五年高考2022届高考化学专题七化学能与热能全国通用

专题七化学能与热能考点一　化学反应中能量变化的有关概念辨析1．(2022·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．220kJC．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　A2．(2022·江苏化学，11，4分)下列有关说法正确的是(　　)A．若在海轮外壳上附着一些铜块，则可以减缓海轮外壳的腐蚀B．2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)在常温下能自发进行，则该反应的ΔH>0C．加热0.1mol·L－1Na2CO3溶液，CO的水解程度和溶液的pH均增大D．对于乙酸与乙醇的酯化反应(ΔH<0)，加入少量浓硫酸并加热，该反应的反应速率和平衡常数均增大解析　A项，若在海轮外壳上附着一些铜块，则Fe、Cu和海水构成原电池，海轮外壳腐蚀更快，A项错误；B项，该反应是熵减的反应，ΔS<0，要在常温下自发进行，则ΔH<0，B项错误；加热会促进CO水解，c(OH－)增大，pH增大，C项正确；D项，酯化反应是放热反应，加热会加快反应速率，但化学平衡向逆向移动，平衡常数减小，D项错误。答案　C3．(2022·北京理综，6，6分)下列设备工作时，将化学能转化为热能的是(　　)ABCD硅太阳能电池锂离子电池太阳能集热器燃气灶解析　A项，硅太阳能电池将太阳能转化为电能；\nB项锂离子电池将化学能转化为电能；C项太阳能集热器将太阳能转化为热能；D燃气灶是通过可燃性气体的燃烧，将化学能转化为热能。答案　D4．(2022·山东理综，12，4分)对于反应CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)　ΔH<0，在其他条件不变的情况下(　　)A．加入催化剂，改变了反应的途径，反应的ΔH也随之改变B．改变压强，平衡不发生移动，反应放出的热量不变C．升高温度，反应速率加快，反应放出的热量不变D．若在原电池中进行，反应放出的热量不变解析　A项错误，催化剂只能改变反应途径，不影响反应热；B项，因为该反应为反应前后气体体积不变的反应，改变压强，平衡不发生移动，反应放出的热量不变，正确；C项，升高温度，反应速率加快，平衡移动，反应放出的热量发生变化，C错误；D项，在原电池中进行时，绝大部分化学能转变为电能，反应放出的热量要减少，D错误。答案　B5．(2022·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＋xCO2mCeO2＋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．右图中ΔH1＝ΔH2＋ΔH3D．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＋CO2CO＋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\n6．(2022·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ΔHC．Cl—Cl键的键能为(b－a＋5.6c)/4kJ·mol－1D．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　C7．(2022·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\n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　C8．(2022·重庆理综，12，6分)肼(H2NNH2)是一种高能燃料，有关化学反应的能量变化如图所示。已知断裂1mol化学键所需的能量(kJ)：N≡N为942、O===O为500、N—N为154，则断裂1molN—H键所需的能量(kJ)是(　　)A．194B．391C．516D．658解析　由题中的图像可以看出断裂1molN2H4(g)和1molO2(g)中的化学键所要吸收的能量为：2752kJ－534kJ＝2218kJ，设断裂1molN—H键所需要的能量为x，则154kJ＋4x＋500kJ＝2218kJ，解得x＝391kJ。答案　B9．(2022·上海化学，三，2分)据报道，科学家开发出了利用太阳能分解水的新型催化剂。下列有关水分解过程的能量变化示意图正确的是(　　)解析　水的分解是一个吸热过程，反应物的总能量低于生成物的总能量，加入催化剂可降低反应所需的活化能，B选项正确。\n答案　B考点二　热化学方程式的书写及正误判断1．(2022·上海化学，9，3分)工业生产水煤气的反应为C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　ΔH＝＋131.4kJ·mol－1。下列判断正确的是(　　)A．反应物能量总和大于生成物能量总和B．CO(g)＋H2(g)===C(s)＋H2O(l)　ΔH＝－131.4kJ·mol－1C．水煤气反应中生成1molH2(g)吸收131.4kJ热量D．水煤气反应中生成1体积CO(g)吸收131.4kJ热量解析　由题意知该反应为吸热反应，故反应物的总能量小于生成物的总能量，A错误；B项的热化学方程式中水的状态若为气态时ΔH＝－131.4kJ·mol－1，错误；D项中应是生成1molCO(g)吸收131.4kJ热量，错误。答案　C2．(2022·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________。