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    （16分）以煤为原料，经过化学加工使煤转化为气体、液体、固体燃料以及各种化工产品的工业叫煤化工。

    （1）将水蒸气通过红热的碳即可产生水煤气。反应为：

    C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g)   ΔH=＋131.3 kJ•mol-1，

    ①该反应在常温下    自发进行（填“能”与“不能”）；

    ②恒温，在容积可变的密闭容器中，进行如上可逆反应。一段时间后，下列物理量不发生变化时，能表明该反应已达到平衡状态的有    

    Ⅰ混合气体的密度；               Ⅱ容器内气体的压强；

    Ⅲ混合气体的总物质的量；        ⅣCO物质的量浓度

         A．只有Ⅳ    B．只有Ⅰ和Ⅳ  C．只有Ⅱ和Ⅲ  D．Ⅰ、Ⅲ和Ⅳ    

    （2）水煤气再进一步反应可制取氢气。反应为H2O(g)+CO(g) H2(g)+CO2(g)，某温度下该反应的平衡常数K= 4/9。该温度下在甲、乙、丙三个恒容密闭容器中，只投入H2(g)和CO2(g)，其起始浓度如下表所示。下列判断不正确的是    。

    起始浓度

    甲

    乙

    丙

    c(H2)/mol/L

    0.010

    0.020

    0.020

    c(CO2)/mol/L

    0.010

    0.010

    0.020

     

    A．反应开始时，丙中的反应速率最快，甲中的反应速率最慢

    B．平衡时，甲中和丙中Ｈ2的转化率均是60％

    C．平衡时，丙中ｃ(CO2)是甲中的2倍，是0.012mol/L

    D．平衡时，乙中CO2的转化率大于60%

    （3）目前工业上有一种方法是用CO2来生产甲醇。一定条件下发生反应：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ，右图表示该反应进行过程中能量(单位为kJ•mol—1)的变化。在体积为1 L的恒容密闭容器中，充入1mol CO2和3mol H2反应

    ①下列措施中能使c (CH3OH)增大的是    。

    A．升高温度     

    B．充入He(g)，使体系压强增大

    C．将H2O(g)从体系中分离出来   

    D．再充入1mol CO2和3mol H2

    ②在温度T1时，当反应达到平衡时，测得n(H2) = 2.4 mol；其它条件不变，在温度T2时，当反应达到平衡时，测得n(CO2) = 0.82 mol，则T2    T1。（填“＞”、“＜”或“＝”），

    （4）在一定条件下科学家从烟道气中分离出CO2与太阳能电池电解水产生的H2合成甲醇。CH3OH、H2的燃烧热分别为：△H＝－725.5kJ/mol、△H＝－285.8kJ/mol。

    ①写出工业上以CO2、H2合成CH3OH和液态水的热化学方程式：    ；

    ②该转化的积极意义是    ；

    ③有人提出，可以设计反应CO2＝C＋O2（△H＞0、△S＜0）来消除CO2对环境的影响。请你判断是否可行并说出理由：    

     

    【答案】

    (1)  ① 不能   ②  D     （2）C         (3) ①  CD     ② >

    （4）①CO2(g)＋3H2(g)→CH3OH(l)＋H2O(l)   △H＝－131.9kJ/mol

    ②可降低温室效应和弥补资源短缺

    ③不可行，该反应是一个焓增、熵减的反应，所以不能自发进行

    【解析】(1)反应是体积增大的，吸热放热可逆反应，所以在常温下不能自发进行。因为恒温，在容积可变的密闭容器中进行，所以I、Ⅱ、Ⅲ均不能说明。只有当CO物质的量浓度不再变化时可以说明。

    （2）反应开始时丙中浓度最大，甲中浓度最小，反应速率丙最快，甲最慢。因为反应前后体积不变，而甲和丙中反应物的浓度之比相同，所以其平衡是等效的，所以C不正确。根据方程式可知             H2(g)+CO2(g)  H2O(g)+CO(g)

