2023年山西省臨汾市公峪中學(xué)高三化學(xué)模擬試卷含解

析

一、單選題（本大題共15個(gè)小題，每小題4分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只

有一項(xiàng)符合題目要求，共60分。）

1.W、X、Y、Z均為前20號(hào)元素，原子序數(shù)依次增加，且分屬不同的周期；W和Z,X

和Y分別同主族，它們的最外層電子數(shù)之和為14,下列說(shuō)法正確的是，（）

A.氫化物熔沸點(diǎn)：HmX>HmY

B.X、Y、Z形成的化合物一定顯中性

C.離子半徑：Y<Z

D.X與Z可形成多種化合物，且化學(xué)鍵類型完全相同

參考答案：

A

【考點(diǎn)】原子結(jié)構(gòu)與元素周期律的關(guān)系.

【分析】W、X、Y、Z均為前20號(hào)元素，原子序數(shù)依次增加，且分屬不同的周期，則W

為第一周期，X為第二周期，Y為第三周期，Z為第四周期，所以W為H元素，W和Z

同主族，則Z為K元素，X和Y同主族，設(shè)其最外層電子數(shù)為x,則2x+l+l=14,x=6,

為第VIA族元素，X原子序數(shù)小，則X為O元素，Y為S元素，結(jié)合元素周期律與物質(zhì)

性質(zhì)解答.

【解答】解：W、X、Y、Z均為前20號(hào)元素，原子序數(shù)依次增加，且分屬不同的周期，

則W為第一周期，X為第二周期，Y為第三周期，Z為第四周期，所以W為H元素，W

和Z同主族，則Z為K元素，X和Y同主族，設(shè)其最外層電子數(shù)為x,則2x+l+l=14,

x=6,為第VIA族元素，X原子序數(shù)小，則X為O元素，Y為S元素，

A.H2O分子間存在氫鍵，熔沸點(diǎn)較高，則熔沸點(diǎn)HzOAHzS,故A正確；

B.X、Y、Z分別為0、S、K,其化合物可能為KHSO4,KHSCU顯酸性，故B錯(cuò)誤；

C.Y、Z分別為S、K,電子排布相同的離子，原子序數(shù)越大，離子半徑越小，則離子半

徑：Y>Z,故C錯(cuò)誤；

D.X與Z可形成多種化合物，冷0、K2O2等，K2O只含有離子鍵，K2O2含有離子鍵和共

價(jià)鍵，化學(xué)鍵類型不完全相同，故D錯(cuò)誤.

故選A.

2.X、Y、Z、M、W是五種短周期元素。核電荷數(shù)依次增加。五種元素中只有M

為金素，X與M同族，W與M同周期且能形成化合物WM。Y原子價(jià)電子數(shù)是原

子核內(nèi)層電子數(shù)的2倍。M+與Z3—核外電子排布相同。下列說(shuō)法正確的是

A.X和Y形成的一定是氣態(tài)化合物B.Y的氧化物都能與水反應(yīng)生成酸

C.化合物MW熔融狀態(tài)下能導(dǎo)電D.化合物ZX4W中既有離子鍵又有非極性

共價(jià)鍵

參考答案：

C

略

3.現(xiàn)有三組混合液：①乙酸乙酯和乙酸鈉溶液②乙醇和丁醇⑧澳化鈉和單質(zhì)澳的

水溶液，分離以上各混合液的正確方法依次是（）

A.分液、萃取、蒸儲(chǔ)B.萃取、蒸儲(chǔ)、分液

C.分液、蒸儲(chǔ)、萃取D.蒸儲(chǔ)、萃取、分液

參考答案：

B

略

4.氣體X可能含有N&、C。、HBrsCO2中的一種或幾種。已知X通人硝酸銀溶液時(shí)

