天津大楊中學(xué)2023年高三化學(xué)期末試題含解析

天津大楊中學(xué)2023年高三化學(xué)期末試題含解析一、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.在濃鹽酸中HNO2與SnCl2反應(yīng)的離子方程式為：

3SnCl2+12Cl-+2HNO2+6H+=N2+3SnClxy-+4H2O。關(guān)于該反應(yīng)的說(shuō)法都正確的是（

）

①氧化劑是HNO2

②還原性：Cl->N2

③每生成2.8gN2，還原劑失去的電子為0.6mol

④x為4，y為2

⑤SnClxy-是氧化產(chǎn)物

A．①③⑤

B．①②④⑤

C．①②③④

D．②③⑤參考答案：A略2.已知：3Fe2++NO3-+4H+=3Fe3++NO↑+2H2O，對(duì)于該反應(yīng)的下列敘述中，不正確的是（

）A．氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比為1∶3B．離子間的反應(yīng)說(shuō)明Fe(NO3)2溶液不宜加酸酸化C．每1molNO3-發(fā)生氧化反應(yīng)，轉(zhuǎn)移3mole-D．若把該反應(yīng)設(shè)計(jì)為原電池，則負(fù)極反應(yīng)為Fe2+-e-=Fe3+參考答案：C【知識(shí)點(diǎn)】氧化還原反應(yīng)的概念和原理原電池原理解析：A、根據(jù)化合價(jià)變化情況，NO3-是氧化劑，F(xiàn)e2+是還原劑，氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比為1∶3，故A正確；B、酸性條件下的硝酸根離子有強(qiáng)氧化性，能將Fe2+氧化成Fe3+，故B正確；C、NO3-發(fā)生的是還原反應(yīng)，故C錯(cuò)誤；D、根據(jù)原電池原理負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，所以負(fù)極反應(yīng)為Fe2+-e-=Fe3+，故D正確。故答案選C【思路點(diǎn)撥】本題考查了氧化還原反應(yīng)的概念和原理以及原電池原理，分析原電池時(shí)要與氧化還原反應(yīng)相聯(lián)系。3.下列敘述正確的是A．鋁制容器可盛裝熱的H2SO4

B．Agl膠體在電場(chǎng)中自由運(yùn)動(dòng)C．K與水反應(yīng)比Li與水反應(yīng)劇烈D．紅磷在過(guò)量Cl2中燃燒生成PCl3參考答案：C本題考察物質(zhì)的性質(zhì)。A項(xiàng)，鋁與熱的濃硫酸反應(yīng)，錯(cuò)誤。B項(xiàng)，AgL膠體吸附電荷而帶電，故在電場(chǎng)作用下做定向移動(dòng)，錯(cuò)誤。C項(xiàng)，K比Li活潑，故與水反應(yīng)劇烈，正確。D項(xiàng)，P與過(guò)量的反應(yīng)，應(yīng)生成,錯(cuò)誤。誤區(qū)警示：鋁在冷、熱中發(fā)生鈍化，但是加熱則可以發(fā)生反應(yīng)，膠體自身不帶電，但是它可以吸附電荷而帶電。由此警示我們，化學(xué)學(xué)習(xí)的平時(shí)學(xué)生一定要嚴(yán)謹(jǐn)，對(duì)細(xì)小知識(shí)點(diǎn)要經(jīng)常記憶，并且要找出關(guān)鍵字、詞。4.下列離子方程式書寫不正確的是（