    起始量（mol）                    0.010    0.010        0     0

    转化量（mol）                      x         x         x     x

    平衡量（mol）                  0.010－x    0.010－x     x     x

    所以，解得x＝0.006，即转化率是60％。乙中最大氢气的浓度，可以提高二氧化碳的转化率。

    （3）根据图像可知该反应是放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动。充入He(g)，使体系压强增大，则原体系的物质的浓度将减小，平衡向逆反应方向移动。降低生成物水的浓度，平衡向正反应方向移动，c (CH3OH)增大。若再充入1mol CO2和3mol H2，相当于增大体系的压强，平衡向正反应方向移动，c (CH3OH)增大。在温度T2时，当反应达到平衡时，测得n(CO2) = 0.82 mol，则此时n(H2) =2.46 mol.因为反应放热，温度越高氢气的物质的量越多，所以T2大于T1。

    （4）根据盖斯定律和燃烧热的热化学方程式可以得到CO2、H2合成CH3OH和液态水的热化学方程式。在反应中消耗二氧化碳，所以可以降低温室效应，同时生成甲醇可以弥补资源短缺。因为△H＞0、△S＜0，所以该反应不能自发进行。

     

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    科目：高中化学 来源： 题型：

    煤化工是以煤为原料，经过化学加工使煤转化为气体，液体，固体燃料的过程．
    （1）水煤气生产原理为：C（s）+H2O（g）
    高温
    CO（g）+H2（g）；△H=+131.3kJ/mol
    ①该反应自发可能性
    有
    有
    （填有或无）；
    ②一定温度下，在一个容积不变的密闭容器中进行水煤气生产反应，下列能判断该反应达到化学平衡状态的是
    ABC
    ABC
    （填字母）；
    A．容器内压强不变         B．容器内气体密度不变
    C．v（CO）正=v（H2O）逆      D．c（CO）=c（H2）
    ③下列措施能使C（s）+H2O（g）
    高温
    CO（g）+H2（g）正反应速率增大的是_
    CD
    CD
    ；
    A、增加C（s）的量    B、降温   C、升温    D、充入HI
    （2）将不同量CO（g）和H2O（g）分别通入到体积为2L的恒容容器中，进行反应
    CO（g）+H2O（g）
    高温
    CO2（g）+H2（g），得到如下三组数据：
    实验
    组别    		 温度℃ 起始量/mol 平衡/mol 达平衡所
    需时间/min
    H2O CO H2 CO2 H2 CO2
    1 650 2 4 0 a 1.6 2.4 5
    2 900 1 2 0 b 0.4 1.6 3
    ①实验1中以v（CO）表示反应速率为
    0.16mol∕（L?min）
    0.16mol∕（L?min）
    ；
    ②900℃时，CO2（g）+H2（g）
    高温
     CO（g）+H2O（g）化学平衡常数为
    1.5
    1.5
    ；
    （3）研究表明：在使用等质量催化剂时，增大催化剂比表面积可提高化学反应速率，为了分别验证温度，催化剂比表面积对化学反应速率的影响规律，至少应该设计
    3
    3
    组实验．
    组别 温度 催化剂 …
    1
    2

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    科目：高中化学 来源： 题型：阅读理解

    Ⅰ以煤为原料，经过化学加工使煤转化为气体、液体、固体燃料以及各种化工产品的工业叫煤化工业．
    （1）将水蒸气通过红热的碳即可产生水煤气．反应为：C（s）+H2O（g）CO（g）+H2（g）△H=+131.3kJ?mol-1，
    该反应在常温下
    不能
    不能
    自发进行（填“能”与“不能”）；在一体积为2L的密闭容器中，加入1molC和2mol H2O（g），达平衡时H2O的转化率为20%，请计算此时的平衡常数
    0.05
    0.05

    （2）目前工业上有一种方法是用CO与H2反应来生产甲醇．
    化学键 C-O C-H H-H C≡O O-H
    键能 kg/mol-1 358 413 436 1072 463
    已知生成气态甲醇，CO里面含C≡O．请写出该反应的热化学方程式为
    CO（g）+2H2（g）=CH3OH（g）△H=-116KJ/mol
    CO（g）+2H2（g）=CH3OH（g）△H=-116KJ/mol

