请填写表： 化学键 填“吸收热量”或“放出热量” 能量变化kJ 2molH2中的化学键 ______ 拆开化学键 ____ ____ ____ ____ 1molO2中的化学键 ______ 形成化学键 总能量变化 4molH-O键 ______ ______
（4）氢氧燃料电池的总反应方程式为2H2+O2=2H2O。其中，氢气在________（填“正”或“负”）极发生________反应（填“氧化”或“还原”）。电路中每转移0．2mol电子，标准状况下消耗H2的体积是__________________L。
【答案】ABC A 吸收热量 872 吸收热量 496 放出热量 1852 放出热量 484 负 氧化 2.24 【解析】 【分析】 【详解】
（1）常用的加快化学反应速率的方法是：升高温度，加入正催化剂，增大反应物浓度，增大压强（浓度也增大）等，故选ABC；
（2）反应物的总能量高于生成物的总能量，称为放热反应。氢气的燃烧反应属于典型的放热反应，所以能正确表示反应能量变化的是A；
（3）拆开1mol化学键需要吸收的能量，或是形成1mol化学键所放出的能量称为键能。反应物化学键断裂，吸收能量，生成物形成化学键，释放能量，吸收的总能量减去释放的总能量为该反应的能量变化，若为负值，则为放热反应，反之为吸热反应。则拆开
2molH2中的化学键436×2=872kJ，拆开1molO2中的化学键496kJ，共吸收1368kJ，
形成4molH-O键，放出463×4=1852kJ，反应的总能量变化为放出484kJ； （4）氢氧燃料电池中，氢气作负极反应物发生氧化反应，氧气作正极反应物发生还原反应，根据反应式，每有2molH2参与反应，转移电子4mol电子，故每转移0．2mol电子，参与反应的氢气为0.1mol H2，标准状况下2.24L。 【点睛】
反应热的计算：1. 生成物总能量-反应物总能量；2.反应物的总键能-生成物的总键能。燃料电池注意升失氧化，负极氧化（负极失去电子发生氧化反应），燃料做负极反应物，空气或者氧气作正极反应物。
9．CH4超干重整CO2技术可得到富含CO的化工原料。回答下列问题： (1)CH4超干重整CO2的催化转化如图所示：
①关于上述过程Ⅱ的说法不正确的是________（填序号）。 a．实现了含碳物质与含氢物质的分离 b．可表示为CO2＋H2＝H2O(g)＋CO c．CO未参与反应
d．Fe3O4、CaO为催化剂，降低了反应的ΔH
②其他条件不变，在不同催化剂（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）作用下，反应CH4(g)＋CO2(g)＝2CO(g)＋2H2(g)进行相同时间后，CH4的转化率随反应温度的变化如图所示。a点所代表的状态_________（填“是”或“不是”）平衡状态；b点CH4的转化率高于c点，原因是_________________________________________。
(2)在一刚性密闭容器中，加入Ni/α－Al2O3催化剂并加热至1123K，使CH4和CO2发生反应CH4(g)＋CO2(g)＝2CO(g)＋2H2(g)，初始时CH4和CO2的分压分别为20kPa、25kPa，研究表明CO的生成速率υ(CO)＝1.3×10-2·p(CH4)·p(CO2)mol·g-1·s-1，某时刻测得p(CO)＝20kPa，则p(CO2)＝________kPa，υ(CO)＝________mol·g-1·s-1。
【答案】cd 不是 b和c都未达平衡，b点温度高，反应速率快，相同时间内转化率高 15 1.95 【解析】 【分析】
(1)①a．过程Ⅱ中，CO、CO2都转化为CO，H2转化为H2O；实现了含碳物质与含氢物质的分离；
b．从起始反应物和产物分析可得，CO2与H2反应生成H2O(g)和CO； c．从反应过程看，CO先转化为CaCO3，后CaCO3再转化为CO；
d．Fe3O4、CaO起初参加反应，后来又生成，所以为催化剂，催化剂不改变反应物和生成物的总能量。
②催化剂不能改变反应物的平衡转化率，但可改变平衡前的转化率，通过不同催化剂作用下的转化率比较，可判断a、b、c三点的CH4的转化率都小于同温度下的最高转化率，由
此可确定反应仍正向进行。
(2)利用阿伏加德罗定律的推论，气体的压强之比等于物质的量之比，所以利用某时刻某物质的压强，可计算出该时刻另一物质的压强，由此可计算出反应速率。 【详解】
(1)①a．过程Ⅱ中，CO、CO2都转化为CO，H2转化为H2O；实现了含碳物质与含氢物质的分离，a正确；
b．从起始反应物和产物分析可得，CO2与H2反应生成H2O(g)和CO，b正确； c．从反应过程看，CO先转化为CaCO3，后CaCO3再转化为CO，c不正确；
d．Fe3O4、CaO起初参加反应，后来又生成，所以为催化剂，催化剂不改变反应物和生成物的总能量，所以不能降低反应的ΔH，d不正确； 故选cd。答案为：cd；