）A

FeCl2溶液中通入Cl2:2Fe2＋＋Cl2=2Fe3＋＋2Cl－B

澄清石灰水與少量小蘇打溶液混合：Ca2＋十OH－＋HCO3－=CaCO3↓＋H2OC

FeS固體放人稀硝酸溶液中：FeS＋2H＋=Fe2＋＋H2S↑D

AlCl3溶液中加入過(guò)量氨水：Al3＋＋3OH－=Al(OH)3↓－參考答案：C略5.下列敘述正確的是A．合成氨工業(yè)采用500℃的較高溫度是根據(jù)平衡移動(dòng)原理得出的結(jié)論B．黑色物質(zhì)也能造成“白色污染”C．綠色化學(xué)的核心思想是利用綠色植物治理環(huán)境污染D．棉、絲、毛及合成纖維完全燃燒都只生成H2O和CO2，對(duì)環(huán)境不會(huì)有影響參考答案：B6.下列有關(guān)實(shí)驗(yàn)的說(shuō)法不正確的是（）A．淀粉膠體中混有氯化鈉雜質(zhì)，可用半透膜做滲析實(shí)驗(yàn)提純B．測(cè)定未知液的PH時(shí)，應(yīng)該用干燥的PH試紙，否則一定會(huì)產(chǎn)生誤差C．不用其它試劑即可鑒別稀鹽酸和碳酸鈉兩種無(wú)色溶液D．熔融氫氧化鈉不能在耐高溫的石英坩堝中參考答案：BA．離子可透過(guò)半透膜，而膠體不能，則可以利用滲析法提純淀粉膠體，故A正確；B．未知液為中性溶液時(shí)，濕潤(rùn)與干燥均無(wú)影響，則測(cè)定pH時(shí)不一定有誤差，故B錯(cuò)誤；C．稀鹽酸和碳酸鈉的反應(yīng)與量有關(guān)，鹽酸少量時(shí)反應(yīng)無(wú)現(xiàn)象，鹽酸過(guò)量時(shí)生成氣體，則不用其它試劑即可鑒別稀鹽酸和碳酸鈉兩種無(wú)色溶液，故C正確；D．氫氧化鈉與二氧化硅反應(yīng)，則熔融氫氧化鈉不能在耐高溫的石英坩堝中，應(yīng)選鐵坩堝，故D正確；故選B．7.設(shè)NA代表阿伏加德羅常數(shù)的值，N表示粒子數(shù)。下列敘述正確的是（

）A.在標(biāo)準(zhǔn)狀況下2.24LCCl4中含有的C—Cl鍵數(shù)為0.4NAB.將1molCl2通入水中，則N(HClO)+N(Cl?)+N(ClO?)＝2NAC.將CO2通過(guò)Na2O2使其質(zhì)量增加ag時(shí)，反應(yīng)轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為aNA/14D.3.0g含甲醛(HCHO)的冰醋酸中含有的原子總數(shù)為0.4NA參考答案：D【詳解】A.在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，CCl4是液體，2.24LCCl4的物質(zhì)的量遠(yuǎn)大于0.1mol，C—Cl鍵數(shù)遠(yuǎn)大于0.4NA，故A錯(cuò)誤；B.氯氣與水反應(yīng)可逆，將1molCl2通入水中，則N(HClO)+N(Cl?)+N(ClO?)＜2NA，故B錯(cuò)誤；C.將CO2通過(guò)Na2O2使其質(zhì)量增加ag時(shí)，參加反應(yīng)的Na2O2的物質(zhì)的量是xmol。則2CO2+2Na2O2=2Na2CO3+O2△m

2mol

56g

xmol

agx=，反應(yīng)轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為，故C錯(cuò)誤；D.甲醛、冰醋酸的最簡(jiǎn)式都是CH2O，3.0g含甲醛(HCHO)的冰醋酸中含有的原子總數(shù)為0.4NA，故D正確。

