,反应到某时刻测得各组分的浓度如下:
物质
CH3OH
CH3OCH3
H2O
浓度/(mol·L1
0.44
0.6
0.6

①比较此时正、逆反应速率的大小:v(正) ______ v(逆)(填“>”、“<”或“=”)。
②若加入CH3OH后,经10 min反应达到平衡,此时c(CH3OH) = _________,该时间内反应速率v(CH3OH) = __________。
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