CO是重要的燃料和工业原料。目前，对CO的综合利用是科学家研究的热点。回答下列问题：Ⅰ．工...

CO是重要的燃料和工业原料。目前，对CO的综合利用是科学家研究的热点。回答下列问题：

Ⅰ．工业制备CO的方法之一是甲烷氧化法。

已知：①CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)　 △H=-802 kJ/mol

②2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)　　　　　　 △H=-484 kJ/mol

③2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)　　　　　　 △H=-330 kJ/mol

（1）反应2CH4(g)+O2(g)=2CO(g)+4H2(g),△H=_________kJ/mol。

Ⅱ．CO也是制备AlCl3的副产品

制备AlCl3的原理为：2Al2O3(s)+6Cl2(g) 4AlCl3(g)+3O2(g) △H1

（2）已知该反应在较低温度下不能自发进行，则△H1_____0（填“>”“<”或“=”）

（3）制备AlCl3的实际生产过程中，常加入足量的碳粉，同时生成CO(g)。T1℃时，向恒容的密闭容器中加入5molAl2O3(s)、14molC(s)和6.4molCl2(g)发生反应。Cl2(g)的浓度变化如图（a）所示；图b为20min后改变容器中条件，平衡体系的反应速率（）随时间（t）的变化关系，且四个阶段都各改变一种不同条件（该条件下制得的AlCl3为固态）。

①容器中发生反应的化学方程式为______________________________。

②0～15min内，用CO表示的该反应平均速率=__________mol/（L•min）

③T1℃时，该反应的平衡常数K=______________（不需带单位）。

④40min时的平衡常数[K(40)]与15min时的平衡常数[K(15)]的大小关系：K(40)____K(15)（填“>”“<”或“=”）

⑤45min时，改变的条件为___________。

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氢气既是一种优质的能源，又是一种重要化工原料，高纯氢的制备是目前研究的热点。

(1)甲烷水蒸气催化重整是制备高纯氢的方法之一，甲烷和水蒸气反应的热化学方程式：CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g)△H=+165.0kJ·mol-1。

已知反应器中存在如下反应过程式：

Ⅰ.CH4(g)+H2O(g)⇌CO(g)+3H2(g)　　 ΔH1=+206. 4 kJ. mol-1

Ⅱ.CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)　　 ∆H2=___。

(2)某温度下，4molH2O和1 mol CH4在体积为2L的刚性容器内同时发生反应I、Ⅱ，反应达到平衡时，体系中n(CO)=bmol、n(CO2)=dmol，则该温度下反应I的平衡常数K的值为_____用含字母b、d的代数式表示)

(3)欲增大CH4转化为H2的平衡转化率，可采取的措施有_____(填标号)。

A.适当增大反应物的投料比n(H2O)：n(CH4)

B.增大压强

C.分离出CO2

(4)H2用于工业合成氨：N2+3H2 2NH3.将n(N2)：n(H2)=1:3的混合气体，匀速通过装有催化剂的反应器中反应，反应器的温度变化与从反应器排出的气体中NH3的体积分数φ(NH3)的关系曲线如图，反应器温度高于T0后，NH3的体积分数g(NH3)随温度的升高而减小的原因是____。

某温度下，n(N2)：n(H2)=1:3的混合气体在刚性容器内发生反应，起始时气体总压为p0Pa，平衡时气体总压为0.9p0Pa，则H2的转化率为____，气体分压(p分)=气体总压(p总)×体积分数，用某物质的平衡分压代替物质的量浓度也可以表示化学反应平衡常数(记作Kp)，则此温度下，该反应的化学平衡常数Kp=_____(用含p0的代数式表示)。

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氢气既是一种优质的能源，又是一种重要化工原料，高纯氢的制备是目前研究的热点。

(1)甲烷水蒸气催化重整是制备高纯氢的方法之一，甲烷和水蒸气反应的热化学方程式：CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g)△H=+165.0kJ·mol-1。

