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13．碳和碳的化合物在生產、生活中的應用非常廣泛，“低碳生活”已成潮流，清潔能源的開發、煤的綜合利用等是實現“低碳生活”的重要途徑．試運用所學知識，回答下列問題：
（1）甲烷是一種重要的清潔燃料
①甲烷燃燒放出大量的熱，可直接作為能源用于人類的生產和生活．
已知：①2CH₄（g）+3O₂（g）=2CO（g）+4H₂O（l）△H₁=-1214kJ/mol
②2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H₂=-566kJ/mol
則表示甲烷燃燒熱的熱化學方程式CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H₁=-890KJ．mol^-1；請從化學反應的本質解釋甲烷燃燒放出熱量的原因：化學反應過程中，反應物化學鍵的破壞需要吸收能量，而生產物化學鍵的形成要放出能量，當化學鍵的破壞需要吸收能量小于化學鍵的形成要放出能量．
②在甲烷燃料電池中，甲烷的化學能利用率大大提高．將兩個石墨電極插入KOH溶液中，向兩極分別通入CH₄和O₂，其負極電極反應式是：CH₄-8e^-+10 OH^-=CO₃^2-+7H₂O．
（2）二甲醚也是一種重要的清潔燃料，工業上可利用煤的氣化產物（水煤氣）合成二甲醚．
①利用水煤氣合成二甲醚的熱化學方程式為：3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）△H=-274kJ/mol
該反應在一定條件下的密閉容器中達到平衡后，為同時提高反應速率和二甲醚的產率，可以采取的措施是bd  （填字母代號）．
a．降低溫度  b．縮小容器體積  c．加入催化劑
d．增加H₂的濃度     e．分離出二甲醚
②二甲醚也可以通過CH₃OH分子間脫水制得
2CH₃OH（g）?CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H=-23.5kJ/mol
已知在280℃，體積不變的密閉容器中進行上述反應，t2時達到平衡，各組分起始和平衡濃度見下表．

	CH3OH（g）	CH3OCH3（g）	H2O（g）
起始濃度 mol/L	2.00	0.50	0
平衡濃度 mol/L	c1	1.00	c2

①表中c₁=1．
在t₂min內平均反應速率v（H₂O）=$\frac{1}{2{t}_{2}}$mol/（L．min）．
②若在400℃，相同的密閉容器中進行上述反應，請在下圖中畫出CH₃OCH₃濃度隨時間變化的關系圖（要求同時畫出280℃的，并做好標注）．

12．甲醇可作為燃料電池的原料．  
（1）以CH₄和H₂O為原料，通過下列反應來制備甲醇．
I：CH₄ （ g ）+H₂O （ g ）=CO （ g ）+3H₂ （ g ）△H=+206.0kJ•mol^-1
Ⅱ：CO （ g ）+2H₂ （ g ）=CH₃OH （ g ）△H=-129.0kJ•mol^-1
則：CH₄（g）與H₂O（g）反應生成CH₃OH （g）和H₂（g）的熱化學方程式為CH₄（g）+H₂O（g）=CH₃OH （g）+H₂（g）△H=+77.0 kJ•mol^-1．
（2）將1.0mol CH₄和2.0mol H₂O （ g ）通入容積為100L的反應室，在一定條件下發生反應I，測得在一定的壓強下CH₄的轉化率與溫度的關系如圖1．
①假設100℃時達到平衡所需的時間為5min，則用H₂表示該反應的平均反應速率為0.003 mol•L^-1•min^-1．
②100℃時反應I的平衡常數為2.25×10^-4．
（3）在壓強為0.1MPa、溫度為300℃條件下，將a mol CO與3a mol H₂的混合氣體在催化劑作用下發生反應II生成甲醇，平衡后將容器的容積壓縮到原來的$\frac{1}{2}$，其他條件不變，對平衡體系產生的影響是CD （填字母序號）．
A．c （ H₂ ）減少                 B．正反應速率加快，逆反應速率減慢
C．CH₃OH 的物質的量增加     D．重新平衡c （ H₂ ）/c （CH₃OH ）減小      E．平衡常數K增大
（4）甲醇對水質會造成一定的污染，有一種電化學法可消除這種污染，其原理是：通電后，將Co²⁺氧化成Co³⁺，然后以Co³⁺做氧化劑把水中的甲醇氧化成CO₂而凈化．實驗室用圖2裝置模擬上述過程：
①寫出陽極電極反應式Co²⁺-e^-=Co³⁺．
②寫出除去甲醇的離子方程式6Co³⁺+CH₃OH+H₂O=CO₂↑+6 Co²⁺+6H⁺．
（5）以甲醇可作為燃料制成燃料電池結構示意圖如圖3所示．關于該電池的敘述正確的是B．
A．當電池反應消耗了2mol甲醇時，溶液中轉移了12N_A個e^-
B．電池的負極反應為：CH₃OH+H₂O-6e^-=CO₂↑+6H⁺
C．放電過程中，H⁺從正極區向負極區遷移
D．在電池反應中，每消耗1mol氧氣，理論上能生成標準狀況下CO₂氣體（22.4/3）L．

