化学化学反应热的计算试题

化学化学反应热的计算试题
1.用CH
4催化还原NO
x
可以消除氮氧化物的污染。

例如：
①CH
4(g)+4NO
2
(g)=4NO(g)+CO
2
(g)+2H
2
O(g) ΔH=-574kJ·mol—1
②CH
4(g)+4NO(g)=2N
2
(g)+CO
2
(g)+2H
2
O(g) ΔH=-1160kJ·mol—1
下列说法不正确的是：
A．由反应①可推知：CH
4(g)+4NO
2
(g)=4NO(g)+CO
2
(g)+2H
2
O(l) ΔH=-Q，Q>574kJ·mol—1
B．等物质的量的甲烷分别参加反应①、②，反应转移的电子数不同
C．若用标准状况下4.48L CH
4还原NO
2
至N
2
，放出的热量为173.4kJ
D．若用标准状况下4.48L CH
4还原NO
2
至N
2
，整个过程中转移的电子总物质的量为1.6mol
【答案】B
【解析】A、①反应中水的状态是气态，而CH
4(g)+4NO
2
(g)=4NO(g)+CO
2
(g)+2H
2
O(l) ΔH=-Q中，
水是液态，从气态到液态要放出热量，所以Q>574kJ·mol—1，正确；B、甲烷对应的氧化产物都是CO
2
，所以等物质的量的甲烷分别参加反应①、②，反应转移的电子数相同，错误；C、将两
个方程式相加得CH
4(g)+2NO
2
(g)= N
2
(g)+CO
2
(g)+2H
2
O(g) ΔH=-867kJ·mol—1，所以用标准状况
下4.48L CH
4还原NO
2
至N
2
，放出的热量为4.48L/22.4L/mol×867kJ·mol—1=173.4kJ,正确；D、
标准状况下4.48L CH
4
的物质的量为0.2mol,所以转移电子的物质的量为0.2mol×8=1.6mol，正确，答案选B。

2.Ⅰ．在一定条件下，科学家利用从烟道气中分离出CO
2与太阳能电池电解水产生的H
2
合成甲
醇，其过程如下图所示，试回答下列问题：
（1）该合成路线对于环境保护的价值在于。

（2）15～20%的乙醇胺（HOCH
2CH
2
NH
2
）水溶液具有弱碱性，上述合成线路中用作CO
2
吸收
剂。

用离子方程式表示乙醇胺水溶液呈弱碱性的原因。

（3）CH
3OH、H
2
的燃烧热分别为：△H＝－725.5 kJ/mol、△H＝－285.8 kJ/mol，写出工业上
以CO
2、H
2
合成CH
3
OH的热化学方程式：。

Ⅱ．将燃煤废气中的CO
2
转化为甲醚的反应原理为：
2CO
2(g) + 6H
2
(g)CH
3
OCH
3
(g) + 3H
2
O(g)
已知一定压强下，该反应在不同温度、不同投料比时，CO
2
的转化率见下表：
投料比[n(H) / n(CO)]500 K600 K700 K800 K
（4）该反应的焓变△H 0，熵变△S 0（填＞、＜或＝）。

（5）用甲醚作为燃料电池原料，在碱性介质中该电池负极的电极反应式。

（6）若以1.12 L·min-1（标准状况）的速率向该电池中通入甲醚（沸点为-24.9 ℃），用该电池
电解500 mL 2 mol·L-1 CuSO
4
溶液，通电0.50 min后，理论上可析出金属铜 g。

