③将产物乙醇液化移去 增加nH2O∶nC2H4比
5.（2013·课标全国卷Ⅰ，28，15分）二甲醚（CH3OCH3）是无色气体，可作为一种新型能源。
由合成气（组成为H2、CO和少量的CO2）直接制备二甲醚，其中的主要过程包括以下四个反应：
甲醇合成反应：
（ⅰ）CO（g）＋2H2（g）===CH3OH（g）ΔH1＝－90.1kJ·mol－1
（ⅱ）CO2（g）＋3H2（g）===CH3OH（g）＋H2O（g）ΔH2＝－49.0kJ·mol－1
水煤气变换反应：
（ⅲ）CO（g）＋H2O（g）===CO2（g）＋H2（g）ΔH3＝－41.1kJ·mol－1
二甲醚合成反应：
（ⅳ）2CH3OH（g）===CH3OCH3（g）＋H2O（g）ΔH4＝－24.5kJ·mol－1
回答下列问题：
（1）Al2O3是合成气直接制备二甲醚反应催化剂的主要成分之一。
工业上从铝土矿制备较高纯度Al2O3的主要工艺流程是__________________。
（以化学方程式表示）。
（2）分析二甲醚合成反应（ⅳ）对于CO转化率的影响 。
（3）由H2和CO直接制备二甲醚（另一产物为水蒸气）的热化学方程式为______________________________________________________________
_______________________________________________________________。
根据化学反应原理，分析增加压强对直接制备二甲醚反应的影响_______________________________________________________________
_______________________________________________________________。
（4）有研究者在催化剂（含Cu—Zn—Al—O和A12O3）、压强为5.0MPa的条件下，由H2和CO直接制备二甲醚，结果如下图所示。
其中CO转化率随温度升高而降低的原因是___________________________________
________________________________________________________________。
（5）二甲醚直接燃料电池具有启动快、效率高等优点，其能量密度高于甲醇直接燃料电池（5.93kW·h·kg－1）。
若电解质为酸性，二甲醚直接燃料电池的负极反应为 ，一个二甲醚分子经过电化学氧化，可以产生 个电子的电量；该电池的理论输出电压为1.20V，能量密度E＝__________________________________________________
（列式计算。
能量密度＝电池输出电能/燃料质量，1kW·h＝3.6×106J）。
解析
（2）反应（ⅳ）消耗甲醇，减小了甲醇的浓度，使反应（ⅰ）平衡右移，CO转化率增大；另外反应（ⅳ）生成的H2O通过反应（ⅲ）也会消耗部分CO。
（3）（ⅰ）式×2＋（ⅳ）式即得：
2CO（g）＋4H2（g）===CH3OCH3（g）＋H2O（g） ΔH＝－204.7kJ·mol－1。
增大压强对该反应的影响是：
①反应速率增大；②平衡右移，CO和H2的转化率增大，CH3OCH3的产率增加。
（4）升高温度CO的转化率降低的原因是正反应放热，升高温度，平衡左移。
（5）碳元素由－2价升高到＋4价，故一个二甲醚分子失去的电子数为2×[（＋4）－（－2）]＝12，燃料电池的负极反应为CH3OCH3＋3H2O－12e－===2CO2＋12H＋。
根据题给能量密度的计算公式可列式计算出二甲醚直接燃料电池的能量密度。
答案
（1）Al2O3（铝土矿）＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O、NaAlO2＋2H2O＋CO2===Al（OH）3↓＋NaHCO3、2Al（OH）3
Al2O3＋3H2O
（2）消耗甲醇，促进甲醇合成反应（ⅰ）平衡右移，生成的H2O，促进水煤气变换反应（ⅲ）平衡右移，使CO转化率增大
（3）2CO（g）＋4H2（g）===CH3OCH3（g）＋H2O（g） ΔH＝－204.7kJ·mol－1 该反应分子数减少，压强升高使平衡右移，CO和H2转化率增大，CH3OCH3产率增加；压强升高使CO和H2浓度增加，反应速率增大