8.用NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值，下列敘述中正確的是A．78g苯含有C＝C雙鍵的數(shù)目為3NAB．室溫下，1LpH＝13的NaOH溶液中，由水電離的OH－離子數(shù)目為0.1NAC．0.1molMg在空氣中完全燃燒生成MgO和Mg3N2，轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為0.2NAD．50mL18.4mol·L－1濃硫酸與足量銅微熱反應(yīng)，生成SO2分子的數(shù)目為0.46NA參考答案：C試題分析：A、78g苯的物質(zhì)的量為1mol，苯分子中的碳碳鍵為一種獨(dú)特鍵，不存在碳碳雙鍵，故A錯(cuò)誤；B、室溫下，1LpH=13的NaOH溶液中的氫離子為水電離的，氫離子濃度為1×10-13mol/L，1L該溶液中含有1×10-13mol氫離子，水電離的氫氧根離子和氫離子都是1×10-13mol，則水電離的OH-離子數(shù)目為1×10-13NA，故B錯(cuò)誤；C、0.1molMg在空氣中完全燃燒生成MgO和Mg3N2，產(chǎn)物中Mg的化合價(jià)都是+2價(jià)，0.1mol鎂完全反應(yīng)失去了0.2mol電子，轉(zhuǎn)移的電子為0.2NA，故C正確；D、銅與濃硫酸的反應(yīng)中，由于隨著反應(yīng)的進(jìn)行，濃硫酸濃度逐漸減小，最終變成稀硫酸，反應(yīng)停止，硫酸不會(huì)完全反應(yīng)，則生成的二氧化硫小于0.46mol，產(chǎn)生的二氧化硫的分子數(shù)小于0.46NA，故D錯(cuò)誤。考點(diǎn)：本題考查阿伏伽德羅常數(shù)的計(jì)算。9.下列溶液中各微粒的濃度關(guān)系正確的是A．等pH的氨水、KOH溶液、Ba(OH)2溶液中：c(NH4+)=c(K+)=c(Ba2+)B．0.1mol/LpH=9的NaNO2溶液中：c(Na+)>c(NO2－)>c(OH－)>c(H+)C．向NH4HCO3溶液中滴加NaOH溶液至pH=7：c(NH4+)+c(Na+)=c(HCO3－)+2c(CO32－)D．將10mL0.1mol/LNa2CO3溶液逐滴滴加到10mL0.1mol/L鹽酸中：

c(Na+)>c(Cl－)>c(HCO3－)>c(CO32－)參考答案：BC略10.下列順序表述正確的是A.酸性：H3PO4>HNO3>HClO4

B.穩(wěn)定性：H2O>HF>H2SC.原子半徑：Na>Mg>O

D.還原性：F－>Cl－>S2－參考答案：B略11.設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù),下列說(shuō)法正確的是( )A、1mol氧單質(zhì)一定含有2NA個(gè)氧原子B、含4molSi—O鍵的石英晶體中含氧原子數(shù)為4NAC、6.8g液態(tài)KHSO4中含有0.05NA個(gè)陽(yáng)離子D、1molH3O+中含質(zhì)子數(shù)為10NA參考答案：C解析：若氧單質(zhì)是O3，則1mol氧單質(zhì)含有3NA個(gè)氧原子，A錯(cuò)誤；含4molSi—O鍵的石英晶體中含氧原子數(shù)為2NA，B錯(cuò)誤；6.8g液態(tài)KHSO4的物質(zhì)的量是0.05mol，含有0.05NA個(gè)K+和0.05molHSO4-（液態(tài)KHSO4中HSO4-不能電離），C正確；1個(gè)H3O+中含質(zhì)子數(shù)為10，D正確。12.對(duì)于某些物質(zhì)或離子的檢驗(yàn)及結(jié)論一定正確的是（）A．某物質(zhì)的水溶液使紅色石蕊試紙變藍(lán)，該物質(zhì)一定是堿B．某氣體能使?jié)駶?rùn)淀粉碘化鉀試紙變藍(lán)，該氣體一定是氯氣C．某物質(zhì)的水溶液中加入鹽酸產(chǎn)生無(wú)色無(wú)味氣體，該溶液一定含有碳酸根離子D．往鐵和稀硝酸反應(yīng)后的溶液中滴入KSCN溶液，溶液顯血紅色，則該反應(yīng)后的溶液中肯定有Fe3+，可能還有Fe2+參考答案：D考點(diǎn)：物質(zhì)的檢驗(yàn)和鑒別的基本方法選擇及應(yīng)用．專題：物質(zhì)檢驗(yàn)鑒別題．分析：A．某物質(zhì)的水溶液使紅色石蕊試紙變藍(lán)，說(shuō)明溶液呈堿性；B．能使?jié)駶?rùn)淀粉碘化鉀試紙變藍(lán)的氣體具有強(qiáng)氧化性；C．加入鹽酸產(chǎn)生無(wú)色無(wú)味氣體，說(shuō)明生成二氧化碳，可能為碳酸根離子或碳酸氫根離子；D．溶液顯血紅色，說(shuō)明生成Fe3+，但不能確定是否含有Fe2+．解答：解：A．某物質(zhì)的水溶液使紅色石蕊試紙變藍(lán)，說(shuō)明溶液呈堿性，但不一定為堿，可能為水解呈堿性的物質(zhì)，故A錯(cuò)誤；B．能使?jié)駶?rùn)淀粉碘化鉀試紙變藍(lán)的氣體具有強(qiáng)氧化性，不一定為氯氣，也可能為二氧化氮?dú)怏w，故B錯(cuò)誤；C．加入鹽酸產(chǎn)生無(wú)色無(wú)味氣體，說(shuō)明生成二氧化碳，可能為碳酸根離子或碳酸氫根離子，故C錯(cuò)誤；D．溶液顯血紅色，說(shuō)明生成Fe3+，如鐵過(guò)量，可生成Fe2+，但不能確定是否含有Fe2+，故D正確．故選D．點(diǎn)評(píng)：本題考查物質(zhì)的檢驗(yàn)和鑒別，為高考高頻考點(diǎn)和常見(jiàn)題型，側(cè)重于學(xué)生的分析能力和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾椋⒁獍盐瘴镔|(zhì)的性質(zhì)的異同，檢驗(yàn)時(shí)要注意排除干擾因素，難度不大．13.(08安慶質(zhì)檢)下列除去括號(hào)內(nèi)雜質(zhì)的有關(guān)實(shí)驗(yàn)操作方法中錯(cuò)誤的是（）