【答案】（1）有利于防止温室效应（2分）
（2）HOCH
2CH
2
NH
2
+H
2
O HOCH
2
CH
2
NH
3
++OH-（2分）
（3）CO
2(g)+3 H
2
(g)= CH
3
OH(l)+ H
2
O(l) △H=-131.9kJ/mol （3分）
（4）< (1分)，< (1分)
(5) CH
3 OCH
3
-12e-+16 OH-=2CO
3
2-+11 H
2
O (3分 )
（6）9.6（2分）
【解析】（1）氢气与二氧化碳合成甲醇，减少了二氧化碳的排放，有利于防止温室效应
（2）HOCH
2CH
2
NH
2
水解使溶液呈碱性，发生的离子方程式为HOCH
2
CH
2
NH
2
+H
2
O
HOCH
2CH
2
NH
3
++OH-
（3）根据盖斯定律，将甲醇与氢气的燃烧热化学方程式作相应调整，得△H=－285.8 kJ/mol×3-
(－725.5 kJ/mol)=-131.9kJ/mol,所以合成甲醇的热化学方程式为CO
2(g)+3 H
2
(g)= CH
3
OH(l)+
H
2
O(l) △H=-131.9kJ/mol
（4）随温度升高，二氧化碳的转化率降低，说明升温平衡向逆向移动，正反应方向为放热反应，△H<0，反应物气体的总物质的量是8mol，生成物气体的总物质的量是4mol，所以△S<0；
（5）该电池负极是甲醚发生氧化反应，碱性介质中生成碳酸根离子，电极反应式为CH
3 OCH
3
-
12e-+16 OH-=2CO
32-+11 H
2
O
（6）0.5min甲醚的通入量是0.025mol，转移电子是0.3mol，根据得失电子守恒，Cu2++2e-=Cu，最终得0.15mol铜，其质量是9.6g。

3.研究CO、SO
2
、NO等大气污染气体的综合处理与利用具有重要意义。

（1）以CO或CO
2与H
2
为原料，在一定条件下均可合成甲醇，你认为用哪种合成设计线路更符
合“绿色化学”理念：（用化学反应方程式表示）。

（2）如图所示是用于合成甲醇产品中甲醇含量的检测仪。

写出该仪器工作时的电极反应式：负极，正极。

（3）一定条件下，NO
2和SO
2
反应生成SO
3
（g）和NO两种气体，现将体积比为1:2的NO
2
和
SO
2
的混合气体置于密闭容器中发生上述反应，下列能说明反应达到平衡状态的是。

（填序号）
A．体系压强保持不变B．混合气体颜色保持不变
C．SO
3、NO的体积比保持不变D．每消耗 1 mol SO
2
，同时生成1 mol NO
当测得上述平衡体系中NO
2与SO
2
体积比为1:6时，则该反应平衡常数K值为；
（4）工业常用Na
2CO
3
饱和溶液回收NO、NO
2
气体：
NO+NO
2+Na
2
CO
3
=2NaNO
2
+CO
2
2NO
2
+Na
2
CO
3
=NaNO
3
+NaNO
2
+CO
2
若用足量的Na
2CO
3
溶液完全吸收NO、NO
2
混合气体，每产生标准状况下CO
2
2．24L（CO
2
气
体全部逸出）时，吸收液质量就增加4．4g，则混合气体中NO和NO
2
体积比为。

【答案】（1）CO(g)+2H
2(g)CH
3
OH(g)
（2）负极：2CH
3OH-12e-+2H
2
O 2CO
2
+12H+正极：3O
2
+12e-+12H+ 6H
2
O
（3） B 2．67(或 ) （4）1∶7
【解析】（1）因为化学反应的过程就是原子重新组合的过程，由于“绿色化学”就是反应物的原子
完全转化为目标生成物，所以使用CO、H
2来制取CH
3
OH 。

反应的方程式为：CO(g)+2H
2
(g)
CH
3OH(g)。

（2）左边通入甲醇的电极为负极，电极反应为：2CH
3
OH-12e-
+2H
2O=2CO
2
+12H+；右边通入O
2
的电极为正极，由于是酸性介质，发生的电极反应为：
3O
2+12e-+12H+=6H
2
O。

（3）NO
2
和SO
2
反应生成SO
3
（g）和NO的方程式为：NO
2
+SO
2 SO
3
(g)+NO．A．该反应是反应前后气体体积相等的可逆反应，所以无论反应是否达到平
衡，反应的压强都不会发生变化。

B．由于容器的容积不变，若反应达到平衡，任何物质的物质
的量不变，NO
2
是有色的物质，其浓度不变，所以混合气体颜色保持不变。

因此该反应达到平衡。

正确。

C．发生反应NO
2+SO
2
SO
3
(g)+NO ，每产生SO
3
1mol,必然同时产生NO1mol。

因
此无论反应是否达到平衡，SO
3
、NO的体积比始终保持不变。

故不能作为反应达到平衡的标志。

错误。

D．SO
2
是反应物，NO为生成物，方程式中二者的物质的量的比为1:1,所以每消耗 1 mol
SO
2
，同时生成1 mol NO ，与反应是否达到平衡无关，因此不能作为反应达到平衡的标志。