產(chǎn)生淡黃色、不溶于稀硝酸的沉淀，若將X通人澄清石灰水中沒(méi)有沉淀產(chǎn)生。則下

列有關(guān)氣體X的成分的說(shuō)法正確的是

A.一定含有澳化氫、二氧化碳B.一定不含二氧化碳

C.一定不含氨氣、氯氣D.可能含有二氧化碳和氯氣

參考答案：

C

略

5.下列有關(guān)說(shuō)法正確的是()

A.室溫下，向O.OlmoLLrNH4HSO4溶液中滴加KOH溶液至中性：

2-++

c(K+)>c(SO4)>c(NH4)>c(OH)=c(H)

B.等體積等濃度的CH3COONa溶液和NaCl溶液，前者離子數(shù)目多

C.某溫度下，pH=3的醋酸溶液與pH=13的NaOH溶液等體積混合后，恰好完

全反應(yīng)，再向混合液中滴入石蕊試液呈紅色

D.向O.lmoLLr的氨水中加入少量硫酸鏤固體，則溶液中c(OH-)/c(NH3?H2O)增大

參考答案：

A

略

6.下列說(shuō)法不正確的是

A.電解質(zhì)溶液導(dǎo)電的過(guò)程實(shí)際上就是電解的過(guò)程

B.利用電解飽和食鹽水所得的產(chǎn)物可以生產(chǎn)鹽酸

C.氫氧燃料電池的負(fù)極通入的是氫氣

D.銅在酸性環(huán)境中易發(fā)生析氫腐蝕

參考答案：

D

略

7.《中華人民共和國(guó)食品安全法》于2009年6月1日起實(shí)施。下列做法不利于食

品安全的是（）

A.用聚氯乙烯塑料袋包裝食品

B.在食用鹽中添加適量的碘酸鉀

C.在食品加工中科學(xué)使用食品添加劑

D.研發(fā)高效低毒的農(nóng)藥，降低蔬菜的農(nóng)藥殘留量

參考答案：

A

本題考查與生活有關(guān)的化學(xué)知識(shí)，B、C、D的做法都是正確的。而聚氯乙烯在溫

度較高時(shí)會(huì)釋放出HC1等有毒氣體，A項(xiàng)錯(cuò)誤。

8.下列有關(guān)化學(xué)基本概念的判斷不正確的是（）

①溶液與膠體的本質(zhì)區(qū)別是能否發(fā)生丁達(dá)爾效應(yīng)

②根據(jù)是否僅含一種元素分為純凈物與混合物

③氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)是反應(yīng)前后元素化合價(jià)變化

④強(qiáng)電解質(zhì)與弱電解質(zhì)本質(zhì)區(qū)別水溶液中導(dǎo)電性強(qiáng)弱

⑤根據(jù)酸分子中含有的H原子個(gè)數(shù)將酸分為一元酸、二元酸、多元酸

⑥MgO、Na2O2、CuO、AI2O3都是金屬氧化物，也是堿性氧化物.

A.①②④B.③⑤⑥C.④⑤D.全部錯(cuò)誤

參考答案：

D

考點(diǎn)：分散系、膠體與溶液的概念及關(guān)系；混合物和純凈物；酸、堿、鹽、氧化物的概念

及其相互聯(lián)系；化學(xué)基本反應(yīng)類型；強(qiáng)電解質(zhì)和弱電解質(zhì)的概念.

專題：物質(zhì)的分類專題.

分析：①本質(zhì)區(qū)別是分散質(zhì)粒子的大小；

②根據(jù)物質(zhì)組成是否單一，可將物質(zhì)分為混合物和純凈物；

③氧化反應(yīng)與還原反應(yīng)的本質(zhì)是電子的得失；

④強(qiáng)電解質(zhì)是指：在水溶液中或熔融狀態(tài)下，能夠完全電離的化合物，弱電解質(zhì)是指：

在水溶液里部分電離的電解質(zhì)；

⑤根據(jù)酸電離出的氫離子數(shù)目將酸分為一元酸、二元酸等；

⑥堿性氧化物與酸反應(yīng)生成鹽和水，過(guò)氧化鈉不屬于堿性氧化物.