（4）反应放热，温度升高，平衡左移
（5）CH3OCH3＋3H2O－12e－===2CO2＋12H＋ 12
÷（3.6×106J·kW－1·h－1）＝8.39kW·h·kg－1
B卷 地方卷
化学反应中能量变化的有关概念辨析
1.（2015·海南化学，4，2分）已知丙烷的燃烧热ΔH＝－2215kJ·mol－1。
若一定量的丙烷完全燃烧后生成1.8g水，则放出的热量约为（ ）
A.55kJB.220kJ
C.550kJD.1108kJ
解析 由丙烷的燃烧热ΔH＝－2215kJ·mol－1，可写出其燃烧的热化学方程式C3H8（g）＋5O2（g）===3CO2（g）＋4H2O（l） ΔH＝－2215kJ·mol－1，丙烷完全燃烧产生1.8g水，n（H2O）＝m÷M＝1.8g÷18g/mol＝0.1mol，所以反应放出的热量是Q＝（2215kJ÷4mol）×0.1＝55.4kJ，A选项正确。
答案 A
2.（2013·福建理综，11，6分）某科学家利用二氧化铈（CeO2）在太阳能作用下将H2O、CO2转变为H2、CO。
其过程如下：
mCeO2
（m－x）CeO2·xCe＋xO2
（m－x）CeO2·xCe＋xH2O＋xCO2
mCeO2＋xH2＋xCO
下列说法不正确的是（ ）
A.该过程中CeO2没有消耗
B.该过程实现了太阳能向化学能的转化
C.如图中ΔH1＝ΔH2＋ΔH3
D.以CO和O2构成的碱性燃料电池的负极反应式为CO＋4OH－－2e－===CO
＋2H2O
解析 由题意知CeO2为该反应的催化剂，A正确；将两反应叠加，得H2O＋CO2
CO＋H2＋O2实现了太阳能向化学能的转化，B正确；由图中箭头方向知：
ΔH1＝－（ΔH2＋ΔH3），C错误；以CO和O2构成碱性燃料电池时，电极反应方程式分别为
，D正确。
答案 C
3.（2013·重庆理综，6，6分）已知：
P4（g）＋6Cl2（g）===4PCl3（g） ΔH＝akJ·mol－1，
P4（g）＋10Cl2（g）===4PCl5（g） ΔH＝bkJ·mol－1，
P4具有正四面体结构，PCl5中P—Cl键的键能为ckJ·mol－1，PCl3中P—Cl键的键能为1.2ckJ·mol－1。
下列叙述正确的是（ ）
A.P—P键的键能大于P—Cl键的键能
B.可求Cl2（g）＋PCl3（g）===PCl5（s）的反应热ΔH
C.Cl—Cl键的键能为（b－a＋5.6c）/4kJ·mol－1
D.P—P键的键能为（5a－3b＋12c）/8kJ·mol－1
解析 P原子半径大于Cl原子半径，P—P键键长大于P—Cl键键长，故P—P键键能小于P—Cl键键能，A项错误；设P4（g）＋6Cl2（g）===4PCl3（g） ΔH＝akJ·mol－1……①，P4（g）＋10Cl2（g）===4PCl5（g） ΔH＝bkJ·mol－1……②，利用盖斯定律
（②－①）可得，Cl2（g）＋PCl3（g）===PCl5（g） ΔH＝
（b－a）kJ·mol－1，根据ΔH＝反应物总键能－生成物总键能，设Cl—Cl键键能为xkJ·mol－1，则：
x＋3×1.2c－5c＝
（b－a），x＝
（b－a＋5.6c），B错误，C正确；①×5－②×3得2P4（g）＋12PCl5（g）===20PCl3（g） ΔH＝（5a－3b）kJ·mol－1，设P—P键键能为ykJ·mol－1，则12y＋5c×12－1.2c×3×20＝5a－3b，y＝
（5a－3b＋12c），D项错误。
答案 C
4.（2012·江苏化学，4，2分）某反应的反应过程中能量变化如图所示（图中E1表示正反应的活化能，E2表示逆反应的活化能）。
下列有关叙述正确的是（ ）
A.该反应为放热反应
B.催化剂能改变该反应的焓变
C.催化剂能降低该反应的活化能
D.逆反应的活化能大于正反应的活化能
解析 图中生成物总能量高于反应物总能量，反应为吸热反应，A错；使用催化剂可降低反应的活化能而影响反应速率，但不会影响焓变，B错，C正确；图中E1为正反应活化能，E2为逆反应活化能，E1＞E2，D错误。
答案 C
热化学方程式的书写及正误判断
5.（2015·广东理综，31，16分）用O2将HCl转化为Cl2，可提高效益，减少污染。
（1）传统上该转化通过如下图所示的催化循环实现。