错误。

假设反应开始时，n(NO
2)="amol;" n(SO
2
)=2amol．。

在反应过程中∆n(NO
2
)="xmol" ，则
∆n(SO
2)=xmol,则达到平衡是反应NO
2
+SO
2
SO
3
(g)+NO平衡体系中n(NO
2
)=(a-
x)mol;n(SO
2)=(2a-x)mol;n(SO
3
)=xmol;n(NO)=xmol。

由于平衡时NO
2
与SO
2
体积比为1:6，所以
(a-x)：(2a-x)=1:6．解得．所以在该温度下该反应平衡常数。

（4）由方程式可以看出：每产生1mol的CO
2
，
消耗混合气体2mol。

现在产生2．24L标志状况下的CO
2，即产生0．1 mol CO
2
，所以消耗气体
0．1mol．．则混合气体的摩尔质量为44g/mol．假设NO为xmol, NO
2
为(1-x)mol．30x+46(1-x)=44．则x:(1-x)=1:7．
4.2013年初，全国各地多个城市都遭遇“十面霾伏”，造成“阴霾天”的主要根源之一是汽车尾气和燃煤尾气排放出来的固体小颗粒。

汽车尾气净化的主要原理为：2NO(g)+2CO(g)2CO
2+N
2。

在密闭容器中发生该反应时，
c(CO
2
)随温度(T)、催化剂的表面积(S)和时间(t)的变化曲线如下图所示。

据此判断：
（1）该反应为反应(填“放热”或“吸热”）：在T
2
温度下，0~2s内的平均反应速率：
v(N
2
)= ；（2）当固体催化剂的质量一定时，增大其表面积可提高化学反应速率。

若催化剂
的表面积S
1>S
2
，在答题卡上画出 c(CO
2
)在T
1
、S
2
条件下达到平衡过程中的变化曲线。

（3）某科研机构，在t
1
℃下，体积恒定的密闭容器中，用气体传感器测得了不同时间的NO和
CO的浓度（具体数据见下表，CO
2和N
2
的起始浓度为0）。

时间/s012345
t
1
℃时该反应的平衡常数K= ，平衡时NO的体积分数为。

（4）若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行，下列示意图正确且能说明反应在进行到t
1
时刻达到平衡状态的是 (填代号）。

（下图中v
正
、K、n、m分别表示正反应速率、平衡常数、物质的量和质量）
（5）煤燃烧产生的烟气也含氮的氧化物，用CH
4催化还原NO
X
可以消除氮氧化物的污染。

已知：CH
4(g)+2NO
2
(g) = N
2
(g)+CO
2
(g)+2H
2
O(g) △H=-867．0kJ • mol-1
2NO
2 (g) N
2
O
4
(g) △H=-56．9kJ • mol-1
H
2O(g) = H
2
O(l) △H=-44．0kJ • mol-1
写出CH
4催化还原N
2
O
4
(g)生成N
2
(g)、CO
2
(g)和H
2
O(l)的热化学方程式。

【答案】（1）放热 0．025 mol/(L·s) （各2分，共4分）
（2）见图（在T
1S
1
下方，起点不变、终点在虚线后即可，合理均可）（2分）
（3）5000 L/mol （2分） 2．41% (2分) （4）B D （共2分，少选得1分，错选不得分）
（5）CH
4(g)+N
2
O
4
(g)═N
2
(g)+CO
2
(g)+2H
2
O(g) D H═ —898．1kJ/mol （2分）
【解析】⑴依据“先拐先平，数值大”的原则，可知：T
1＞T
2
，而在T1条件下可知，二氧化碳的含
量反而低，可知，升高温度反应逆向移动，因此正向是放热的。

化学反应速率等于单位时间内反应物或者生成物浓度的变化量，因此可以确定用二氧化碳表示的化学反应速率就为：0.050
mol/(L·s)，再依据化学反应速率之比等于化学计量数之比，可知；用氮气表示的化学反应速率就为：0.025 mol/(L·s)。