②相同温度下，尽管所使用的催化剂不同，但达平衡时CH4的转化率应相同，从图中可以看出，a点CH4的转化率比同温度下的催化剂Ⅰ作用下的转化率低，则表明a点所代表的状态不是平衡状态；从图中可以看出，虽然b点CH4的转化率高，但仍低于同温度下的最高转化率，说明反应仍未达到平衡，b点CH4的转化率高于c点，只能是反应速率快所致，故原因是b和c都未达平衡，b点温度高，反应速率快，相同时间内转化率高。答案为：不是；b和c都未达平衡，b点温度高，反应速率快，相同时间内转化率高； (2)利用题给数据，我们可建立如下三段式：
CH4(g)?CO2(g)=2CO(g)?2H2(g)起始量(kPa)202500
变化量(kPa)10102020某时刻量(kPa)10152020p(CH4)·p(CO2)mol·g-1·s-1=1.3×10-2×10×15 mol·g-1·s-从而得出p(CO2)＝15kPa，υ(CO)＝1.3×10-2·
1
=1.95 mol·g-1·s-1。答案为：15；1.95。
【点睛】
对于一个可逆反应，尽管不同催化剂影响反应速率，使平衡前相同时刻的转化率有所不同，但温度相同时，平衡转化率相同。
10．运用化学反应原理研究碳、氮、硫的单质及其化合物的反应对缓解环境污染、能源危机具有重要意义。
（1）CO还原NO的反应为2CO(g)+2NO(g)（2）用焦炭还原NO的反应为：2NO(g)+C(s)
2CO2(g)+N2(g)?H=-746kJ·mol-1。 N2(g)+CO2(g)
写出两条有利于提高NO平衡转化率的措施______________、______________。 ?H。恒容恒温条件下，向体积相同的甲、乙、丙三个容器中分别加入足量的焦炭和一定量的NO，测得各容器中NO的物质的量[n(NO)]随反应时间（t）的变化情况如表所示：
t/min n(NO)/mol 0 40 80 120 160 容器 甲/400℃ 乙/400℃ 丙/T℃ 2.00 1.00 2.00 1.5 0.80 1.45 1.10 0.65 1.00 0.80 0.53 1.00 0.80 0.45 1.00
①?H______________0（填“＞”或“＜”）；
②乙容器在160min时，v正_________v逆（填“＞”、“＜”或“=”）。
（3）某温度下，向体积为2L的恒容真空容器中通入2.00molNO2，发生反应：2NO2(g)
N2O4(g)?H=-57.0kJ·mol-1，已知：v正(NO2)=k1·c2(NO2)，v逆(N2O4)=k2·c(N2O4)，其
中k1、k2为速率常数。测得NO2的体积分数[x(NO2)]与反应时间（t）的关系如表： t/min x(NO2) 0 1.0 20 0.75 40 0.52 60 0.50 80 0.50
k1①的数值为______________； k2②已知速率常数k随温度升高而增大，则升高温度后k1增大的倍数___________k2增大的倍数（填“＞”、“＜”或“=”）。
（4）用间接电化学法除去NO的过程，如图所示：
①已知电解池的阴极室中溶液的pH在4~7之间，写出阴极的电极反应式：______________；
②用离子方程式表示吸收池中除去NO的原理：______________。
【答案】降低温度 增大压强、增大CO与NO的投料比等 < > 2 < 2HSO3-+2e-+2H+===S2O42-+2H2O 2NO+2S2O42-+2H2O===N2+4HSO3- 【解析】 【分析】 【详解】
（1）提高NO平衡转化率，目的是时平衡向正向移动，可以使平衡向正向移动的方法有降低温度、增大压强、增大CO与NO的投料比等； （2）2NO(g)+C(s)
N2(g)+CO2(g)这个反应是一个自发的反应，从有序变为无序，故为放
热反应?H<0；根据甲容器可以算出这个反应的平衡常数K=0.5625，乙容器中160min时，的浓度商Q=0.3735，没有达到平衡状态，因此v正>v逆； （3）①根据反应速率比等于化学计量数比这一结论可以得出
v正(NO2)k1c2(NO2)??2(1)，有可以知道该反应的化学平衡常数
v逆(N2O4)k2c(N2O4)c(N2O4)0.25k1??1K=2(2)，将化学平衡常数带入式子(1)可以得到=2；②因速率常数k
k2c(NO2)0.52随温度升高而增大，该反应还为放热反应，升高温度时平衡向左移动，故k1增大的倍数小于k2增大的倍数；
（4）根据电池结构可以看出，电解中阴极为HSO3-得电子，故电极方程式为2HSO3-+2e-+2H+===S2O42-+2H2O；吸收池中NO得到电子生成N2，化学方程式为2NO+2S2O42-+2H2O===N2+4HSO3-。
11．某温度时，在2L容器中X、Y、Z三种气体物质的物质的量（n）随着时间（t）变化的曲线如图所示。由图中数据分析：
化学 化学反应的速率与限度的专项 培优练习题含答案
