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二甲醚(CH3OCH3)被稱為21世紀的新型能源，它清潔、高效、具有優(yōu)良的環(huán)保性能。
Ⅰ.工業(yè)制備二甲醚的生產流程如下：

催化反應室中(壓強2.0～10.0 MPa，溫度230～280℃)進行下列反應：
CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)ΔH＝－90.7 kJ/mol ①
2CH3OH(g) CH3OCH3(g)＋H2O(g)ΔH＝－23.5 kJ/mol ②
CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)ΔH＝－41.2 kJ/mol ③
(1)甲烷氧化可制得合成氣，反應如下：CH4(g)＋O2(g) CO(g)＋2H2(g) ΔH＝－35.6 kJ/mol。該反應是       反應(填“自發(fā)”或“非自發(fā)”)。
(2)催化反應室中總反應3CO(g)＋3H2(g) CH3OCH3(g)＋CO2(g)的ΔH＝           。830℃時反應③的K＝1.0，則在催化反應室中反應③的K       1.0(填“>”、“<”或“＝”)。
(3)上述反應中，可以循環(huán)使用的物質有       。
Ⅱ.如圖為綠色電源“二甲醚燃料電池”的工作原理示意圖。b電極是       極。
Ⅰ.(1)自發(fā) (2)－246.1 kJ/mol >
(3)CO、H2、甲醇和水
Ⅱ.正
Ⅰ.(1)反應后氣體的物質的量增大，混亂度增加，熵增大，ΔS>0，由復合判據得該反應能自發(fā)進行。
(2)反應3CO(g)＋3H2(g) CH3OCH3(g)＋CO2(g)可利用題給的三個反應，將①×2＋②＋③得到，則ΔH＝－90.7 kJ/mol×2＋(－23.5 kJ/mol)＋(－41.2 kJ/mol)＝－246.1 kJ/mol；因為催化反應室中的溫度低于830℃，溫度降低，反應③的平衡向正反應方向移動，故K>1.0。
(3)從流程圖中可以看出排出的物質CO、H2、甲醇和水在反應①、②、③中可以作為反應物，故均可以循環(huán)利用。
Ⅱ.燃料電池中通入O2的一極發(fā)生還原反應，即b電極是正極。
練習冊系列答案
相關習題

科目：高中化學 來源：不詳 題型：單選題

下列反應屬于吸熱反應的是（　�。�
A．木炭的燃燒
B．氫氧化鋇晶體與氯化銨晶體混合
C．鎂條與稀硫酸的反應
D．生石灰溶于水

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科目：高中化學 來源：不詳 題型：問答題

（15分）（1）25℃時，0．1 mol·L－1的HA溶液中c(H+)/c(OH-)＝1010。請回答下列問題：
①HA是________(填“強電解質”或“弱電解質”)；
②在加水稀釋HA溶液的過程中，隨著水量的增加而減小的是________(填字母)。
A．c(H+)/c(HA)　   B．c(HA)/(A-)    C．c(H＋)與c(OH－)的乘積 　  D．c(OH－)
③若M溶液是由上述HA溶液V1 mL與pH = 12的NaOH溶液V2 mL混合充分反應而得，則下列說法中正確的是       
A．若溶液M呈中性，則溶液M中c(H+) + c(OH-) = 2．0×10-7 mol·L-1
B．若V1 =V2 ，則溶液M的pH一定等于7
C．若溶液M呈酸性，V1一定大于V2
D．若溶液M呈堿性，V1一定小于V2
（2）若已知在25℃，AgCl的Ksp = 1．8×10-10，現(xiàn)將足量AgCl分別放入：①100 mL 蒸餾水中；②100 mL 0．2mol·L-1 AgNO3溶液中；③100 mL 0．1mol·L-1 AlCl3溶液中；④100 mL 0．1mol·L-1鹽酸中，充分攪拌后，相同溫度下c(Ag+)由大到小的順序是          （用序號連接）
（3）若1mol SO2(g)氧化為1mol SO3(g)的ΔH ＝－99kJ·mol－1，單質硫的燃燒熱為296kJ·mol－1，則由S(s)生成3 mol SO3(g)的ΔH =         
（4）對于2NO2(g)N2O4(g) ΔH < 0反應，在溫度為T1，T2時，平衡體系中NO2的體積分數隨壓強變化曲線如圖所示。則下列說法正確的是    。