⑵增大表面积，只是增大反应速率，并不影响二氧化碳的含量，因此，只是反应达到平衡的时间延长，并不影响二氧化碳的量。

⑶ 2NO(g) + 2CO(g) 2CO
2 + N
2
起始浓度：10－3mol/L 3.6×10－3mol/L 0 0
转化浓度：9.0×10－4mol/L 9.0×10－4mol/L 9.0×10－4mol/L 4.5×10－4mol/L
平衡浓度：10－4mol/L 2.7×10－3mol/L 9.0×10－4mol/L 4.5×10－4mol/L
因此平衡常数：
根椐，平衡时体积比等于物质的量之比，等于浓度之比，所以平衡时NO的体积分数为：
⑷A图中正反应速率反应开始后是减小的，错误；B图中表示的是化学平衡常数随时间的变化，因为是绝热的，而反应又是放热的，所以随着反应的进行，放出的热量散不出去，使反应逆向移动，使得平衡常数减小，但在某一个时刻达到平衡状态。

正确；C图中在t1后各自的物质的量还在变化，则不是平衡状态，错误；D图中一氧化氮的质量在t1时刻质量不变，一定是一个平衡状态。

正确。

⑸①CH
4(g)+2NO
2
(g) = N
2
(g)+CO
2
(g)+2H
2
O(g) △H=-867．0kJ • mol-1
②2NO
2 (g) N
2
O
4
(g) △H=-56．9kJ • mol-1
③H
2O(g) = H
2
O(l) △H=-44．0kJ • mol-1
①－②＋③×2：CH
4(g)+N
2
O
4
(g)═N
2
(g)+CO
2
(g)+2H
2
O(g) D H═ —898．1kJ/mol
5.天然气燃烧不完全会产生有毒气体CO，又知CO和CH
4
燃烧的热化学方程式分别为
2CO（g）+O
2（g）＝2CO
2
（g）ΔH＝－566 kJ·mol-1
CH
4（g）+2O
2
（g）＝CO
2
（g）+2H
2
O（l）ΔH＝－890 kJ·mol-1
又知由H
2与O
2
反应生成液态H
2
O 比生成气态H
2
O 多放出44 kJ·mol-1的热量。

则下列热化学方
程式正确的是（）
A．2CH
4（g）+O
2
（g）＝CO
2
（g）+CO（g）+4H
2
O（l）ΔH＝－1214 kJ·mol-1
B．2CH
4（g）+O
2
（g）＝CO
2
（g）+CO（g）+4H
2
O（g）ΔH＝－1038 kJ·mol-1
C．3CH
4（g）+5O
2
（g）＝CO
2
（g）+2CO（g）+6H
2
O（l）ΔH＝－1538 kJ·mol-1
D．3CH
4（g）+5O
2
（g）＝CO
2
（g）+2CO（g）+6H
2
O（g）ΔH＝－1840 kJ·mol-
【答案】D
【解析】化学反应既伴随物质变化，又伴随能量变化，而且遵循能量守恒，这是化学常识。

用热化学方程式来体现这一常识是学习化学的基本思想，同时运用盖斯定律进行有关反应热的计算，它能考查学生应用理论和计算的能力。

根据题意写出有关反应的热化学方程式如下：
⑴2CO（g）+O
2（g）＝2CO
2
（g）ΔH
1
＝－566 kJ·mol-1
⑵CH
4（g）+2O
2
（g）＝CO
2
（g）+2H
2
O（1）ΔH
2
＝－890 kJ·mol-1
⑶H
2O（g）＝H
2
O（l）ΔH
3
＝－44.0 kJ·mol-1
⑷CH
4（g）+2O
2
（g）＝CO
2
（g）+2H
2
O（g）ΔH
4
＝？
⑸CH
4（g）+O
2
（g）＝CO（g）+2H
2
O（1）ΔH
5
＝？
⑷＝⑵－⑶×2，可求ΔH
4
＝－890 kJ·mol-1+88.0 kJ·mol-1＝－802 kJ·mol-1
⑸＝⑵－（1）×，可求ΔH
5
＝－890 kJ·mol-1+283.0 kJ·mol-1＝－607 kJ·mol-1
A中ΔH＝ΔH
2+ΔH
5
＝－1497 kJ·mol-1，故A错，同理，B为－1321kJ·mol-1，C为－2104
kJ·mol-1，D为－1840 kJ·mol-1。

答案为D。

6. 2009年12月7日～18日在丹麦首都哥本哈根召开了世界气候大会，商讨《京都议定书》一期承诺到期后的后续方案，即2012年至2020年的全球减排协议，大会倡导“节能减排” 和“低碳经
济”，降低大气中CO
2的含量及有效地开发利用CO
2
，引起了各国的普遍重视。

