煤的气化是对煤进行深加工的重要方法，其主要反应是碳和水蒸气反应生成水煤气。（1）已知在10...

煤的气化是对煤进行深加工的重要方法，其主要反应是碳和水蒸气反应生成水煤气。

（1）已知在101KPa、150℃时，各1mol的碳、一氧化碳和氢气在足量的氧气充分燃烧并恢复至原温度，所放出的热量分别为393.7kJ/mol、283.0kJ/mol、242.0 kJ/mol，请写出煤的气化反应的热化学方程式__________________；请从热力学角度简述该反应在某条件下能够正向进行的原因是_______________。

（2）在恒容密闭容器里，按物质的量比1:1加入一定量的碳和水蒸气反应生成水煤气。一定条件下达到平衡，当改变反应的某一条件时，下列变化能说明平衡一定向正反应方向移动的是_________。（填序号）

A.正反应速率先增大后减少　　　　　　　　 B.化学平衡常数K减少

C.混合气体的平均相对分子质量减少　　　 D.反应物气体体积分数增大

（3）一定条件下煤的气化产物还可以发生反应，700℃时，向容积为2L的密闭容器中充入一定量的CO和H2O，发生反应：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+ H2(g) 反应过程中测定的部分数据见下表：

请根据表格回答下列问题：

①计算反应在5min内由氢气表示的平均速率为：_____________。

②列式并计算该反应在700℃时的化学平衡常数K=__________，如果温度升至800℃，上述反应平衡常数为0.64，则正反应为___________（填“吸热”或“放热”）反应。

③将上表中达平衡后的混合气体恢复至室温，用200mL2mol/LNaOH溶液进行吸收，充分反应后假设溶液体积不变，下列说法不正确的是：（已知HCO3-电离常数约为410-11，CaCO3的溶度积常数约为310-9）___________

A.c（Na+）+c（H+）=c（OH-）+c（HCO3-）+2c（CO32-）

B.c（H2CO3）＜c（CO32-）

C.c（Na+）+c（OH-）=c（H+）+c（HCO3-）+2c（H2CO3）

D.向该溶液中加入等体积等浓度的CaCl2溶液产生白色沉淀

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下列说法中不正确的是

A．反应是放热还是吸热要由反应物和生成物所具有的总能量来决定

B．放热的反应在常温下一定很容易发生

C．需要加热才能发生的反应可能是吸热反应也可能是放热反应

D．在101KPa时，1mol碳完全燃烧生成二氧化碳气体时放出的热量为碳的燃烧热

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煤的气化是高效、清洁地利用煤炭的重要途径之一。

(1)在25⁰C 101kPa时，H₂与O₂化合生成1mol H₂O(g)放出241.8kJ的热量，其热化学方程式为

___________

又知: ①C(s)＋O₂(g)═CO₂(g)  △H＝－393.5kJ/mol

②CO(g)＋O₂(g)═CO₂(g)  △H＝－283.0kJ/mol

焦炭与水蒸气反应是将固体煤变为气体燃料的方法，C(s)＋H₂O(g)═CO(g)＋H₂(g) △H=____kJ/mol

(2)    CO可以与H₂O(g)进一步发生反应: CO(g)＋H₂O(g)CO₂(g)＋H₂(g) △H＜0在恒容密闭容器中，起始时n(H₂O)=0.20mol，n(CO)＝0.10 mol,在800⁰C时达到平衡状态，K＝1.0，则平衡时，容器中CO的转化率是_____________(计算结果保留一位小数)。

(3)    工业上从煤气化后的混合物中分离出H₂，进行氨的合成，已知反应反应N₂(g)＋3H₂(g2NH₃(g)（△H＜0）在等容条件下进行，改变其他反应条件，在I、II、III阶段体系中各物质浓度随时间变化的曲线如下图所示：