A.FeCl2溶液(FeCl3)：加足量的鐵粉，充分反應(yīng)后過(guò)濾

B.苯（苯酚）：加足量的溴水振蕩，靜置后過(guò)濾

C.乙酸乙酯(乙酸)：加足量的飽和Na2CO3溶液振蕩，然后分液

D.CO2(SO2)：通過(guò)裝有足量的酸性KMnO4溶液的洗氣瓶，然后干燥參考答案：答案：B14.科學(xué)家從化肥廠生產(chǎn)的（NH4）2SO4中檢出化學(xué)式為N4H4（SO4）2的物質(zhì)，該物質(zhì)的晶體中含有SO42﹣和N4H44+兩種離子，當(dāng)N4H44+遇到堿性溶液時(shí)，會(huì)生成N4分子．下列說(shuō)法正確的是（）A．14N、N4與N2互為同位素B．N4H4（SO4）2的電離方程式為N4H4（SO4）2?N4H44++2SO42﹣C．N4H4（SO4）2不能與草木灰、K3PO4等化肥混合施用D．N4H4（SO4）2中只含有共價(jià)鍵，不含離子鍵參考答案：C考點(diǎn)：同位素及其應(yīng)用；電離方程式的書寫；化學(xué)鍵．.專題：信息給予題．分析：A．根據(jù)同位素的概念分析；B．N4H4（SO4）2的晶體中含有SO42﹣和N4H44+，可寫出電離方程式；C．根據(jù)題給信息N4H44+遇到堿性溶液時(shí)，會(huì)生成N4分子判斷；D．根據(jù)晶體中含有SO42﹣和N4H44+兩種離子可知含離子鍵．解答：解：A．同位素是指同種元素的不同原子的互稱，N4與N2為兩種單質(zhì)，屬于同素異形體，故A錯(cuò)誤；B．N4H4（SO4）2的晶體中含有SO42﹣和N4H44+，可知該物質(zhì)為離子化合物，完全電離，電離方程式為：N4H4（SO4）2=N4H44++2SO42﹣，故B錯(cuò)誤；C．草木灰、K3PO4等化肥顯堿性，根據(jù)題給信息N4H44+遇到堿性溶液時(shí)，會(huì)生成N4分子判斷會(huì)使肥效降低，不能混用，故C正確；D．根據(jù)晶體中含有SO42﹣和N4H44+兩種離子可知該晶體中還含離子鍵，故D錯(cuò)誤；故選C．點(diǎn)評(píng)：本題為信息題，考查了同位素的概念和化學(xué)鍵類型的判斷．要充分利用題給信息，結(jié)合電解質(zhì)的電離和有關(guān)概念分析判斷．15.類推的思維方法在化學(xué)學(xué)習(xí)與研究中有時(shí)會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤結(jié)論，因此類推的結(jié)論最終要經(jīng)過(guò)實(shí)踐的檢驗(yàn)，才能決定其正確與否，下列幾種類推結(jié)論中錯(cuò)誤的是(