过渡排放CO
2
会
造成“温室效应”，科学家正在研究如何将CO
2
转化为可利用的资源。

目前工业上有一种方法是用
CO
2
来生产燃料甲醇。

一定条件下发生反应：
CO
2(g)+3H
2
(g)CH
3
OH(g)+H
2
O(g)，下图表示该反应过程中能量(单位为kJ·mol-1)的变化：
（1）关于该反应的下列说法中，正确的是____________(填字母)。

A．△H＞0，△S＞0B．△H＞0，△S＜0
C．△H＜0，△S＜0D．△H＜0，△S＞0
（2）为探究反应原理，现进行如下实验，在体积为l L的密闭容器中，充入l mol CO
2
和3 mol
H
2，一定条件下发生反应：CO
2
(g)+3H
2
(g)CH
3
OH(g)+H
2
O(g)，经测得CO
2
和CH
3
OH(g)的浓
度随时间变化如图所示。

①从反应开始到平衡，CO
2的平均反应速率v(CO
2
)＝。

②该反应的平衡常数表达式K＝。

③下列措施中能使化学平衡向正反应方向移动的是 (填字母)。

A．升高温度
B．将CH
3
OH(g)及时液化抽出
C．选择高效催化剂
D．再充入l molCO
2和3 molH
2
（3）25℃，1.01×105Pa时，16g液态甲醇完全燃烧，当恢复到原状态时，放出369.2kJ的热量，写出该反应的热化学方程式：___________________________________________。

（4）选用合适的合金为电极，以氢氧化钠、甲醇、水、氧气为原料，可以制成一种以甲醇为原
料的燃料电池，此电池的负极应加入或通入的物质有__________ _____；其正极的电极反
应式是：_____________________________________。

【答案】(1) C（2分）
(2) ① 0.075 mol·L-1·min-1（2分，单位错漏扣1分）
②（2分）
③ BD（2分，只有填写BD才可得分，其他填法均不能得分）
（3）CH
3OH（l）+O
2
＝CO
2
(g)+2H
2
O(l) △H＝－725.8 kJ·mol-1（3分，单位错漏扣1分）
（4）甲醇、氢氧化钠、水（漏写一个扣1分，漏写两个或错写均不得分）；O
2＋2H
2
O＋4e-＝
4OH‑（各2分）
【解析】化学高考试题中的信息题常常和时事联系很紧密。

图像类试题一直在高考试题中保留，并且今后还会继续保留。

这类题型能够考查学生对图形图像的抽象、概括和分析能力，对图像数据的处理能力。

另处，预计今年电化学、化学平衡常数、反应热和熵变的判断将成为某些地区考题的热点，特别是第一届新课标高考的省区，故笔者在设计试题时安排了上述的内容。

本题集化学反应速率与化学平衡、反应热和电化学知识为一体，通过甲醇联系起来，可谓“一题多点”，这样设计有利于考查学生综合运用所学知识解决实际问题的能力。

笔者对近年来的各省区高考试题分析，这样的题型很有可能是今后高考命题的一个方向。

本题难度适中，符合2010年高考考试大纲要求。

（1）通过图像可以看出，该反应是一个放热反应，因而△H＜0；又由化学方程式CO
2(g)+3H
2
(g)
CH
3OH(g)+H
2
O(g)得，反应后气体分子的物质的量减小，故△S＜0，所以C项正确；
（2）①因容器的体积为l L，CO
2
的起始浓度为1.00 mol/L，平衡浓度为0.25 mol/L，反应时间
为10 min，所以CO
2的平均反应速率v(CO
2
)＝ 0.075 mol·L-1·min-1；
①该反应的平衡常数表达式K＝；
③由于该反应的正反应是放热反应，所以升高温度，平衡会逆向移动，A项错误；将CH
3
OH(g)及时液化抽出，相当于减小生成物的浓度，使平衡正向移动，B项正确；催化剂只能影响反应速
率，不能使平衡发生移动，C项错误；再充入l molCO
2和3 molH
2
相当于增大体系的压强，化学
平衡向气体体积缩小的方向(即正向)移动，故D项正确。