①N₂的平均反应速率v₁(N₂)、v_II(N₂)、v_III(N₂)从大到小排列次序为________；

②由第一次平衡到第二次平衡，平衡移动的方向  是________，采取的措施是________。

③比较第II阶段反应温度(T₂)和第III阶段反应速度（T₃)的高低：T₂________T₃填“〉、=、<”判断的理由是________________。

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（14分）“氢能”将是未来最理想的新能源。

Ⅰ 在25℃,101KPa条件下，1 g氢气完全燃烧生成液态水时放出142.9kJ热量，则表示氢气燃烧热的热化学方程式为　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　 。

Ⅱ 氢气通常用生产水煤气的方法制得。其中CO(g)+ H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H＜0。在850℃时，平衡常数K=1。

(1)若升高温度至950℃，达到新平衡状态时K　　 　 　　　 （填“＞”、“＜”或“＝”）1。

(2)850℃时，若向一容积可变的密闭容器中同时充入1.0 molCO、3.0mol H2O、1.0 molCO2和x mol H2，则：

①当x = 5.0时，上述平衡向　　　　　　　　　　 （填“正反应”或“逆反应”）方向进行。

②若要使上述反应开始时向正反应方向进行，则x应满足的条件是　　　　　　　　　　　　　　　　 。

③若设x=5.0 mol和x=6.0 mol，其他物质的投料不变，当上述反应达到平衡后，测得H2的体积分数分别为a%、b%，则a　　　　 （填“＞”、“＜”或“＝”）b。

Ⅲ 海水淡化获得淡水的过程也可以产生氢气。下面是利用电渗析法处理海水获得淡水的原理图，已知海水中含Na＋、Cl－、Ca2＋、Mg2＋、SO42－等离子，电极为惰性电极。请分析下列问题：

(1)阳离子交换膜是指______________ (填A或B)。

(2)写出通电后阳极的电极反应式：_________________________________________，在阴极区观察到的现象是：_________________________________________。

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已知25 ℃、101 kPa时，1 mol H2与溴蒸气完全反应生成气态溴化氢放出能量Q kJ，则下列热化学方程式书写正确的是　　 (　　)。

A．H2(g)＋Br2(g)=2HBr(g)　　　　　　　 ΔH＝－2Q kJ·mol－1

B．H2(g)＋Br2(l)=2HBr(g)　　　　　　　 ΔH＝－Q kJ·mol－1

C.H2(g)＋Br2(g)=HBr(g)　　　　　　 ΔH＝＋ kJ·mol－1

D．HBr(g)=H2(g)＋Br2(g)　　　　　　 ΔH＝＋ kJ·mol－1

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煤焦与水蒸气的反应C(s)+H2O(g)⇌CO(g)+H2(g)　　 △H>0是煤气化过程中的主要反应之一。若该反应在恒温、恒容的密闭体系中进行，仅通过以下数据可以判断t时刻反应是否达到平衡状态的是：①t时刻及其前后H2O(g)、CO(g)、H2(g)的浓度；②t时刻，H2O(g)、CO(g)、H2(g)的浓度；③t时刻，消耗H2O(g)的速率与生成CO(g)的速率；④t时刻，生成CO(g)的速率与消耗H2(g)的速率；

A.①③ B.①④ C.②③ D.②④

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能源是国民经济发展的重要基础，我国目前使用的能源主要是化石燃料．

（1）在25℃、101kPa时，16gCH4完全燃烧生成液态水时放出的热量是890.31kJ，则CH4燃烧的热化学方程式为　　 　　　　 　 ．

（2）已知：C（s）+O2（g）═CO2（g）；△H=﹣437.3 kJ•mol﹣1

H2（g）+O2（g）═H2O（g）；△H=﹣285.8 kJ•mol﹣1

CO（g）+O2（g）═CO2（g）；△H=﹣283.0 kJ•mol﹣1

则煤气化反应C（s）+H2O（g）═CO（g）+H2（g） 的焓变△H=　　 　　 　　 kJ•mol﹣1．

（3）如图所示组成闭合回路，其中，甲装置中CH4为负极，O2和CO2的混合气体为正极，稀土金属材料为电极，以熔融碳酸盐为电解质；乙装置中a、b为石墨，b极上有红色物质析出，CuSO4溶液的体积为200mL．