)①鈉與水反應(yīng)生成NaOH和H2；所有金屬與水反應(yīng)都生成堿和H2②Fe3O4可寫成FeO·Fe2O3；Pb3O4也可寫成PbO·Pb2O3③鋁和硫直接化合可以得到Al2S3；鐵和硫直接化合也可以得到Fe2S3④不能用電解熔融的AlCl3來(lái)制取金屬鋁；也不能用電解熔融的MgCl2來(lái)制取金屬鎂A.①③④

B.②③

C②③④

D.①②③④參考答案：D略二、實(shí)驗(yàn)題（本題包括1個(gè)小題，共10分）16.（14）工業(yè)上將純凈干燥的氯氣通入到物質(zhì)的量濃度為0.375mol/LNaOH溶液中得到漂水。某同學(xué)想在實(shí)驗(yàn)室探究Cl2性質(zhì)并模擬制備漂水，下圖是部分實(shí)驗(yàn)裝置。已知KMnO4與鹽酸溶液反應(yīng)可以制取Cl2。（1）配制物質(zhì)的量濃度為0.375mol/LNaOH溶液時(shí)，主要用到的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒、膠頭滴管、量筒和

。（2）濃硫酸的作用是

。（3）裝置E中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的離子方程式為

。（4）裝置B中飽和NaCl溶液可用于除去Cl2中的HCl氣體，已知氯氣與水的反應(yīng)是一個(gè)可逆反應(yīng)，請(qǐng)簡(jiǎn)述飽和NaCl溶液除去Cl2中HCl氣體的原理（用離子方程式表示和文字說(shuō)明）

。（5）實(shí)驗(yàn)時(shí)裝置D中濕潤(rùn)的紅色紙條褪色，干燥部分沒(méi)有褪色，放置一段時(shí)間后，紙條全部褪色。該同學(xué)認(rèn)為Cl2的密度比空氣大，可能是試管下部Cl2的濃度大于試管上部Cl2的濃度所導(dǎo)致的。請(qǐng)判斷該解釋是否合理______，并分析產(chǎn)生上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的原因____________________________________

。（6）氯元素含量為10%的漂水溶液355g，其中含NaClO的物質(zhì)的量為

mol。參考答案：略三、綜合題（本題包括3個(gè)小題，共30分）17.（10分）取一定量的Na2CO3、NaHCO3和Na2SO4的混合物與250ml1.00mo1·L-1過(guò)量鹽酸反應(yīng)，生成2.016LCO2（標(biāo)準(zhǔn)狀況），然后加入500ml

0.100mo1·L-1Ba(OH)2溶液，得到沉淀的質(zhì)量為2.33g，溶液中過(guò)量的堿用10.0ml，1.00mo1·L-1鹽酸恰好完全中和。求：（1）n（CO2）=

mol；（2）m（Na2SO4）=

g；(3)m（NaHCO3）=

g。參考答案：(共10分)（1）0.09（2分）（2）1.42（3分）（3）1.86（5分）18.將由、、三種固體組成的

混合物溶于足量水，充分反應(yīng)后得到白色沉淀，向所得的濁液中逐滴加入的鹽酸，生成沉淀的質(zhì)量與加入鹽酸的體積的關(guān)系如圖所示：求：（1）分別求混合物中、物質(zhì)的量（2）點(diǎn)時(shí)加入的體積（要求寫出計(jì)算過(guò)程）參考答案：（1）AlCl3的物質(zhì)的量為0.005mol，MgCl2的物質(zhì)的量0.01mol