已知反应器中存在如下反应过程式：

Ⅰ.CH4(g)+H2O(g)⇌CO(g)+3H2(g)　　 ΔH1=+206. 4 kJ. mol-1

Ⅱ.CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)　　 ∆H2=___。

(2)某温度下，4molH2O和1 mol CH4在体积为2L的刚性容器内同时发生反应I、Ⅱ，反应达到平衡时，体系中n(CO)=bmol、n(CO2)=dmol，则该温度下反应I的平衡常数K的值为_____用含字母b、d的代数式表示)

(3)欲增大CH4转化为H2的平衡转化率，可采取的措施有_____(填标号)。

A.适当增大反应物的投料比n(H2O)：n(CH4)

B.增大压强

C.分离出CO2

(4)H2用于工业合成氨：N2+3H2 2NH3.将n(N2)：n(H2)=1:3的混合气体，匀速通过装有催化剂的反应器中反应，反应器的温度变化与从反应器排出的气体中NH3的体积分数φ(NH3)的关系曲线如图，反应器温度高于T0后，NH3的体积分数g(NH3)随温度的升高而减小的原因是____。

某温度下，n(N2)：n(H2)=1:3的混合气体在刚性容器内发生反应，起始时气体总压为p0Pa，平衡时气体总压为0.9p0Pa，则H2的转化率为____，气体分压(p分)=气体总压(p总)×体积分数，用某物质的平衡分压代替物质的量浓度也可以表示化学反应平衡常数(记作Kp)，则此温度下，该反应的化学平衡常数Kp=_____(用含p0的代数式表示)。

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目前，对CO、NOx的综合利用是科学家研究的热点。回答下列问题：

（1）已知：N2(g)＋O2(g)=2NO(g)　　 ∆H1＝＋180.5kJ·mol－1

2CO(g)＋O2(g)=2CO2(g)　　 ∆H2＝－566kJ·mol－1

2NO(g)＋O2(g)=2NO2(g)　　 ∆H3＝－116.2kJ·mol－1

写出CO和NO2反应生成N2的热化学方程式：____。

（2）制备AlCl3的实际生产过程中，常加入足量的碳粉，反应后生成CO(g)。T℃时，向恒容密闭容器中加入3mol Al2O3(s)、8mol C(s)和3.3mol Cl2(g)，发生反应。Cl2的浓度变化如图1所示；图2为20min后改变容器中条件，平衡体系的反应速率(v)随时间(t)的变化关系，且四个阶段都各改变一种不同的条件。

①容器中发生反应的化学方程式为___。

②0～15min内，该反应的平均速率v(CO)=___mol·L-1·min-1。

③T℃时，该反应的平衡常数K=___。

④15min时的平衡常数K(15)、44 min时的平衡常数K(44)与55min时的平衡常数K(55)的大小关系为____。

（3）N2O5在一定条件下可发生分【解析】
2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g)。一定温度下，在恒容密闭容器中充入一定量N2O5进行该反应，能判断反应已达到化学平衡状态的是___(填标号)。

A．容器中气体的密度不发生变化

B．NO2和O2的体积比保持不变

C．v正(NO2)=2v逆(N2O5)

D．气体的平均相对分子质量为43.2，且保持不变

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（14分）氢气是一种清洁能源，氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点。

（1）以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法。已知：

CH₄(g)＋H₂O(g) ===CO(g)＋3H₂(g)        ΔH＝+206.2 kJ/mol

CH₄(g)＋CO₂(g) ===2CO(g)＋2H₂(g)       ΔH＝+247.4 kJ/mol

CH₄(g)与H₂O(g)反应生成CO₂(g)和H₂(g)的热化学方程式为________。

（2）硫铁矿(FeS₂)燃烧产生的SO₂通过下列碘循环工艺过程既能制H₂SO₄，又能制H₂。

已知1g FeS₂完全燃烧放出7.1 kJ热量，FeS₂燃烧反应的热化学方程式为________。

该循环工艺过程的总反应方程式为________。

（3）电解尿素[CO(NH₂)₂]的碱性溶液制氢的装置示意图见图（电解池中隔膜仅阻止气体通过，阴、阳极均为惰性电极）。电解时，阳极的电极反应式为________。