①装置中气体A为　　 　　　 　 （填“CH4”或“O2和CO2”），d极上的电极反应式为　　 　　　 　　 ．

②乙装置中a极上的电极反应式为　 　　 　　 ．若在a极产生112mL（标准状况）气体，则甲装置中消耗CH4　　　　 mL（标准状况），乙装置中所得溶液的pH=　　 　　 　　 ．（忽略电解前后溶液体秋变化）

③如果乙中电极不变，将溶液换成饱和Na2SO3溶液，当阴极上有a mol气体生成时，同时有w g Na2SO4•10H2O晶体析出，若温度不变，剩余溶液中溶质的质量分数应为 　　　　　　　　 （用含w、a的表达式表示，不必化简）．

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乙烯是重要的基本化工原料，以乙烷为原料生产乙烯有多种方法。

I.乙烷裂解脱氢法。该方法的反应为：C2H6(g)=C2H4(g)+H2(g)　 △H= a kJ·mol－1

（1）已知101kPa，298K时，C(s)和H2(g)生成lmoC2H6(g)、1molC2H4(g)的△H分别为－84.7 kJ·mol－1、+52.3 kJ·mol－1。则a=___________。

II.乙烧氧化脱氢法，在原料气中加入氧气，乙烷氧化脱氢的反应如下：

2C2H6(g)+O2(g)2C2H4(g)+2H2O(g)　　 △H<0，副反应都为放热反应，副产物有CH4(g)、CO(g)、CO2(g)。原料气(70.1%空气、29.9%C2H6)在反应器中停留15s，获得相关数据如下表：

（2）①反应的平衡常数表达式为K=___________，K(750℃)___________K(900℃)(填“>”、“<”、“=”)

②当温度超过800℃时，乙烯的选择性降低，其主要原因可能是___________。根据表中数据选择适宜的反应温度为___________。

III.催化氧化脱氢法。以Mo-V-Nb-Sb的氧化物为催化剂，在常压、380℃下，反应速率与氧气分压[P(O2)]、乙烷分压[P(C2H6)的关系如下图所示。

（3）已知该反应的速率方程为v=kPm(O2)·Pn(C2H6)，则m=___________，n=___________。

IV质子膜燃料电池法。

（4）乙烷氧化制乙烯会产生CO2的大量排放，近年研究人员开发了乙烷氧化制乙烯的质子膜燃料电池(SOFC)，该燃料电池的负极反应式为______________________，这种电池工作过程中没有CO2排放，原因是______________________。

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乙烯是重要的基本化工原料，以乙烷为原料生产乙烯有多种方法。

I.乙烷裂解脱氢法。该方法的反应为：C2H6(g)=C2H4(g)+H2(g)　 △H=akJ/mol

(1)已知101kPa，298K时，C(s)和H2(g)生成lmoC2H6(g)、1molC2H4(g)的△H分别为－84.7 kJ/mol、+52.3kJ/mol。则a=___________。

II.乙烷氧化脱氢法，在原料气中加入氧气，乙烷氧化脱氢的反应如下：2C2H6(g)+O2(g)2C2H4(g)+2H2O(g)　　 △H<0，副反应都为放热反应，副产物有CH4(g)、CO(g)、CO2(g)。原料气(70.1%空气、29.9%C2H6)在反应器中停留15s，获得相关数据如下表：

(2)①反应的平衡常数表达式为K=___________，K(750℃)___________K(900℃)(填“>”、“<”、“=”)

②当温度超过800℃时，乙烯的选择性降低，其主要原因可能是________________。

III.催化氧化脱氢法。以Mo-V-Nb-Sb的氧化物为催化剂，在常压、380℃下，反应速率与氧气分压[P(O2)]、乙烷分压[P(C2H6)的关系如下图所示。

(3)已知该反应的速率方程为v=kPm(O2)·Pn(C2H6)，则m=___________，n=___________。

IV质子膜燃料电池法。

(4)乙烷氧化制乙烯会产生CO2的大量排放，近年研究人员开发了乙烷氧化制乙烯的质子膜燃料电池(SOFC)，该燃料电池的负极反应式为__________，这种电池工作过程中没有CO2排放，原因是______________。

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