    （3）氢气是合成氨的重要原料，合成氨反应的热化学方程式如下：
    N2（g）+3H2（g）2NH3（g）△H=-92.4kJ/mol
    在一体积不变的容器中，当合成氨反应达到平衡后，在t1时升高温度，t2重新达到平衡，t3时充入氮气，t4时重新达到平衡，t5时移去一部分产物，t6时又达到平衡，请在下面的反应速率与时间关系图中画出t1到t5逆反应速率、t5到t6正反应速率的变化情况．
    （4）氢气可用于生产燃料电池，丙烷气体也可以．美国科学家成功开发便携式固体氧化物燃料电池，它以丙烷气体为燃料，一极通入空气，另一极通入丙烷气体，电解质是固态氧化物，在熔融状态下能传导O2-．则通丙烷的电极发生的电极反应为
    C3H8+10O2--20e-=3CO2+4H2O
    C3H8+10O2--20e-=3CO2+4H2O

    Ⅱ沉淀物并非绝对不溶，且在水及各种不同的溶液中溶解度有所不同，同离子效应、络合物的形成等都会使沉淀物的溶解度有所改变．已知AgCl+Cl-=[AgCl2]-，如图是某温度下AgCl在NaCl溶液中的溶解情况．由以上信息可知：
    （1）由图知该温度下AgCl的溶度积常数为
    10-12
    10-12
    ．
    （2）AgCl在NaCl溶液中的溶解出现如图所示情况（先变小后变大）的原因是：
    开始Cl-抑制了AgCl的溶解，所以Ag+浓度变小了，但Cl-浓度增大使AgCl形成[AgCl2]-络合物：AgCl+Cl-=[AgCl2]-，所以Ag+浓度又变大了．
    开始Cl-抑制了AgCl的溶解，所以Ag+浓度变小了，但Cl-浓度增大使AgCl形成[AgCl2]-络合物：AgCl+Cl-=[AgCl2]-，所以Ag+浓度又变大了．
    ．

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    科目：高中化学 来源： 题型：阅读理解

    （2011?湖南模拟）煤化工是以煤为原料，经过化学加工使煤转化为气体、固体燃料以及各种化工产品的工业过程．
    （1）将水蒸气通过红热的炭即可产生水煤气，反应为：C（s）+H2O（g）?CO（g）+H2（g）△H=+131.3kJ/mol
    ①该反应能否自发进行与
    温度
    温度
    有关；
    ②在一定温度下，在一个容积不变的密闭容器中发生上述反应，下列能判断该反应已达化学平衡状态的是
    ABD
    ABD
    ；
    A．容器中的压强不变    B．容器中气体的密度不变
    C．c（CO）=c（H2）    D．1 molH-H键断裂的同时断裂2mol H-O键
    ③在恒容密闭容器中加入1mol C（s）和1mol H2O（g），一定温度下充分反应达到平衡，吸收热量akJ，则a=
    ＜
    ＜
    131.3（填“＞”、“＜”或“=”）；若开始时加入的是2mol C（s）和1mol H2O（g），充分反应达到平衡，吸收热量为b kJ，则b
    =
    =
    a（填“＞”、“＜”或“=”）．
    （2）将一定的CO（g）和H2O（g）分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中进行反应：CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）
    实验组 温度/℃ 起始量/mol 平衡量/mol 达到平衡所需时间/min
    CO H2O H2 CO2
    1 650 4 2 1.6 1.6 5
    2 830 1 4 0.8 0.8 3
    3 830 a b c d t
    ①实验1中的v（H2）表示的反应速率为
    0.16mol/（L?min）
    0.16mol/（L?min）
    ．
    ②830℃时，向容器中充入2mol CO和10mol H2O（g），反应达到平衡后，CO的转化率为
    83.33%
    83.33%
    ．
    ③若实验3要达到与实验2相似的平衡状态（即各物质的质量分数分别相等），且t＜3min，则a、b应满足的关系是
    b=4a，a＞1（或使用催化剂）
    b=4a，a＞1（或使用催化剂）
    （用含a、b的数学式表示）