解答：解：①當(dāng)分散劑是水或其它溶液時(shí)，根據(jù)分散質(zhì)粒子直徑大小來(lái)分類，把分散系

劃分為：溶液（小于Inm）、膠體（lnm~100nm）、濁液（大于lOOnm）,故①錯(cuò)誤；

②根據(jù)物質(zhì)組成是否單一，可將物質(zhì)分為混合物和純凈物，根據(jù)純凈物的元素組成是否

單一，又可以將純凈物分為單質(zhì)和化合物，故②錯(cuò)誤；

③氧化反應(yīng)與還原反應(yīng)的本質(zhì)是電子的得失，化合價(jià)升降是外在表現(xiàn)，故③錯(cuò)誤；

④強(qiáng)電解質(zhì)與弱電解質(zhì)本質(zhì)區(qū)別水溶液中電離程度，故④錯(cuò)誤；

⑤根據(jù)酸分子能電離出的氫離子個(gè)數(shù)，將酸分為一元酸、二元酸等，如H3BO3,1個(gè)酸分

子中含有的H原子個(gè)數(shù)為3個(gè)，但電離出1個(gè)氫離子，屬于一元酸，故⑤錯(cuò)誤；

⑥過(guò)氧化鈉不屬于堿性氧化物，三氧化二鋁是兩性氧化物，故⑥錯(cuò)誤；

故選D.

點(diǎn)評(píng)：本題考查物質(zhì)分類以及有關(guān)概念的辨析，題目難度不大，注意物質(zhì)的分類的依據(jù).

9.下列實(shí)驗(yàn)事實(shí)不能用基團(tuán)間相互作用來(lái)解釋的是（）

A.與Na反應(yīng)時(shí)，乙醇的反應(yīng)速率比水慢

B.苯酚能與NaOH溶液反應(yīng)而乙醇不能

C.乙醇能使重銘酸鉀溶液褪色而乙酸不能

D.苯、甲苯發(fā)生硝化反應(yīng)生成一硝基取代產(chǎn)物時(shí)，甲苯的反應(yīng)溫度更低

參考答案：

C

【考點(diǎn)】有機(jī)分子中基團(tuán)之間的關(guān)系.

【專題】有機(jī)反應(yīng).

【分析】A、乙醇中羥基不如水中羥基活潑；

B、苯酚能跟NaOH溶液反應(yīng)而乙醇不能，說(shuō)明苯基對(duì)羥基有影響；

C、乙醇具有還原性，乙酸不具有還原性；

D、甲苯與硝酸反應(yīng)更容易，說(shuō)明甲苯中苯環(huán)上H原子更活潑.

【解答】解：A、乙醇中羥基不如水中羥基活潑，說(shuō)明煌基對(duì)羥基產(chǎn)生影響，故A正確；

B、苯酚可以看作是苯基和羥基連接，乙醇可以可作是乙基和羥基連接，苯酚能跟NaOH

溶液反應(yīng)而乙醇不能，則說(shuō)明苯基對(duì)羥基有影響，故B正確；

C、乙醇具有還原性，乙酸不具有還原性，這是官能團(tuán)的性質(zhì)，與所連基團(tuán)無(wú)關(guān)，故C錯(cuò)

誤；

D.甲苯與硝酸反應(yīng)更容易，說(shuō)明甲基的影響使苯環(huán)上的氫原子變得活潑易被取代，故D

正確；

故選C.

【點(diǎn)評(píng)】本題考查有機(jī)物結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關(guān)系、原子團(tuán)的相互影響等，難度不大，注意基礎(chǔ)知

識(shí)的把握.