（4）用吸收H₂后的稀土储氢合金作为电池负极材料(用MH表示)，NiO(OH)作为电池正极材料，KOH溶液作为电解质溶液，可制得高容量，长寿命的镍氢电池。电池充放电时的总反应为：

NiO(OH)＋MHNi(OH)₂＋M

①电池放电时，正极的电极反应式为________。

②充电完成时，Ni(OH)₂全部转化为NiO(OH)。若继续充电将在一个电极产生O₂，O₂扩散到另一个电极发生电极反应被消耗，从而避免产生的气体引起电池爆炸，此时，阴极的电极反应式为________。

（5）Mg₂Cu是一种储氢合金。350℃时，Mg₂Cu与H₂反应，生成MgCu₂和仅含一种金属元素的氢化物（其中氢的质量分数为0.077）。Mg₂Cu与H₂反应的化学方程式为________。

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甲烷是一种重要的基础化工原料，不仅可制备多种重要有机产品，还可用于环境保护。请回答下列问题：

（1）用甲烷催化还原氮的氧化物可消除氮氧化物的污染。已知：

反应过程（2）是__反应（填“放热”或“吸热”），甲烷还原NO2生成H2O(g)、N2和CO2时的热化学方程式是__。

（2）工厂利用甲烷与氯气的反应原理制取氯甲烷，为妥善处理氯甲烷生产企业的副产物CCl4，以减少其对臭氧层的破坏。化学家研究在催化条件下，通过下列反应：CCl4(g)+H2(g)CHCl3(g)+HCl(g)，使CCl4转化为重要的化工原料氯仿(CHCl3)（不考虑副反应）。在固定容积为2L的密闭容器中，该反应达到平衡后，测得如下数据：

①此反应在110℃时平衡常数为___。

②实验l中，CCl4的转化率为__。

③判断该反应的正反应是__（填“放热”或“吸热”），理由是__。

④为提高实验3中CCl4的转化率，可采取的措施是__。

a.使用高效催化剂

b.向容器中再投入1molCCl4和1molH2

c.温度升高到200℃

d.向容器中再投入1molHCl

e.向容器中再投入1molH2

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氮氧化物是形成光化学烟雾和酸雨的重要原因。人们研究了诸多有关氮氧化物的性质，请回答下列问题：

（1）处理NOx的一种方法是利用甲烷催化还原NOx。

CH4(g)+4NO2(g) = 4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)　 K1

CH4 (g)+2NO2(g) = N2 (g)+CO2(g)+2H2O(g)　　 K2

CH4 (g)+4NO(g) = 2N2 (g)+CO2(g)+2H2O(g)　　 K3

K1、K2、K3依次为三个反应的平衡常数，则K3=____________（用K1、K2表示）

（2）在恒容密闭容器中通入等物质的量的CO和NO，在一定条件下发生反应：2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2 (g)，测得NO的平衡转化率与温度及压强的关系如图所示：

①则该反应的△H ________0（填“﹤”“﹥”或“=”）。

②对于气相反应，用某组分(B)的平衡分压强 p(B)代替物质的量浓度 c(B) 也可表示平衡常数kp，如果p1 =1.65MPa，求a点的平衡常数kp =_________（MPa）−1 (结果保留 3 位有效数字，分压=总压×物质的量分数)。

（3）利用电化学原理，将NO2、O2和熔融的KNO3制成燃料电池，模拟工业电解法来处理含Cr2O72−的废水，如图所示；电解过程中溶液发生反应：Cr2O72−+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3+ +7H2O。

①甲电池工作时，Y是气体，可循环使用。则石墨I附近发生的电极反应式为________。乙池中的pH________（填“变大”“变小”或“不变”）。

②工作时，在相同条件下，甲池内消耗的O2和NO2的体积比为____________。

（4）已知H3PO4为三元酸，Ka1=7.0×10−3mol·L−1，Ka2=6.2×10−8 mol·L−1，Ka3=4.5×10−13mol·L −1。则 Na2HPO4水溶液呈________（填“酸”、“中”、“碱”）性，用Ka与Kh的相对大小，说明判断理由_____。

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二氧化硫和氮氧化物(NO_x)对大气污染日趋严重，研究消除大气污染的方法是化学工作者的重要课题，目前有很多种方法消除大气污染。