11．平衡指的是兩個相反方向的變化最后所處的運動狀態；中學階段涉及的平衡有氣體可逆反應的平衡、酸堿電離平衡、水解平衡及沉淀-溶解平衡等等．

（1）現有容積為2L的恒溫恒容密閉容器，向其中加入2molA氣體和2molB氣體后發生如下反應：A（g）十B（g）?C（g）△H=-akj•mol^-1
20s后，反應達到平衡狀態，生成lmolC氣體，放出熱量Q₁kJ．回答下列問題．
①計算 20s內B氣體的平均化學反應速率為0.025mol/（L•s），求出該反應的平衡常數2．
②保持容器溫度和容積不變，若改為向其中加入1molC氣體，反應達到平衡時，吸收熱量Q₂kJ，則Q₁與Q₂的相互關系正確的是（C）（填字母）．
（A）Q_l+Q₂=a        （B）Q₁+2Q₂＜2a       （C）  Q₁+2Q₂＞2a    （D） Q_l+Q₂＜a
（2）甲醇是一種可再生能源，具有開發和應用的廣闊前景，工業上可用合成氣制備甲醇．反應為CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）某溫度下，在容積為2L的密閉容器中進行該反應，其相關 其相關數據見圖：
①tmin至2tmin時速率變化的原因可能是反應受熱或使用了催化劑；
②3tmin時對反應體系采取了一個措施，至4tmin時CO的物質的量為0.5mol，請完成圖CO的變化曲線．
（3）常溫下，將VmL、0.1000mol•L^-1氫氧化鈉溶液逐滴加入到20.00mL、0.1000mol•L^-1醋酸溶液中，充分反應．回答下列問題．（忽略溶液體積的變化）
①如果溶液pH=7，此時V的取值＜20.00（填“＞”、“＜”或“=“），而溶液中c（Na⁺）、c（CH₃COO^-）、c（H⁺）、c（OH^-）的大小關系；c（Na⁺）=c（CH₃COO^-）＞c（H⁺）=c（OH^-）．
②如 果  V=40.00，則 此 時 溶液 中 c（OH^-）-c（H⁺）-c（CH₃COOH）=0.33mol•L^-1
（4）某溫度條件下，若將CO₂（g）和H₂（g）以體積比1：4混合，在適當壓強和催化劑作用下可制得甲烷，己知：CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890.3KJ/mol　　　　 H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（l）△H=-285.8KJ/mol則CO₂（g）和H₂（g）反應生成液態水的熱化學方程式為：CO₂（g）+4H₂（g）=CH₄（g）+2H₂O（l）△H=-252.9kJ/mol．

10．取兩個相同容積的密閉恒容容器，在A容器中充入0.2molN₂O₄，B容器中充入0.2molHI氣體，在一定溫度下反應分別達到平衡，測得N₂O₄和HI的分解率分別為 a（A）和a（B）．在該平衡體系中再分別充入0.2molN₂O₄和0.2molHI，當反應重新達到平衡時，測得N₂O₄和HI的分解率分別為a′（A）和a′（B）．下列判斷一定正確的是（　　）

	A．	a （A）＞a′（A）   a（B）＜a′（B）		B．	a（A）＞a′（A）   a （B）=a′（B）
	C．	a （A）＜a′（A）   a （B）=a′（B）		D．	a （A）=a（A）     a （B）＞a′（B）