（3）根据题意， 16g 液态甲醇，即0.5 mol CH
3
OH完全燃烧，当恢复到原状态时，放出
369.2kJ的热量，可以计算出1 mol CH
3
OH完全燃烧应放出热量725.8 kJ，故该反应的热化学方
程式：CH
3OH（l）+O
2
(g)＝CO
2
(g)+2H
2
O(l) △H＝－725.8 kJ·mol-1；
（4）作为电池的负极应是失去电子的物质，发生的是氧化反应；正极处发生的是还原反应。

原料为氢氧化钠、甲醇、水和氧气，显然氧化的氧化性强，是得到电子的物质，甲醇是失去电子的物质，而氢氧化钠、水是电解质溶液。

所以在电池的负极应加入或通入的物质有甲醇、氢氧化钠
和水。

正极为氧气得电子，发生的电极反应式为O
2＋2H
2
O＋4e-＝4OH‑。

7.乙醇脱水反应在不同温度条件下得到的产物组成不同。

下表是常压、某催化剂存在条件下，分别以等量乙醇在不同温度下进行脱水实验获得的数据，每次实验反应时间均相同。

已知：乙醇和乙醚(CH
3CH
2
OCH
2
CH
3
)的沸点分别为78.4℃和34.5℃。

请回答下列问题：
（1）乙醇脱水制乙烯的反应是________（填“放热”、“吸热”）反应，若增大压强，平衡
_____________（选填“正向”、“逆向”、“不”）移动；
（2）已知：150℃时，1mol乙醇蒸汽脱水转变为1mol乙烯，反应热的数值为46KJ，写出该反
应的热化学方程式____________________________________；
（3）写出乙醇脱水制乙醚的反应的平衡常数表达式________________。

当乙醇起始浓度相同时，平衡常数K值越大，表明（填字母）。

a．乙醇的转化率越高 b．反应进行得越完全
c．达到平衡时乙醇的浓度越大 d．化学反应速率越快
（4）根据表中数据分析，150℃时乙醇催化脱水制取的乙醚产量______（选填“大于”、“小于”、“等于”）125℃时；为了又快又多地得到产品，乙醇制乙醚合适的反应温度区域是______。

【答案】（1）吸热（1分），逆向（1分）；
（2）C
2H
5
OH(g) → C
2
H
4
(g) + H
2
O(g) – 46KJ（1分）
（3）K＝（1分）， a、b；（2分）
（4）大于（1分），150~175℃（1分）。

【解析】本题以乙醇脱水反应在不同温度条件下反应为载体，考查学生对化学反应速率、化学平
衡常数、化学平衡的移动、盖斯定律计算反应热等基本理论知识的掌握情况，以及应用相关知识
解决实际问题的能力，具有一定的综合性。

本题将化学反应原理与化工工艺结合起来，考查了平衡常数、平衡移动、热化学方程式书写等知识。

根据得到的数据表，温度越高，平衡常数越大，说明该反应是吸热。

增大压强，平衡向气体
物质的量减少的方向进行。

所以平衡向逆向移动。

平衡常数K值越大，说明该反应进行得越完全。

在起始浓度相同的情况下，达到平衡时乙醇的转化率越高，浓度越小。

虽然125℃时，产物乙醚
含量为90.2%，但乙醇转化率只有20%。

当温度达到200℃时产物乙醚含量为12.1%，所以反应
温度区域为150~175℃。

8.（11分）“神七”登天标志着我国的航天事业进入了新的篇章。

（1）火箭升空需要高能的燃料，经常是用N
2O
4
和N
2
H
4
作为燃料，工业上利用N
2
和H
2
可以合成
NH
3，NH
3
又可以进一步制备联氨(N
2
H
4
)等。

已知：
N
2(g) + 2O
2
(g) ＝2NO
2
(g) △H =" +67.7" kJ·mol－1
N
2H
4
(g) + O
2
(g) ＝N
2
(g) + 2H
2
O(g) △H = －534.0 kJ·mol－1
NO
2(g) 1/2N
2
O
4
(g) △H = －26.35 kJ·mol－1
试写出气态联氨在气态四氧化二氮中燃烧生成氮气和气态水的热化学方程式：
_______________________________________________________________________。

（2）下图是某空间站能量转化系统的局部示意图，其中燃料电池采用KOH为电解液，
燃料电池放电时的负极反应为：__________________________________________________。