①．A、C兩點的反應速率：A>C
②．A、C兩點氣體的顏色：A深、C淺
③．B、C兩點的氣體的平均分子質量：B<C
④．由狀態(tài)B到狀態(tài)A，可以用加熱方法 
（5）下圖是利用甲烷燃料電池電解50 mL 2 mol·L-1的氯化銅溶液的裝置示意圖：
請回答：
① 甲烷燃料電池的負極反應式是           。
② 當線路中有0．2 mol電子通過時，陰極增重____g。

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科目：高中化學 來源：不詳 題型：單選題

已知膽礬溶于水時溶液溫度降低，室溫下將1mol無水硫酸銅制成溶液時放出熱量為Q1 kJ，又知膽礬分解的熱化學方程式為：CuSO4·5H2O(s) CuSO4(s)＋5H2O(l) ΔH＝＋Q2 mol·L則Q1和Q2的關系為(  )
A．Q1<Q2B．Q1>Q2C．Q1＝Q2D．無法確定

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科目：高中化學 來源：不詳 題型：單選題

肼(H2NNH2)是一種高能燃料，有關化學反應的能量變化如下圖所示。已知斷裂1 mol化學鍵所需的能量(kJ)：N≡N為942、O=O為500、N—N為154，則斷裂1 mol N—H鍵所需的能量(kJ)是
A．194B．391C．516D．658

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科目：高中化學 來源：不詳 題型：填空題

碳及其化合物有廣泛的用途。
(1)將水蒸氣通過紅熱的碳即可產生水煤氣反應為
C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)　ΔH＝＋131.3 kJ·mol－1，
以上反應達到平衡后，在體積不變的條件下，以下措施有利于提高H2O的平衡轉化率的是________。(填序號)
A．升高溫度B．增加碳的用量C．加入催化劑D．用CO吸收劑除去CO
(2)已知：C(s)＋CO2(g)2CO(g)　ΔH＝＋172.5 kJ·mol－1，則CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)的焓變ΔH＝________。
(3)CO與H2在一定條件下可反應生成甲醇：CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)。甲醇是一種燃料，可利用甲醇設計一個燃料電池，用稀硫酸作電解質溶液，多孔石墨作電極，該電池負極反應式為______________________________________。
若用該電池提供的電能電解60 mL NaCl溶液，設有0.01 mol CH3OH完全放電，NaCl足量，且電解產生的Cl2全部逸出，電解前后忽略溶液體積的變化，則電解結束后所得溶液的pH＝________。
(4)將一定量的CO(g)和H2O(g)分別通入到體積為2.0 L的恒容密閉容器中，發(fā)生以下反應：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)。得到如下數據：
溫度/℃
起始量/mol
平衡量/mol
達到平衡所
需時間/min
H2O
CO
H2
CO
 
900
1.0
2.0
0.4
1.6
3.0
 
通過計算求出該反應的平衡常數(結果保留兩位有效數字)________。改變反應的某一條件，反應進行到t min時，測得混合氣體中CO2的物質的量為0.6 mol。若用200 mL 5 mol/L的NaOH溶液將其完全吸收，反應的離子方程式為(用一個離子方程式表示)_________________________
(5)工業(yè)生產是把水煤氣中的混合氣體經過處理后獲得的較純H2用于合成氨。合成氨反應原理為N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ·mol－1。實驗室模擬化工生產，分別在不同實驗條件下反應，N2濃度隨時間變化如圖甲所示。