9．工業制硫酸時，利用催化氧化反應將SO₂轉化為SO₃是一個的關鍵步驟．
（1）在標準狀況下，將a L由SO₂和Cl₂組成的混合氣體通入200mL 0.1mol/L的Fe₂（SO₄）₃溶液中，充分反應后，溶液的棕黃色變淺．向反應后的溶液中加入足量的BaCl₂溶液，將所得沉淀過濾、洗滌、干燥后稱重，其質量為23.3g．則混合氣體中SO₂的體積為0.896L，a的取值范圍為：1.344＜a＜1.792．
（2）某溫度下，SO₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）?SO₃（g）△H=-98kJ•mol^-1．開始時在100L的密閉容器中加入4.0
mol SO₂（g）和10.0mol O₂（g），當反應達到平衡時共放出熱量196kJ，該溫度下平衡常數K=3.33．
（3）一定條件下，向一帶活塞的密閉容器中充入2mol SO₂和1mol O₂，發生下列反應：
2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g），達到平衡后改變下述條件，SO₂、O₂、SO₃氣體平衡濃度都比原來增大的是ACF（填字母）．
A．保持溫度和容器體積不變，充入2mol SO₃
B．保持溫度和容器體積不變，充入2mol N₂
C．保持溫度和容器體積不變，充入0.5mol SO₂和0.25mol O₂
D．保持溫度和容器內壓強不變，充入1mol SO₃
E．升高溫度
F．移動活塞壓縮氣體
（4）常溫時，BaSO₄的K_sp=1.08×10^-10．現將等體積的BaCl₂溶液與2.0×10^-3mol/L的Na₂SO₄溶液混合．若要生成BaSO₄沉淀，BaCl₂溶液的最小濃度為2.16×10^-7mol/L．
（5）N₂O₅是一種新型硝化劑，其性質和制備受到人們的關注．①一定溫度下，在恒容密閉容器中N₂O₅可發生下列反應：2N₂O₅（g）?4NO₂（g）+O₂（g）△H＞0．
如表為反應在T₁溫度下的部分實驗數據：

t/s	0	50	100
c（N2O5）/mol•L-1	5.0	3.5	2.4

則50s內NO₂的平均生成速率為0.06mol•L^-1•s^-1．
②現以H₂、O₂、熔融鹽Na₂CO₃組成的燃料電池，采用電解法制備N₂O₅，裝置如圖所示，其中Y為CO₂．

寫出石墨I電極上發生反應的電極反應式H₂+CO₃^2--2e^-=CO₂+H₂O．

8．已知A（g）+xB（g）?2C（g），一定溫度下，某密閉容器中充入等物質的氣體A和B發生上述反應，達到平衡后，只改變反應的一個條件，測得容器內有關物質的濃度、反應速率隨時間變化的關系如圖所示．

請回答下列問題：
（1）x=1．0-20min內用B的濃度變化表示的平均反應速率為0.05mol/（L•min），在左圖中補充缺失的物質在0-30min內濃度變化曲線．一定條件下，當v_正（B）：v_逆（C）=1：2時的狀態即為化學平衡狀態．
（2）20min～30min內該反應的化學平衡常數為4，若25min，35min，55min時時的化學平衡常數分別為K₁，K₂，K₃，則三者大小關系為：K₁=K₂＜K₃
（3）已知A（g）+xB（g）?2C（g）△H=-QkJ/mol，該反應生成2molC時放出（填“放出”或“吸收”）等于（填“大于”“小于”或“等于”）QkJ的熱量．

7．一定溫度下，將1mol A和1mol B氣體充入2L恒容密閉容器中，發生反應A（g）+B（g）?xC（g）+D（s），t₁時達到平衡．在t₂、t₃時刻分別改變反應的一個條件，測得容器中氣體C的濃度隨時間的變化如圖所示．下列說法正確的是（　　）

	A．	反應方程式中的x=1
	B．	t2時刻改變的條件是使用催化劑
	C．	t3時刻改變的條件是移去少量物質D
	D．	t1～t3間該反應的平衡常數均為4

6．工業上用DME法以H₂和C0為原料生產甲醚（CH₃OCH₃）其原理是在同一容器中發生如下兩個連續反應：
①2H₂（g）+CO（g）?CH₃OH（g〕
②2CH₃OH（g）?CH₃OCH₃（g）+H₂0（g）
當達到平衡時實驗數鋸如表，下列分析正確的是（　　）

溫度（℃） 平衡態	260	270	280	290	300	310
CO轉化率（%）	92	87	82	80	72	62
CH3OCH3產率（%）	33	45	77	79	62	52