（1）可利用甲烷催化还原NO_x的方法处理NO_x ，反应如下：

CH₄(g)+4NO₂(g) ＝ 4NO(g)+CO₂(g)+2H₂O(g)；△H＝ －574 kJ·mol­^－1

CH₄(g)+4NO(g) ＝ 2N₂(g)+CO₂(g)+2H₂O(g)；△H＝ －1160 kJ·mol^－1

则CH₄(g)+2NO₂(g) ＝ N₂(g)+CO₂(g)+2H₂O(g)；△H＝________；

（2）降低汽车尾气的方法之一是在排气管上安装催化转化器，发生如下反应：2NO(g)+2CO(g)N₂(g)+2CO₂(g)；△H＜0。

若在一定温度下，将2molNO、1molCO充入1L固定容积的容器中，15分钟后达到平衡，反应过程中各物质的浓度变化如图甲所示，则平衡常数K=________(小数点后保留3位)；

①若保持温度不变，20min时再向容器中充入CO气体0.6mol，平衡将________移动(填“向左”、“向右”或“不”)；

②若保持温度不变，20min时向原平衡容器中充入CO、N₂各0.6mol，平衡将________移动(填“向左”、“向右”或“不”)；

③20min时，若改变反应条件，导致N₂浓度发生如图所示的变化，则改变的条件可能是________

(填字母)；

A．加入催化剂          B．降低温度           C．缩小容器体积        D．增加CO₂的量

（3）利用Fe²⁺、Fe³⁺的催化作用，常温下将SO₂转化为SO₄^2－，从 而实现对SO₂的处理(总反应为2SO₂+O₂+2H₂O＝2H₂SO₄)。已知，含SO₂的废气通入含Fe²⁺、Fe³⁺的溶液时，其中一个反应的离子方程式为4Fe²⁺ + O₂+ 4H⁺ ＝4Fe³⁺ + 2H₂O，则另一反应的离子方程式为________；

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氮氧化物(主要为NO和NO2)是大气污染物，如何有效地消除氮氧化物的污染是目前科学家们研究的热点问题。

（1）用尿素[CO(NH2)2]吸收氮氧化物是一种可行的方法。

①尿素在高温条件下与NO2反应转化成无毒气体，该反应的化学方程式为___。用尿素溶液也可吸收氮氧化物，研究表明，当混合气体中=1时，总氮还原率最高，随着，比值增大，总氮还原率降低的主要原因是___。

②在一个体积为1L的恒容密闭容器中充入1molCO2和1molNH3，在恒定温度下使其发生反应2NH3(g)+CO2(g)NH2CONH2(s)+H2O(g)　　 △H＜0并达到平衡，混合气体中氨气的体积分数随时间的变化如图所示。

则A点时v正(CO2)___(填“＞”“＜”或“=”)B点时v正(CO2)，原因是___。B点时，NH3的转化率为___。

③下列有关反应2NH3(g)+CO2(g)CO（NH2)2(s)+H2O(g)的说法正确的是___。

A.分离出少量的尿素，NH3的转化率将增大

B.反应达到平衡时，降低反应体系的温度，CO2的浓度减小

C.NH3的转化率始终等于CO2的转化率

D.加入有效的催化剂能够提高尿素的产率

（2）已知O3氧化氮氧化物的主要反应的热化学方程式如下：

2NO(g)+O2(g)=2NO2(g)　　 △H1=akJ·mol-1

NO(g)+O3(g)=NO2(g)+O2(g)　　 △H2=bkJ·mol-1

6NO2(g)+O3(g)=3N2O5(g)　　 △H3=ckJ·mol-1

则反应4NO2(g)+O2(g)=2N2O5(g)△H=___(用含a、b、c的代数式表示)kJ·mol-1。

（3）氮氧化物也可用碱液吸收。若NO和NO2的混合气体被NaOH溶液完全吸收，只生成一种盐，则该盐的化学式为___；已知常温下Ka(HNO2)=5×10-4，则反应HNO2(aq)+NaOH(aq)NaNO2(aq)+H2O(l)的平衡常数K=___。

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