10.生活中的化學(xué)無(wú)處不在，根據(jù)所學(xué)的化學(xué)知識(shí)判斷下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是

（）

A.去年以來(lái)，我國(guó)北方多省市遭遇嚴(yán)重干旱，氣象部門密切監(jiān)視天氣變

化，抓住有利

天氣時(shí)機(jī)組織開(kāi)展人工增雨（雪）作業(yè)。干冰和碘化銀都可用于人工增雨（雪）

B.新裝修的房屋不宜立即入住，因?yàn)檠b修材料會(huì)釋放出對(duì)人體有害的甲醛

等氣體

C.衛(wèi)生部公告2011年5月1日起全面叫停面粉增白劑，由此可知：應(yīng)當(dāng)

嚴(yán)格禁止在

食品中使用任何食品添加劑

D.車用乙醇汽油的推廣使用不僅可以減少環(huán)境污染，還可以緩解我國(guó)石油

短缺的局面，

將成為我國(guó)可持續(xù)發(fā)展的一項(xiàng)長(zhǎng)期戰(zhàn)略

參考答案：

C

略

11.常溫下，下列各組離子在指定溶液中一定能大量共存的是

+2

A.c(AF+)=0.1mol/L的溶液中：Na\K>[A1(OH)4],SO4'

2

B.使酚使呈紅色的溶液中:K+、Ba\I、NO3"

C.由水電離出的c(H+)=lXl()r3mol/L的溶液中：Na\HCO3>CP,Br"

22+

D.加入Al能放出H2的溶液中：Cl\SO4-,N("、Mg

參考答案：

B

略

12.某學(xué)生用NaHCO3和KHCO3組成的某固體混合物進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測(cè)得如下表數(shù)據(jù)

(鹽酸的物質(zhì)的量濃度相等)：

實(shí)驗(yàn)編號(hào)①②③

鹽酸體積50mL鹽酸50mL鹽酸50mL鹽酸

m(混合物)9.2g16.56g27.6g

V(CO2)(標(biāo)2.24L3.36L3.36L

況)

分析表中數(shù)據(jù)，下列說(shuō)法不正確的是()

A.由①、②可知：①中的固體不足而完全反應(yīng)

B.由②、③可知：混合物質(zhì)量增加，氣體體積沒(méi)有變化，說(shuō)明鹽酸已經(jīng)反應(yīng)

兀全

C.由①可以計(jì)算出鹽酸的物質(zhì)的量濃度

D.由①可以計(jì)算出混合物的NaHCO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)

參考答案：

C

13.下列各組中的兩物質(zhì)相互反應(yīng)時(shí)，若改變反應(yīng)條件(溫度、反應(yīng)物濃度或用量

比)，化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)并不改變的是

A.Na和。2B.NaOH和CO2

C.A1和NaOH溶液D.Zn和硫酸

參考答案：

C

略

14.下列操作不能達(dá)到預(yù)期目的是

A.除去氫氧化鎂中混有的氫氧化鈣：放入水中攪拌成漿狀后，加入足量氯

化鎂溶液

充分?jǐn)嚢?，過(guò)濾，沉淀用蒸儲(chǔ)水洗滌

B.用KSCN溶液和氯水檢驗(yàn)Fe"

C.用新制氫氧化銅溶液鑒別甲醛和甲酸

D.稱取5.85gNaCl,用100ml蒸儲(chǔ)水溶解配制1Omol/LNaQ溶液

參考答案：

D

15.H2s轉(zhuǎn)化是環(huán)保和資源利用的研究課題。符燒堿吸收H2s后的溶液加入如圖裝置，可

以回收單質(zhì)硫，甲為二甲醛(CH30cH3)一空氣燃料電池。

tv

下列推斷正確的是

A.Y極充入二甲醛B.電子由X*W-?溶液一吆一*Y

C.Z極反應(yīng)式為S2+-2e=SD.電解后，乙裝置右池中c(NaOH)減小

參考答案：

C

據(jù)圖分析甲圖為原電池，乙圖為電解池。由Z極部分的電解液為Na?S,做電解池的陽(yáng)