	A．	反應①、②均為吸熱反應
	B．	290℃時反應②K值達到最大
	C．	平衡時，反應①與②中CH3OH的消耗速率一定相等
	D．	增大壓強能增大CH3OCH3產率

5．工業上常利用含硫廢水生產Na₂S₂O₃•5H₂O，實驗室可用如下裝置（略去部分夾持儀器）模擬生產過程．

燒瓶C中發生反應如下：
Na₂S（aq）+H₂O（l）+SO₂（g）═Na₂SO₃（aq）+H₂S（aq）　（Ⅰ）
2H₂S（aq）+SO₂（g）═3S（s）+2H₂O（l）　（Ⅱ）
S（s）+Na₂SO₃（aq）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂S₂O₃（aq）　（Ⅲ）
已知Na₂S₂O₃•5H₂O遇酸易分解：S₂O₃^2-+2H⁺═S↓+SO₂↑+H₂O供選擇的試劑：稀鹽酸、稀硫酸、稀硝酸、BaCl₂溶液、AgNO₃溶液．
（1）儀器組裝完成后，關閉兩端活塞，向裝置B中的長頸漏斗內注入液體至形成一段液柱，若液柱高度保持不變，則整個裝置氣密性良好．裝置D的作用是防止倒吸．裝置E中為NaOH溶液．
（2）裝置B的作用之一是觀察SO₂的生成速率，其中的液體最好選擇c．
a．蒸餾水  b．飽和Na₂SO₃溶液   c．飽和NaHSO₃溶液  d．飽和NaHCO₃溶液
實驗中，已知反應（Ⅲ）相對較慢，則燒瓶C中反應達到終點的現象是控制滴加硫酸的速度，溶液變澄清（或渾濁消失）．反應后期可用酒精燈適當加熱燒瓶A，實驗室用酒精燈加熱時必須使用石棉網的儀器還有ad．
a．燒杯     b．蒸發皿     c．試管     d．錐形瓶
（3）為提高產品純度，應使燒瓶C中Na₂S和Na₂SO₃恰好完全反應，則燒瓶C中Na₂S和Na₂SO₃物質的量之比為2：1．
（4）反應終止后，燒瓶C中的溶液經蒸發濃縮、冷卻結晶即可析出Na₂S₂O₃•5H₂O，其中可能含有Na₂SO₃、Na₂SO₄等雜質．利用所給試劑設計實驗，檢測產品中是否存在Na₂SO₄，簡要說明實驗操作、現象和結論：取少量產品溶于足量稀鹽酸、靜置、取上層清液（或過濾，取濾液）、滴加BaCl₂溶液，若出現沉淀則說明含有Na₂SO₄雜質．

4．實驗室制備1，2-二溴乙烷的反應原理如下：
CH₃CH₂OH$→_{170℃}^{H_{2}SO_{4}（濃））}$CH₂═CH₂
CH₂═CH₂+Br₂→BrCH₂CH₂Br
可能存在的主要副反應有：乙醇在濃硫酸的存在下在140℃脫水生成乙醚．用少量的溴和足量的乙醇制各1，2-二溴乙烷的裝置如圖所示：
有關數據列表如下：

	乙醇	1，2-二溴乙烷	乙醚
狀態	無色液體	無色液體	無色液體
密度/g•cm-3	0.79	2.2	0.71
沸點/℃	78.5	132	34.6
熔點/℃	-130	9	-116

回答下列問題：
（1）在此裝置各實驗中，要盡可能迅速地把反應溫度提高到170℃左右，其最主要目的是d；（填正確選項前的字母）
a．引發反應    b．加快反應速度    c．防止乙醇揮發d．減少副產物乙醚生成
（2）在裝置C中應加入c，其目的是吸收反應中可能生成的酸性氣體：（填正確選項前的字母）
a．水    b．濃硫酸    c．氫氧化鈉溶液     d．飽和碳酸氫鈉溶液
（3）判斷該裝置各反應已經結束的最簡單方法是溴的顏色完全褪去；
（4）將1，2-二溴乙烷粗產品置于分液漏斗中加水，振蕩后靜置，產物應在下層（填“上”、“下”）；
（5）若產物中有少量副產物乙醚，可用蒸餾的方法除去；
（6）反應過程中應用冷水冷卻裝置D，其主要目的是避免溴大量揮發；但又不能過度冷卻（如用冰水），其原因是產品1，2-二溴乙烷的沸點低，過度冷卻會凝固而堵塞導管．