第30题基本概念、基本理论的综合应用1．2016年10月11日，神舟十一号飞船搭乘CZ—2F火箭成功发射。
在重达495吨的起飞重量中，95%的都是化学推进剂。
(1)降冰片烯(C7H10)是一种重要的高密度液体燃料化学推进剂。
已知：燃料密度/g·cm－3体积热值/J·L－1降冰片烯 1.0 4.2×107写出表示降冰片烯标准燃烧热的热化学方程式：_______________________________________ ________________________________________________________________________。
(2)CH3OH和液氧是常用的液体火箭推进剂。
①已知：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(l) ΔH 12H2(g)＋O2(l)===2H2O(l) ΔH2CH3OH(g)===CH3OH(l) ΔH32CH3OH(l)＋3O2(l)===2CO2(g)＋4H2O(l) ΔH4则ΔH4＝________(用ΔH1、ΔH2、ΔH3来表示)。
②某温度下，发生反应CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)。
在体积为2 L的密闭容器中加入1 mol CH3OH和1 mol H2O，第4 min达到平衡，容器内c(CO2)随时间的变化情况如图1所示，求此反应在该温度下的平衡常数____________。
保持其他条件不变，在第5 min时向体系中再充入0.2 mol CO2和0.4 mol H2，第8 min重新达到平衡，此时c(H2)＝c(CH3OH)。
请在图中画出5～9 min的c(CO2)变化曲线示意图。
(3)NH4NO3也是一种重要的固体推进剂，可通过电解NO制备NH4NO3，其工作原理如图2所示，A电极的名称为________极，请写出在B电极上发生的电极反应式：________________________________________________________________________。
答案 (1) C 7H 10(l)＋192O 2(g)===7CO 2(g)＋5H 2O(l) ΔH ＝－3 948 kJ·mol －1 (2)①3ΔH 2－2ΔH 1－2ΔH 3 ②59.26(3)阴 NO －3e －＋2H 2O===NO －3＋4H ＋解析 (1)C 7H 10的摩尔质量为94 g·mol －1，故燃烧1 mol 降冰片烯标准燃烧热为ΔH ＝－(4.2×107 J·L －1×94 g·mol －1÷1000 g·L －1)＝－3 948 kJ·mol －1，故热化学方程式为C 7H 10(l)＋192O 2(g)===7CO 2(g)＋5H 2O(l) ΔH ＝－3 948 kJ·mol －1。
(2)已知：ⅰ、CO 2(g)＋3H 2(g)CH 3OH(g)＋H 2O(l) ΔH 1ⅱ、2H 2(g)＋O 2(l)===2H 2O(l) ΔH 2ⅲ、CH 3OH(g)===CH 3OH(l) ΔH 3根据盖斯定律可知3×ⅱ－2×ⅰ－2×ⅲ即得到2CH 3OH(l)＋3O 2(l)===2CO 2(g)＋4H 2O(l)的ΔH 4＝3ΔH 2－2ΔH 1－2ΔH 3。
② CO 2(g)＋3H 2(g)CH 3OH(g)＋H 2O(g)起始浓度/mol·L －1 0 0 0.5 0.5变化浓度/mol·L －1 0.1 0.3 0.1 0.1平衡浓度/mol·L －1 0.1 0.3 0.4 0.4所以K ＝0.4×0.40.1×0.33≈59.26；反应物浓度增大，使平衡不断向正反应方向进行，因此图像为。
(3)由图可知，A极上NO生成NH＋4，发生还原反应，为电解池阴极；B极上NO生成NO－3，发生氧化反应，故电极反应方程式为：NO－3e－＋2H2O===NO－3＋4H＋。
2．(2018·余姚中学高三选考模拟)氢气是一种理想的绿色能源。
利用生物质发酵得到的乙醇制取氢气，具有良好的应用前景。
乙醇水蒸气重整制氢的部分反应过程如下图所示：已知：反应Ⅰ和反应Ⅱ的平衡常数随温度变化曲线如下图所示。
(1)①试说明反应Ⅰ能否发生自发反应：_______________________________________________________________________________________________________________。
②反应Ⅰ、Ⅱ达平衡后，若在恒温恒压条件下，向体系中充入N2，CO的体积分数会________(填“上升”“不变”或“下降”)。
(2)反应Ⅱ，在进气比[n(CO)∶n(H2O)]不同时，测得相应的CO的平衡转化率见图1：(各点对应的反应温度可能相同，也可能不同)①图中D、E两点对应的反应温度分别为T D和T E。
判断：T D________T E(填“<”“＝”或“>”)。
②经分析计算，A、E和G三点对应的反应温度相同，理由是____________________________ ________________________________________________________________________。