如果某段时间内氢氧储罐中共收集到33.6L气体（已折算成标况），则该段时间内水电解系统中
转移电子的物质的量为______________mol。

（3）在载人航天器的生态系统中，不仅要求分离去除CO
2，还要求提供充足的O
2。

某种电化学
装置可实现如下转化：2CO
2=2CO+O
2
， CO可用作燃料。

已知该反应的阳极反应为：4OH——
4e— = O
2↑+2H
2
O，则阴极反应为：_________________________________________。

有人提出，可以设计反应2CO=2C+O
2
（△H＞0）来消除CO的污染。

请你判断上述反应是否能自发进行？_______，理由是：_____________________________________________。

【答案】（1）
（2）H
2-2e-+2OH-=2H
2
O 2
（3）2CO
2+4 e-+2 H
2
O="2CO+" 4OH-不能，吸热，
【解析】（1）考察盖斯定律的应用。

根据①N
2(g)+2O
2
(g)=2NO
2
(g)、
②N
2H
4
(g)+O
2
(g)=N
2
(g)+2H
2
O(g)和③NO
2
(g)1/2N
2
O
4
(g)可知，如果②×2-①-③×2即得到
，所以反应热。

（2）在原电池中负极失去电子，发生氧化反应，所以氢气在负极通入，电极反应式为H
-2
－2e-
+2OH-＝2H
2
O。

水电解生成氢气和氧气，体积之比是2︰1。

即氢气是22.4L，物质的量为
1.0mol，所以转移的电子是
2.0mol。

（3）在原电池中负极和正极的电极反应式相叠加即得到总反应式，所以根据总反应式和阳极
（即负极）反应式可得到阴极（即正极）反应式为2CO
2+4e-+2H
2
O＝2CO+4OH-。

由于反应
2CO=2C+O
2
是吸热的，熵值减小的反应，所以是不能自发进行的。

9.在相同温度时，下列两个反应放出的热量分别为Q
1和Q
2
：
2H
2（气）+O
2
（气）= 2H
2
O（气）+Q
1
2H
2（气）+O
2
（气）= 2H
2
O（液）+O
2
则下列判断正确的是（）
A．Q
1＞Q
2
B．Q
1
=Q
2
C．Q
1
＜Q
2
D．Q
2
=2Q
1
【答案】C
【解析】【错解分析】误选A为答案，是由于把Q
2与Q
1
的大小搞颠倒了，造成了失误。

【正解】由于物质呈现哪一种聚集状态是跟它们含有的能量有关的，所以为了精确起见，要注明反应物和生成物的状态，才能确定放出或吸收的热量的多少。

根据物质由气态变成其液态会放出
热量，可推知在压强为1.01×105Pa、温度为25℃条件下所测得的数据是Q
2＞Q
1
，应选C为答案。

10.下列热化学方程式中的ΔH能表示物质燃烧热的是（）
A．2 CO(g) + O
2(g) =" 2" CO
2
(g) ΔH =" -" 566 KJ·mol-1
B．CH
4(g) + 2 O
2
(g) = CO
2
(g) + 2 H
2
O(l) ΔH =" -" 890 KJ·mol-1
C．2 H
2(g) + O
2
(g) =" 2" H
2
O(l) ΔH =" -" 571.6 KJ·mol-1
D．H
2(g) + Cl
2
(g) =" 2" HCl(g) ΔH =" -" 184.6 KJ·mol-1
【答案】B
【解析】【错解分析】“生成稳定的氧化物”的两层涵义：①指燃烧产物不能再燃烧（如生成CO
2
、
H
2O、SO
2
、N
2
等）；②是生成物的聚集状态在燃烧热测定条件下处于稳定状态，一般燃烧热常
用298K时数据，如H
2
的燃烧热是指1mol氢气完全燃烧生成液态水时放出的热量。

燃烧热的计算标准是以可燃物为1mol来进行测量和计算的，因此在计算燃烧热时，热化学方程
式里的化学计量数常常出现分数。

【正解】“燃烧热”的定义是：在101 kPa时，1 mol物质完全燃烧生成稳定的氧化物时放出的能量；
热化学方程式中的化学计量数表示物质的量。

A、C项中CO、H
2
的物质的量是2 mol，不行；D
项H
2
不是在氧气中燃烧，不符合燃烧热的定义。