其中，反应①为2HCl（g）＋CuO（s）
H2O（g）＋CuCl2（s） ΔH1
反应②生成1molCl2的反应热为ΔH2，则总反应的热化学方程式为_____________________________________________________________，
（反应热用ΔH1和ΔH2表示）。
（2）新型RuO2催化剂对上述HCl转化为Cl2的总反应具有更好的催化活性，
①实验测得在一定压强下，总反应的HCl平衡转化率随温度变化的αHCl～T曲线如下图：
则总反应的ΔH 0（填“＞”、“＝”或“＜”）；A、B两点的平衡常数K（A）与K（B）中较大的是 。
②在上述实验中若压缩体积使压强增大，画出相应αHCl～T曲线的示意图，并简要说明理由________________________________________________。
③下列措施中，有利于提高α（HCl）的有 。
A.增大n（HCl）B.增大n（O2）
C.使用更好的催化剂D.移去H2O
（3）一定条件下测得反应过程中n（Cl2）的数据如下：
t/min
0
2.0
4.0
6.0
8.0
n（Cl2）/10－3mol
0
1.8
3.7
5.4
7.2
计算2.0～6.0min内以HCl的物质的量变化表示的反应速率（以mol·min－1为单位，写出计算过程）。
（4）Cl2用途广泛，写出用Cl2制备漂白粉的化学方程式：
________________________________________________________________。
解析
（1）根据题中催化循环图示得出：
CuCl2（s）＋
O2（g）
CuO（s）＋Cl2（g） ΔH2，然后利用盖斯定律将两个热化学方程式相加即可得出2HCl（g）＋
O2（g）
H2O（g）＋Cl2（g） ΔH＝ΔH1＋ΔH2。
（2）①结合题中α（HCl）～T图像可知，随着温度升高，α（HCl）降低，说明升高温度平衡逆向移动，得出正反应方向为放热反应，即ΔH＜0；A、B两点A点温度低，平衡常数K（A）大。
②结合可逆反应2HCl（g）＋
O2（g）
H2O（g）＋Cl2（g）的特点，增大压强平衡向右移动，α（HCl）增大，则相同温度下，HCl的平衡转化率比增压前的大，曲线如答案中图示所示。
③有利于提高α（HCl），则采取措施应使平衡2HCl（g）＋
O2（g）
H2O（g）＋Cl2（g）正向移动。
A项，增大n（HCl），则c（HCl）增大，虽平衡正向移动，但α（HCl）减小，错误；B项，增大n（O2）即增大反应物的浓度，D项，移去H2O即减小生成物的浓度，均能使平衡正向移动，两项都正确；C项，使用更好的催化剂，只能加快反应速率，不能使平衡移动，错误。
（3）用在时间段2.0～6.0min内的HCl物质的量的变化量除以这段时间，即可得2.0～6.0min内以HCl的物质的量变化表示的反应速率，计算过程见答案。
答案
（1）2HCl（g）＋
O2（g）
H2O（g）＋Cl2（g） ΔH＝ΔH1＋ΔH2
（2）①＜ K（A） ②见下图
增大压强，平衡右移，α（HCl）增大，相同温度下，HCl的平衡转化率比之前的大 ③BD
（3）设2.0～6.0min时间内，HCl转化的物质的量为n，则
2HCl（g）＋
O2（g）
H2O（g）＋Cl2（g）
2mol1mol
n（5.4－1.8）×10－3mol
n＝7.2×10－3mol
所以v（HCl）＝
＝1.8×10－3mol·min－1
（4）2Cl2＋2Ca（OH）2===CaCl2＋Ca（ClO）2＋2H2O
6.（2012·海南化学13，8分）氮元素的氢化物和氧化物在工业生产和国防建设中都有广泛应用，回答下列问题：
（1）氮元素原子的L层电子数为 ；
（2）NH3与NaClO反应可得到肼（N2H4），该反应的化学方程式为_______________________________________________________________；
（3）肼可作为火箭发动机的燃料，与氧化剂N2O4反应生成N2和水蒸气。
已知：
①N2（g）＋2O2（g）===N2O4（l）
ΔH1＝－19.5kJ·mol－
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