③在图2中，画出D点所对应温度下CO平衡转化率随进气比[n(CO)∶n(H2O)]变化的曲线。
④以熔融Na2CO3为电解质的乙醇燃料电池具有广泛的应用，写出其负极的电极反应方程式：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
答案(1)①反应ⅠCH3CH2OH(g)＋H2O(g)===2CO(g)＋4H2(g) ，ΔS>0，根据化学平衡常数与温度的关系可知ΔH>0 ，高温下可自发进行②上升(2)①<②经计算，A、E、G三点平衡常数相同，故反应温度相同③(趋势正确，且必须穿过F、G之间)④C2H5OH－12e－＋6CO2－3===8CO2＋3H2O解析(1)①反应ⅠCH3CH2OH(g)＋H2O(g)===2CO(g)＋4H2(g) ，ΔS>0，根据化学平衡常数与温度的关系可知ΔH>0 ，高温下可自发进行。
②在恒温恒压条件下，向体系中充入N2相当于增大了容器的体积，有利于反应Ⅰ正向移动，反应Ⅱ平衡不移动，CO的体积分数会增大。
(2)①已知CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)ΔH＜0，反应为放热反应，升温平衡逆向移动，CO转化率减小，图中D、E两点对应的反应温度分别为T D和T E。
D点CO转化率大于E点CO转化率，说明T D<T E。
②E点：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)起始量 1 1 0 0变化量0.5 0.5 0.5 0.5平衡量0.5 0.5 0.5 0.5K＝1A点：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)起始量 1 2 0 0变化量0.667 0.667 0.667 0.667平衡量0.333 1.333 0.667 0.667K≈1G点：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)起始量 3 2 0 0变化量 1.2 1.2 1.2 1.2平衡量 1.8 0.8 1.2 1.2K＝1经计算，A、E、G三点平衡常数相同，故反应温度相同。
③趋势正确，且必须穿过F、G之间④负极为乙醇失电子的反应，电极反应为：C2H5OH－12e－＋6CO2－3===8CO2＋3H2O。
3．铁在工业和生活中都具有非常重要的应用。
某含铁化合物W，为探究其成分，化学兴趣小组的同学取化合物W粉末进行试验。
经组成分析，该粉末除Fe外还有O和另一未知元素共三种元素。
另取2.22 g化合物W的粉末溶于适量稀硫酸，向反应后的溶液中加入含有3.20 g NaOH的溶液，恰好完全反应。
过滤，将洗涤后的沉淀充分灼烧，得到红棕色粉末1.60 g；将所得滤液在一定条件下蒸发灼烧可得到一种纯净的不含结晶水的盐7.10 g。
请回答：(1)另一未知元素为____________________(填化学式)。
(2)①该化合物W的化学式为_________________________________________________。
②该化合物W与适量稀硫酸反应的化学方程式：____________________________________ ________________________________________________________________________。
(3)草酸钴广泛应用于磁性材料、电池材料及超硬材料等领域。
某研究小组在实验室探究CoC2O4分解反应的平衡常数。
将一定量纯净的CoC2O4粉末置于特制的密闭真空容器中(假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计)，在恒定温度下使其达到分解平衡：CoC2O4(s)CoO(s)＋CO(g)＋CO2(g)实验测得不同温度下的平衡数据列于下表：温度/℃240250260270平衡总压强/kPa 5.78.312.017.1平衡总浓度/mol·L－1 2.4×10－3 3.4×10－3 4.8×10－3 6.8×10－3由表中数据，250 ℃时CoC2O4的分解平衡常数为____________________。
该反应的焓变ΔH________0(填“＞”“＝”或“＜”)。
(4)温度加热至350 ℃，CO2的体积分数开始发生变化，体积分数和温度的关系如下。
试在图中画出CO的体积分数随温度升高的曲线。
答案(1)Na(2)①NaFeO2②2NaFeO2＋4H2SO4===Na2SO4＋Fe2(SO4)3＋4H2O(3)2.89×10－6>(4)解析另取2.22 g化合物W的粉末溶于适量稀硫酸，向反应后的溶液中加入含有3.20 g NaOH 的溶液，恰好完全反应。
过滤，将洗涤后的沉淀充分灼烧，得到红棕色粉末1.60 g，这说明氧化铁是1.60 g，物质的量是0.01 mol；将所得滤液在一定条件下蒸发灼烧可得到一种纯净的不含结晶水的盐7.10 g，由于加入氢氧化钠，这说明滤液中含有钠元素，因此7.10 g物质是硫酸钠，物质的量是7.10 g÷142 g·mol－1＝0.05 mol。