當前位置： 2022-2023學年浙江省杭州市八校聯(lián)盟高二（上）期中化學試卷> 試題詳情

在2020年中央經(jīng)濟工作會議上，我國明確提出“碳達峰”與“碳中和”目標，因此利用煤炭或CO₂合成其它高價值化學品的工業(yè)生產(chǎn)顯得更加重要。
（1）工業(yè)上以煤和水為原料通過一系列轉(zhuǎn)化可獲得清潔能源氫氣。
已知：①C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H₁=-393.5kJ?mol^-1
②2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（1）△H₂=-571kJ?mol^-1
③H₂O（l）═H₂O（g）△H₃=+41kJ?mol^-1
則碳與水蒸氣反應C（s）+2H₂O（g）

高溫

CO₂+2H₂（g）的△H=
+95.5kJ?mol^?1
+95.5kJ?mol^?1
。
（2）工業(yè).上也可以僅利用上述反應得到的CO₂和H₂進一步合成甲醇：
CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H＜0
①在某恒溫恒容密閉容器中充入1mol CO₂和3mol H₂發(fā)生反應，測得CO₂和CH₃OH（g）濃度隨時間變化如下圖1所示。則平衡時H₂（g）的轉(zhuǎn)化率為
75%
75%
，該溫度下的平衡常數(shù)為
16
3
16
3
L²/mol²。

②該反應在催化劑Cu-ZnO-ZrO₂表面進行，主反應歷程如圖2所示（催化劑表面吸附的物種用?標注），下列說法不正確的是
ACD
ACD
。
A.該反應的原子利用率為100%
B.催化劑可以降低反應活化能
C.反應②中，斷裂和形成的共價鍵至少有2種
D.使用催化劑可以提高反應的轉(zhuǎn)化率
（3）將合成的甲醇進行水蒸氣重整是電動汽車氫氧燃料電池理想的氫源。該制氫（SRM）系統(tǒng)簡單，產(chǎn)物中H₂含量高、CO含量低（CO會損壞燃料電池的交換膜），反應如下：
反應Ⅰ（主）：CH₃OH（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+3H₂（g）△H₁＞0
反應Ⅱ（副）：H₂（g）+CO₂（g）?CO（g）+H₂O（g）△H₂＞0
溫度高于300℃會同時發(fā)生反應Ⅲ：CH₃OH（g）?CO（g）+2H₂（g）
①反應1能夠自發(fā)進行的原因是
反應Ⅰ為△S＞0（或熵增加）的反應
反應Ⅰ為△S＞0（或熵增加）的反應
。
②升溫有利于提高CH₃OH轉(zhuǎn)化率，但也存在一個明顯的缺點是
300℃以上會發(fā)生反應Ⅲ，使CO含量升高，損壞燃料電池的交換膜
300℃以上會發(fā)生反應Ⅲ，使CO含量升高，損壞燃料電池的交換膜
。
③寫出一條能提高CH₃OH轉(zhuǎn)化率而降低CO生成率的措施
分離出H₂或增大H₂O（g）的濃度等
分離出H₂或增大H₂O（g）的濃度等
。

【考點】化學平衡的計算．

【答案】+95.5kJ?mol^?1；75%；

；ACD；反應Ⅰ為△S＞0（或熵增加）的反應；300℃以上會發(fā)生反應Ⅲ，使CO含量升高，損壞燃料電池的交換膜；分離出H₂或增大H₂O（g）的濃度等

【解答】

【點評】

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發(fā)布：2024/6/27 10:35:59組卷：13引用：3難度：0.4

相似題

1．某溫度下，降冰片烯在鈦雜環(huán)丁烷催化發(fā)生聚合反應：n
催化劑
。在不同時刻測得反應物濃度與時間關(guān)系如下表：

t/min 0 25 75 105 125 150 250

c（降冰片烯）/（mol?L^-1） 3.00 2.70 a 1.74 1.50 1.20 0

下列說法正確的是（　?。?/h2>

A．推測上表中的a＞2.10

B．若將鈦雜環(huán)丁烷催化劑制成蜂窩形狀可提高該反應的平衡轉(zhuǎn)化率

C．105～155min,生成聚降冰片烯的平均速率為0.012mol?L^-1?min^-1

D．其他條件相同時，若將降冰片烯起始濃度減少為1.5mol/L，則該反應速率不變

發(fā)布：2024/10/25 17:0:1組卷：10引用：1難度：0.5

解析

2．含氮化合物對工業(yè)生產(chǎn)有多種影響，化學工作者設計了如下再利用的方案：
（1）以NH₃和CO₂為原料合成化肥-尿素[CO（NH₂）₂]，兩步反應的能量變化如圖：
①該反應在