（2）90mL試題分析：（1）由圖像可知題中將NaOH、AlCl3、MgCl2混合后反應(yīng)，NaOH過(guò)量，則反應(yīng)后溶液中存在Na+、OH—、AlO2—，白色沉淀為Mg(OH)20.58g，即0.01mol，則MgCl2的物質(zhì)的量0.01mol；根據(jù)圖像可知0～10ml時(shí)發(fā)生H++OH—==H2O，10～20ml時(shí)發(fā)生H++AlO2—+H2O==Al(OH)3↓，則可知H+～AlO2—～AlCl3得n(AlCl3)==0.01L×0.5mol/L==0.005mol。且20ml時(shí)溶液溶質(zhì)完全都是NaCl（2）由圖像可知P點(diǎn)時(shí)溶液中溶質(zhì)為AlCl3、MgCl和NaCl，所以根據(jù)氯原子守恒可知P點(diǎn)消耗鹽酸體積為（0.005mol×3+0.01mol×2）÷0.5mol/L×1000ml/L+20ml=90ml考點(diǎn)：認(rèn)識(shí)圖像及根據(jù)圖像進(jìn)行計(jì)算問(wèn)題。19.（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)物質(zhì)ΔfHm/kJ·mol-1Sm/J·K-1·mol-1CH3OH（g）-200.66239.81CO2（g）-393.51213.64CO（g）-110.52197.91H2O（g）-241.82188.83H2（g）0130.592．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H2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?，F(xiàn)有一組實(shí)驗(yàn)結(jié)果（500K）如表4。表中PCO、PO2分別為CO和O2的分壓；rco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O2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O2的吸附與脫附互不影響，并且表面是均勻的，以θ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：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O2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O2的脫附；也不考慮產(chǎn)物CO2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)物質(zhì)ΔfHm/kJ·mol-1Sm/J·K-1·mol-1H2（g）0130.59O2（g）0205.03H2O（g）-241.82188.83H2O（l）-285.8469.94在373.15K，100kPa下，水的蒸發(fā)焓ΔvapHm=40.64kJ·mol-1，在298.15～373.15K間水的等壓熱容為75.6J·K-1·mol-1。（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)焓變的效率。在298.15K，100kPa下，當(dāng)1molH2燃燒分別生成H2O（l)和H2O（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、100kPa下工作，其理論效率又為多少（可忽略焓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）+H2O（g）=CO2（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）+O2（g）=CO2（g）+2H2（g）（2）

（1分）以上兩種工藝都有如下副反應(yīng)：CO2（g）+H2（g）=CO（g）+H2O（g）

（3）

（1分）反應(yīng)（1）、（2）的熱效應(yīng)分別為：ΔfHm（1）=（-393.51+200.66+241.82）kJ·mol-1=48.97kJ·mol-1（1分）ΔfHm（2）=（-393.51+200.66）kJ·mol-1=-192.85kJ·mol-1（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H2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H2濃度較低，此為其缺點(diǎn)。（2分）2．（1）CO的氧化反應(yīng)速率可表示為：⑷（1分）

將式（4）兩邊取對(duì)數(shù)，有

將題給資料分別作圖，得兩條直線，其斜率分別為：

α≈-1（1分）β≈1（1分）另解：pco保持為定值時(shí)，將兩組實(shí)驗(yàn)資料（rco、pO2）代人式⑷，可求得一個(gè)β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)β值，取其平均值，得β≈1（若只計(jì)算1個(gè)β值，扣0．5分）同理，在保持pO2為定值時(shí)，將兩組實(shí)驗(yàn)資料（rco,pco）代人式⑷，可求得一個(gè)α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)α值，取其平均值，得α≈-1（若只計(jì)算1個(gè)α值，扣0．5分）

因此該反應(yīng)對(duì)CO為負(fù)一級(jí)反應(yīng)，對(duì)O2為正一級(jí)反應(yīng)，速率方程為：（1分）

（2）在催化劑表面，各物質(zhì)的吸附或脫附速率為：

式中θv,θco分別為催化劑表面的空位分?jǐn)?shù)、催化劑表面被CO分子占有的

分?jǐn)?shù)。表面物種O-M達(dá)平衡、OC-M達(dá)吸附平衡時(shí)，有：⑻（2分）⑼（1分）于是，有⑽，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θco≈1，在此近似下，由式⑽得到：

⑾（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O2吸附于催化劑Ru的活性位上，吸附的CO與吸