極，鏈接的Y為原電池的正極，發(fā)生的還原反應(yīng)，所以Y極充入二甲醛是錯(cuò)的。故A錯(cuò)；

電路中電子移動(dòng)的方向外電路是延導(dǎo)沿移動(dòng)，內(nèi)電路是離子的定向移動(dòng)，B.電子由

X*Wf溶液一吆——*Y,是錯(cuò)的，故B錯(cuò)；C.Z極部分的電解液為Na?S,做電解

池的陽(yáng)極，所以Z極反應(yīng)式為S2+-2e-=S故C是正確的；D.乙裝置右池中發(fā)生的電極反應(yīng)

式：2H2O+2e-=H2+2OH\c(NaOH)增大，故D錯(cuò)；答案：C.

點(diǎn)睛：運(yùn)用電化學(xué)原理解答。電子流動(dòng)方向的判別，原電池由負(fù)極經(jīng)外電路回到正極，在

內(nèi)電路是通過(guò)陰陽(yáng)離子定向移動(dòng)來(lái)完成的。

二、實(shí)驗(yàn)題(本題包括1個(gè)小題，共10分)

16.往有機(jī)聚合物中添加阻燃劑，可增加聚合物的使用安全性，擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。

例如，在某聚乙烯樹脂中加入等質(zhì)量由特殊工藝制備的阻燃型Mg(OH)2,樹脂可

燃性大大降低。該Mg(OH)2的生產(chǎn)工藝如下：

桔篇打f降雨f?水熱處理1-區(qū)闔一標(biāo)H表面處理IfI過(guò)底水洗I-干燥

⑴精制鹵水中的MgCl2與適量石灰乳反應(yīng)合成堿式氯化鎂

[雌(0m)力“M為0],反應(yīng)的化學(xué)方程式為

⑵合成反應(yīng)后，繼續(xù)在393K?523K下水熱處理8h,發(fā)生反應(yīng):

27M怵兄⑼=Q-3M式OH%+土MgC\+mHO

222

水熱處理后，過(guò)濾、水洗。水洗的目的是=

⑶阻燃型Mg(0H)2具有晶粒大，易分散、與高分子材料相容性好等特點(diǎn)。上述

工藝流程中與此有關(guān)的步驟是o

⑷已知熱化學(xué)方程式：

-1

Mg(OH)2(s)==MgO(s)+H2O(g)；AHi=+81.5kJ-mol

1_3

1

A1(OH)3(S)=2A12O3(S)+2H2O(g)；AH2=+87.7kJ-mof

①M(fèi)g(0H)2和Al(0H)3起阻燃作用的主要原因是o

②等質(zhì)量Mg(OH)2和Al(0H)3相比，阻燃效果較好的是，

原因是o

⑸常用阻燃劑主要有三類：A.鹵系，如四澳乙烷；B.磷系，如磷酸三苯酯；C.無(wú)