（填“高溫”、“低溫”或“任何溫度”）下能自發(fā)進行。
②已知第二步反應決定了生產(chǎn)尿素的快慢，可推測E₁

E₃（填“＞”“＜”或“=”）。
③該反應達到化學平衡后，下列措施能提高NH₃轉(zhuǎn)化率的是

。
A.選用更有效的催化劑
B.升高反應體系的溫度
C.降低反應體系的溫度
D.縮小容器的體積
（2）氨的催化氧化過程可發(fā)生以下兩種反應，該過程易受催化劑選擇性影響。
Ⅰ：4NH₃（g）+5O₂（g）?4NO（g）+6H₂O（g） ΔH＜0；
Ⅱ：4NH₃（g）+3O₂（g）?2N₂（g）+6H₂O（g） ΔH＜0；
在容積固定的密閉容器中充入1.5molNH₃和1.55molO₂，一定時間段內(nèi)，在催化劑作用下發(fā)生上述反應。生成物NO和N₂的物質(zhì)的量隨溫度的變化曲線如圖。

①當溫度處于400℃～840℃時，N₂的物質(zhì)的量減少，NO的物質(zhì)的量增加，其原因是

。
②840℃時，反應以反應Ⅰ為主，則NH₃的轉(zhuǎn)化率為

。（保留小數(shù)點后2位，下同）；若520℃時起始壓強為p₀，恒溫下反應Ⅱ的平衡常數(shù)K_p=

（K_p為以分壓表示的平衡常數(shù)）。
（3）肼（N₂H₄）-空氣燃料電池是一種新型環(huán)保型堿性燃料電池，電解質(zhì)溶液是20%～30%的KOH溶液。肼-空氣燃料電池放電時，負極的電極反應式：

。假設使用肼-空氣燃料電池電解精煉銅（已知銅的摩爾質(zhì)量為64g/mol），陰極質(zhì)量變化為128g,則肼-空氣燃料電池理論上消耗標準狀況下的空氣

L（假設空氣中氧氣體積分數(shù)為20%）。
發(fā)布：2024/10/25 17:0:1組卷：4引用：1難度：0.5
解析
3．（1）發(fā)射衛(wèi)星可用肼為燃料，二氧化氮作氧化劑，兩者反應生成氮氣和水蒸氣。已知：
N₂（g）+2O₂（g）═2NO₂（g）△H=+67.7kJ?mol^-1①
N₂H₄（g）+O₂（g）═N₂（g）+2H₂O（g）△H=-534kJ?mol^-1②
則肼和二氧化氮反應的熱化學方程式為

。
（2）將等物質(zhì)的量的CH₄和H₂O（g）各amol充入1升恒容密閉反應器發(fā)生如下反應：CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g）。某溫度下反應達平衡，平衡常數(shù)K=27，此時測得CO的物質(zhì)的量為0.10mol,則a=

，CH₄的平衡轉(zhuǎn)化率為

（計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。
（3）已知K_sp（BaSO₄）=1.0×10^-10，K_sp（BaCO₃）=2.5×10^-9，某同學設想用下列流程得到BaCl₂，BaSO₄
飽和
N
a
2
C
O
3
溶液
①
BaCO₃
鹽酸
②
BaCl₂則①的離子方程式為

，該反應的平衡常數(shù)K=

。
（4）堿性鋅錳干電池是一種一次性電池，電極為Zn、碳棒，MnO₂和KOH等組成的糊狀填充物為電解質(zhì)。該電池放電過程會產(chǎn)生MnOOH，則該電池放電時正極電極反應為

。
（5）以Fe、石墨作電極，NaOH作電解質(zhì)溶液，可制取有廣泛用途的Na₂FeO₄。在制備時，

作陽極，陽極電極反應為

。
發(fā)布：2024/10/25 17:0:1組卷：7引用：1難度：0.5
解析

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t/min	0	25	75	105	125	150	250
c（降冰片烯）/（mol?L^-1）	3.00	2.70	a	1.74	1.50	1.20	0