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    科目：高中化学 来源： 题型：阅读理解

    煤化工是以煤为原料，经过化学加工使煤转化为气体、液体、固体燃料以及各种化工产品的工业过程．
    （1）将水蒸气通过红热的碳即可产生水煤气．反应为：C（s）+H2O（g）?CO（g）+H2（g）；△H=+131.3kJ?mol-1，
    一定温度下，在一个容积可变的密闭容器中，发生上述反应，下列能判断该反应达到化学平衡状态的是
    bc
    bc
      （填字母序号）．
    a．容器中的压强不变        b．1mol H-H键断裂的同时断裂2molH-O键
    c．v正（CO）=v逆（H2O）    d．c（CO）=c（H2）
    （2）830K时，在密闭容器中发生下列可逆反应：CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）△H＜0
    试回答下列问题：
    ①若起始时c（CO）=2mol?L-1，c（H2O）=3mol?L-1，达到平衡时CO的转化率为60%，则在该温度下，该反应的平衡常数K=
    1
    1
    ．
    ②在相同温度下，若起始时c（CO）=1mol?L-1，c（H2O）=2mol?L-1，反应进行一段时间后，测得H2的浓度为0.5mol?L-1，则此时该反应v（正）
    大于
    大于
    v（逆）（填“大于”“小于”或“等于”）
    ③若降低温度，该反应的K值将
    增大
    增大
    （填“增大”“减小”或“不变”）．
    （3）目前工业上有一种方法是用CO2来生产甲醇．一定条件下发生反应：CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g），如图表示该反应进行过程中能量（单位为kJ?mol-1）的变化．在体积为1L的恒容密闭容器中，充入1mol CO2和3mol H2，下列措施中能使c（CH3OH）增大的是
    cd
    cd
    ．
    a．升高温度
    b．充入He（g），使体系压强增大
    c．将H2O（g）从体系中分离出来
    d．再充入1mol CO2和3mol H2．

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    科目：高中化学 来源： 题型：阅读理解

    （2009?徐州二模）煤化工是以煤为原料，经过化学加工使煤转化为气体、液体、固体燃料以及各种化工产品的工业过程．
    （1）将水蒸气通过红热的碳即可产生水煤气．反应为：
    C（s）+H2O（g）?CO（g）+H2（g）△H=+131.3kJ?mol-1，△S=+133.7J?（K?mol）-1
    ①该反应能否自发进行与
    温度
    温度
     有关；
    ②一定温度下，在一个容积可变的密闭容器中，发生上述反应，下列能判断该反应达到化学平衡状态的是
    b、c
    b、c
      （填字母，下同）．
    a．容器中的压强不变    b．1mol H-H键断裂的同时断裂2molH-O键
    c．v正（CO）=v逆（H2O）    d．c（CO）=c（H2）
    （2）将不同量的CO（g）和H2O（g）分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中，进行反应CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g），得到如下三组数据：
    实验组 温度/℃ 起始量/mol 平衡量/mol 达到平衡所需时间/min
    H2O CO H2 CO
    1 650 2 4 1.6 2.4 5
    2 900 1 2 0.4 1.6 3
    3 900 a b c d t
    ①实验1中以v（CO2） 表示的反应速率为
    0.16mol?（L?min）-1
    0.16mol?（L?min）-1
    ．
    ②该反应的逆反应为
    吸
    吸
    （填“吸”或“放”）热反应
    ③若实验3要达到与实验2相同的平衡状态（即各物质的质量分数分别相等），且t＜3min，则a、b应满足的关系是
    b=2a，a＞1
    b=2a，a＞1
     （用含a、b的数学式表示）．
    （3）目前工业上有一种方法是用CO2来生产甲醇．一定条件下发生反应：
    CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g），图表示该反应进行过程中能量（单位为kJ?mol-1）的变化．在体积为1L的恒容密闭容器中，充入1mol CO2和3mol H2，下列措施中能使c （CH3OH）增大的是
    c、d
    c、d
    ．
    a．升高温度      b．充入He（g），使体系压强增大
    c．将H2O（g）从体系中分离出来     d．再充入1mol CO2和3mol H2．

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