機(jī)類，主要是Mg(OH)2和Al(0H)3。從環(huán)保的角度考慮，應(yīng)用時(shí)較理想的阻燃劑

是」填代號(hào))，理由是。

參考答案：

(l)2MgCl2+(2-X)Ca(OH)2+2mH2O==2[Mg(OH)2-xClx-mH2O]+(2-X)CaC12

⑵除去附著在Mg(0H)2表面的可溶性物質(zhì)MgCb、CaCb等。

⑶表面處理。

⑷①M(fèi)g(0H)2和A1(OH)3受熱分解時(shí)吸收大量的熱，使環(huán)境溫度下降；同時(shí)生成的

耐高溫、穩(wěn)定性好的MgO、AI2O3覆蓋在可燃物表面，阻燃效果更佳。

②Mg(OH)2Mg(OH)2的吸熱效率為：81.5kTmo「l/58gmo「i=1.41kJ-g-i

1

A1(OH)3的吸熱效率為：87.7kJ.mol』/78gmo「l=1.12kJ-g等質(zhì)量的Mg(OH)2比

A1(OH)3吸熱多。

⑸C四澳乙烷、磷酸三苯酯沸點(diǎn)低，高溫時(shí)有煙生成，且高溫時(shí)受熱分解產(chǎn)生有

毒、有害的污染物。無(wú)機(jī)類阻燃劑Mg(OH)2和A1(OH)3無(wú)煙、無(wú)毒、腐蝕性小。

略

三、綜合題(本題包括3個(gè)小題，共30分)

17.(10分)某溫度下1L密閉容器中加1molN2和3mol均，使反應(yīng)治+3出

一^2NH3達(dá)到平衡，測(cè)得平衡混合氣體中沖、出、N&物質(zhì)的量分別為mmol、n

mol、gmolo如溫度不變，只改變初始加入的物質(zhì)的量，而要求m、n、g的值維持

不變，則弗、Ho,NH3加入的物質(zhì)的量用x、v、z表示時(shí)，應(yīng)滿足條件：

⑴若x=0,y=0,則z=o

(2)若x=0.75mol,則y=,z=(>

(3)x、y、z應(yīng)滿足的一般條件是(請(qǐng)用兩個(gè)方程式表示，其中一個(gè)含x和y,另一

個(gè)只含y和

z)、

O

參考答案：

(1)2mol(2)2.25mol0.5mol⑶3X—Y=0Y+3/2Z=3

18.（12分）車載甲醇質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）將甲醇蒸氣轉(zhuǎn)化為氫氣

的工藝有兩種：（1）水蒸氣變換（重整）法；（2）空氣氧化法。兩種工

藝都得到副產(chǎn)品CO。

1.分別寫出這兩種工藝的化學(xué)方程式，通過(guò)計(jì)算，說(shuō)明這兩種工藝的

優(yōu)缺點(diǎn)。有關(guān)資料（298.15K）列于表3。

表3物質(zhì)的熱力學(xué)數(shù)據(jù)

△fH9/kJ?mol

mSm/J-K

物質(zhì)

1

?mol

CH30H(g)-200.66239.81

co2(g)-393.51213.64

co(g)-110.52197.91

H20(g)-241.82188.83

0130.59

H2(g)

2.上述兩種工藝產(chǎn)生的少量CO會(huì)吸附在燃料電池的Pt或其他貴金屬

催化劑表面，阻礙比的吸附和電氧化，引起燃料電池放電性能急劇下降，

為此，開(kāi)發(fā)了除去CO的方法。現(xiàn)有一組實(shí)驗(yàn)結(jié)果（500K）如表4。

*4實(shí)驗(yàn)結(jié)果

pg，/匕夕。8心分子效（Ru活性位一尸

0.0050.0120.5

0.0100.017.0

0.0170.015.0

0.0480.012.0

0.0800.011.1

0.010.0107

0.010.07050

0.010.09065

0.010.1280

co（g）+-^Ozyco^g）

表中Pco、P02分別為CO和02的分壓；rc。為以每秒每個(gè)催化劑Ru活性

位上所消耗的CO分子數(shù)表示的CO的氧化速率。（1）求催化劑Ru上CO氧

化反應(yīng)分別對(duì)CO和02的反應(yīng)級(jí)數(shù)（取整數(shù)），寫出速率方程。（2）固體

Ru表面具有吸附氣體分子的能力，但是氣體分子只有碰到空活性位才可能

發(fā)生吸附作用。當(dāng)已吸附分子的熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能足以克服固體引力場(chǎng)的勢(shì)壘