請回答下列問題：
①與實驗Ⅰ比較，實驗Ⅱ改變的條件為________________________________。
②實驗Ⅲ比實驗Ⅰ的溫度要高，其他條件相同，請在圖乙中畫出實驗Ⅰ和實驗Ⅲ中NH3濃度隨時間變化的示意圖。

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科目：高中化學 來源：不詳 題型：填空題

碳和碳的化合物在生產、生活中的應用非常廣泛，在提倡健康生活已成潮流的今天，“低碳生活”不再只是一種理想，更是一種值得期待的新的生活方式。
（1）甲烷燃燒放出大量的熱，可作為能源用于人類的生產和生活。
已知：①2CH4（g）+3O2（g）=2CO（g）+4H2O（l） △H=" —1214" kJ/mol
②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H=" —566" kJ/mol
則表示甲烷燃燒熱的熱化學方程式                                          。
（2） 將兩個石墨電極插入KOH溶液中，向兩極分別通入CH4和O2，構成甲烷燃料電池。其負極電極反應式是：                             。
（3）某同學利用甲烷燃料電池設計了一種電解法制取Fe(OH)2的實驗裝置（如下圖所示），通電后，溶液中產生大量的白色沉淀，且較長時間不變色。下列說法中正確的是      （填序號）

A．電源中的a一定為正極，b一定為負極
B．可以用NaCl溶液作為電解液
C．A、B兩端都必須用鐵作電極
D．陰極發(fā)生的反應是：2H+ + 2e－= H2↑
（4）將不同量的CO（g）和H2O（g）分別通入體積
為2L的恒容密閉容器中，進行反應：
CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g），得到如下三組數據：
實驗組
溫度/℃
起始量/mol
平衡量/mol
達到平衡所需時間/min
H2O
CO
CO2
1
650
2
4
1．6
5
2
900
1
2
0．4
3
3
900
1
2
0．4
1
 
①實驗1中，以v (H2)表示的平均反應速率為              。
②實驗3跟實驗2相比，改變的條件可能是                 （答一種情況即可）

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科目：高中化學 來源：不詳 題型：填空題

當前環(huán)境問題是一個全球重視的問題，引起環(huán)境問題的氣體常見的有溫室氣體CO2、
污染性氣體NOx、SOx等。如果對這些氣體加以利用就可以成為重要的能源，既解決了對環(huán)境的污染，又解決了部分能源危機問題。
(1)二氧化碳是地球溫室效應的罪魁禍首，目前人們處理二氧化碳的方法之一是使其與氫氣反應合成甲醇，甲醇是汽車燃料電池的重要燃料。CO2與H2反應制備CH3OH和H2O的化學方程式為                                                                  
(2)在高溫下一氧化碳可將二氧化硫還原為單質硫。
已知：
①C(s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH1＝－393.5 kJ·mol－1
②CO2(g)＋C(s)=2CO(g)ΔH2＝＋172.5 kJ·mol－1
③S(s)＋O2(g)=SO2(g)ΔH3＝－296.0 kJ·mol－1
請寫出CO與SO2反應的熱化學方程式                                      。
(3)硝酸廠常用催化還原方法處理尾氣。CH4在催化條件下可以將NO2還原為N2。
已知：CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－889.6 kJ·mol－1①
N2(g)＋2O2(g)=2NO2(g)ΔH＝＋67.7 kJ·mol－1②
則CH4還原NO2生成水蒸氣和氮氣的熱化學方程式是                                 。

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科目：高中化學 來源：不詳 題型：單選題

一定量的氫氣在一定條件下完全燃燒生成氣態(tài)水，放出熱量值為Q1，等量的H2在同樣條件下完全燃燒生成液態(tài)水，放出熱量值為Q2，則Q1與Q2的關系為（  ）
A．Q1>Q2B．Q1＝Q2C．Q1<Q2D．無法確定

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