時(shí)，才能脫附，重新回到氣相。假設(shè)CO和Ch的吸附與脫附互不影響，并且

表面是均勻的，以6表示氣體分子覆蓋活性位的百分?jǐn)?shù)（覆蓋度），則氣

體的吸附速率與氣體的壓力成正比，也與固體表面的空活性位數(shù)成正比。研

究提出CO在Ru上的氧化反應(yīng)的一種機(jī)理如下：

C0+M4^0OM

Qz+2M——~*2O-M

OC-M+O-M--CQ+2M其中kco,ads、kco,des分別為CO在Ru的活

性位上的吸附速率常數(shù)和脫附速率常數(shù)，ko2,ads為O2在Ru的活性位上的

吸附速率常數(shù)。M表示Ru催化劑表面上的活性位。CO在Ru表面活性位上

的吸附比02的吸附強(qiáng)得多。試根據(jù)上述反應(yīng)機(jī)理推導(dǎo)CO在催化劑Ru表面

上氧化反應(yīng)的速率方程(不考慮。2的脫附；也不考慮產(chǎn)物C02的吸附)，并

與實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較。

3.有關(guān)物質(zhì)的熱力學(xué)函數(shù)(298.15K)如表5。

表5物質(zhì)的熱力學(xué)數(shù)據(jù)

0S,e/J?K-

△fHm/kJ?mol

物質(zhì)

-1,mol1

0130.59

H2(g)

。2(g)0205.03

H2O(g)-241.82188.83

H20(1)-285.8469.94

9_-I

在373.15K,lOOkPa下，水的蒸發(fā)熔Hm=40.64kJ-mol,在

298.15-3

73.15K間水的等壓熱容為75.6J-?moL。(1)將上述工藝得到

的富氫氣體作為質(zhì)子交換膜燃料電池的燃料。燃料電池的理論效率是指電池

所能做的最大電功相對(duì)于燃料反應(yīng)熔變的效率。在298.15K,100kPa下，

當(dāng)1molHz燃燒分別生成比0(1)和H20(g)時(shí)，計(jì)算燃料電池工作的理

論效率，并分析兩者存在差別的原因。(2)若燃料電池在473.15K,100

kPa下工作，其理論效率又為多少(可忽略焰變和嫡變隨溫度的變化)？

(3)說(shuō)明(1)和(2)中的同一反應(yīng)有不同理論效率的原因。

參考答案：

1.化學(xué)方程式:

甲醇水蒸氣變換(重整)的化學(xué)反應(yīng)方程式為:

CH3OH(g)+H20(g)=C02(g)+3H2(g)(1)(1分)

甲醇部分氧化的化學(xué)反應(yīng)方程式為：

CH3OH(g)+io2(g)=C02(g)+2H2(g)(2)(1分)

以上兩種工藝都有如下副反應(yīng)：

C02(g)+H2(g)=CO(g)+H20(g)(3)(1

分)

反應(yīng)(1)、(2)的熱效應(yīng)分別為：

9-1

AfH,(1)=(-393.51+200.66+241.82)kJ?mol=48.97kJ?mol

1(1分)

AfH?(2)=(-393.51+200.66)kJ-mor^-192.85kJ-moL(1

分)

上述熱力學(xué)計(jì)算結(jié)果表明，反應(yīng)(1)吸熱，需要提供一個(gè)熱源，這是

其缺點(diǎn)；反應(yīng)(1)的比收率高，這是其優(yōu)點(diǎn)。反應(yīng)(2)放熱，可以

自行維持，此為優(yōu)點(diǎn)；反應(yīng)(2)的氏收率較低，且會(huì)被空氣(一般是

通人空氣進(jìn)行氧化重整)中的N2所稀釋，因而產(chǎn)品中的也濃度較低，

此為其缺點(diǎn)。(2分)

2.(1)C0的氧化反應(yīng)速率可表示為：公=一誓:4閑%⑷(1分)

將式(4)兩邊取對(duì)數(shù)，有1"8=依+而/>8+枷做

將題給資料分別作72007n圖，得兩條直線，其斜率分

別為:

a-T（1分）B-1（1分）

另解：Pc。保持為定值時(shí)，將兩組實(shí)驗(yàn)資料（rco,P02）代人式

（4）,可求得

一個(gè)B值，將不同組合的兩組實(shí)驗(yàn)資料代人式⑷，即可求得幾個(gè)

B值，取

其平均值，得B-1（若只計(jì)算1個(gè)B值，扣0.5分）

同理，在保持P02為定值時(shí)，將兩組實(shí)驗(yàn)資料（rco,pc。）代人式

⑷，可求得

一個(gè)a值，將不同組合的兩組實(shí)驗(yàn)資料代人式⑷，即可求得幾個(gè)

a值，取

其平均值，得a^-1（若只計(jì)算1個(gè)a值，扣0.5分）

因此該反應(yīng)對(duì)C0為負(fù)一級(jí)反應(yīng)，對(duì)。2為正一級(jí)反應(yīng)，速率方

程為：-誓（1分）

（2）在催化劑表面，各物質(zhì)的吸附或脫附速率為：

=8,?工48,心戶8%（5）（1分）

r

0VA=⑹（1分）

廠8,修=48,匕68（7）（1分）

式中oV,。co分別為催化劑表面的空位分?jǐn)?shù)、催化劑表面被C0

分子占有的

分?jǐn)?shù)。表面物種0-M達(dá)平衡、OC-M達(dá)吸附平衡時(shí)，有：

CO

「叫=2〃0rd⑻（2分）的=&8,癡68/（?&8,Q（9）（1分）

于是，有廠00>=2%,小%8Vu/qq/qAco&eco/OoMgd）⑩，

//

令k=2^Q2,?d5^CD.de5^OO,?fc

k為CO在催化劑Ru活性位的氧化反應(yīng)的表觀速率常數(shù)。

由于CO在催化劑表面吸附很強(qiáng)烈，即有9co^l,在此近似下，由式

⑩得到："8=廠叫="0/28（11）（1分）

上述導(dǎo)出的速率方程與實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致。

另解：CO和02吸附于催化劑Ru的活性位上，吸附的CO與吸附的02

之間的表面反應(yīng)為速率控制步驟，則可推出下式：

rco=kpf^pco/d+kcopfjo^kf^pc^）2（4分）

上式中的k、kco、kc）2是包含kco,ads、kc）2,ads、kco,des等參數(shù)

的常數(shù)。

根據(jù)題意，在Ru的表面上，CO的吸附比02的吸附強(qiáng)得多，則有

ko2Po2^0（1分），kC0PC0>>l（1分）

于是上式可簡(jiǎn)化為式（1D,即：rco=kPoa/Pco

按上述推導(dǎo)，同樣給分。

3.(1)H2(g)+*。2(g)-H20(1)(1)

298.15K時(shí)上述反應(yīng)的熱力學(xué)函數(shù)變化為：

A.H.0(1)=-285.84kJ-mof1(1分)

or^-163.17

ArS?(1)=(69.94-130.59-205.03/2)J?K7?m

J,K*,mol1

(1分)

B9

△rGm(1)=△rHm(1)-TArSm(1)

-Q_1

=(-285.84+298.15X163.17X10)kJ-mol=-237.19

_1

kJ?mol(1分)

燃料電池反應(yīng)(1)的理論效率為：41)=AG：(l)/dH*l)=83.0%(1

分)

H2(g)+2O2(g)-H2O(g)(2)

反應(yīng)(2)的熱力學(xué)函數(shù)變化為：AH：X2)=-241.82kJ?moL(1分)

AS1(2)=(188.83T3O.59-205.03Z2)J?KT?nxT'

=-44.28J-K'-nwl',(l分)

：分)

ATG?2)=AtH：1(2)-TAtS1(2)(1

=(-241.83+298.15x44.28xltrDkTmolT

=-228.63kJ-moi''