\n②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/min02.04.06.08.0n(Cl2)/10－3mol01.83.75.47.2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\n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)2mol1moln(5.4－1.8)×10－3moln＝7.2×10－3mol所以v(HCl)＝＝1.8×10－3mol·min－1(4)2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O3．(2022·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－1②N2H4(l)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g)ΔH2＝－534.2kJ·mol－1写出肼和N2O4反应的热化学方程式________________________________________________________________________________________________________；(4)肼—空气燃料电池是一种碱性电池，该电池放电时，负极的反应式为____________________________________________________________________。\n解析　(1)N原子的原子结构示意图为：，故其L层上有5个电子；(2)NH3＋NaClO——N2H4，根据元素守恒可知反应还生成NaCl和H2O，利用观察法配平方程式为2NH3＋NaClO===N2H4＋NaCl＋H2O；(3)肼与N2O4反应生成N2和水蒸气：2N2H4＋N2O4===3N2＋4H2O，观察已知的两个热化学方程式可知，②×2－①得：2N2H4(l)＋N2O4(l)===3N2(g)＋4H2O(g)　ΔH＝ΔH2×2－ΔH1＝－1048.9kJ·mol－1；(4)肼—空气燃料电池是一种碱性电池，故负极肼发生反应：N2H4－4e－＋4OH－===N2↑＋4H2O。答案　(1)5　(2)2NH3＋NaClO===N2H4＋NaCl＋H2O(3)2N2H4(l)＋N2O4(l)===3N2(g)＋4H2O(g)ΔH＝－1048.9kJ·mol－1(4)N2H4－4e－＋4OH－===N2↑＋4H2O考点三　盖斯定律及其应用1．(2022·重庆理综，6，6分)黑火药是中国古代的四大发明之一，其爆炸的热化学方程式为：S(s)＋2KNO3(s)＋3C(s)===K2S(s)＋N2(g)＋3CO2(g)　ΔH＝xkJ·mol－1已知：碳的燃烧热ΔH1＝akJ·mol－1S(s)＋2K(s)===K2S(s)　ΔH2＝bkJ·mol－12K(s)＋N2(g)＋3O2(g)===2KNO3(s)　ΔH3＝ckJ·mol－1，则x为(　　)A．3a＋b－cB．c－3a－bC．a＋b－cD．c－a－b解析　由碳的燃烧热ΔH1＝akJ·mol－1，得C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1＝akJ·mol－1，目标反应可由①×3＋②－③得到，所以ΔH＝3ΔH1＋ΔH2－ΔH3，即x＝3a＋b－c。答案　A2．(2022·课标全国卷Ⅱ，13，6分)室温下，将1mol的CuSO4·5H2O(s)溶于水会使溶液温度降低，热效应为ΔH1，将1mol的CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高，热效应为ΔH2；CuSO4·5H2O受热分解的化学方程式为CuSO4·5H2O(s)CuSO4(s)＋5H2O(l)，热效应为ΔH3。则下列判断正确的是(　　)A．ΔH2>ΔH3B．ΔH1<ΔH3C．ΔH1＋ΔH3＝ΔH2D．ΔH1＋ΔH2>ΔH3解析　由题干信息可得：①CuSO4·5H2O(s)===Cu2＋(aq)＋SO(aq)＋5H2O(l)　ΔH1>0，\n②CuSO4(s)===Cu2＋(aq)＋SO(aq)　ΔH2<0，③CuSO4·5H2O(s)===CuSO4(s)＋5H2O(l)　ΔH3，根据盖斯定律可知，ΔH3＝ΔH1－ΔH2，由于ΔH1>0，ΔH2<0，故ΔH3>ΔH1，B项正确，C、D项错误；ΔH3>0，ΔH2<0，故ΔH3>ΔH2，A项错误。答案　B3．(2022·江苏化学，10，2分)已知：C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1CO2(g)＋C(s)===2CO(g)　ΔH22CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)　ΔH34Fe(s)＋3O2(g)===2Fe2O3(s)　ΔH43CO(g)＋Fe2O3(s)===3CO2(g)＋2Fe(s)　ΔH5下列关于上述反应焓变的判断正确的是(　　)A．ΔH1>0，ΔH3<0B．ΔH2>0，ΔH4>0C．ΔH1＝ΔH2＋ΔH3D．ΔH3＝ΔH4＋ΔH5解析　根据反应的热效应可知：ΔH1<0、ΔH2>0、ΔH3<0、ΔH4<0，故A、B不正确；根据盖斯定律可得ΔH1＝ΔH2＋ΔH3，ΔH3＝ΔH4＋ΔH5，C项正确，D项错误。答案　C4．(2022·重庆理综，6，6分)已知：C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　ΔH＝akJ·mol－12C(s)＋O2(g)===2CO(g)　ΔH＝－220kJ·mol－1H—H、O===O和O—H键的键能分别为436、496和462kJ·mol－1，则a为(　　)A．－332B．－118C．＋350D．＋130解析　按顺序将题中两个热化学方程式编号为①和②，依据盖斯定律，②－①×2得：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH＝－(220＋2a)kJ·mol－1，代入相关数据得：(2×436＋496)－4×462＝－(220＋2a)，解得a＝＋130，D项正确。答案　D5．(2022·课标全国卷Ⅱ，12，6分)在1200℃时，天然气脱硫工艺中会发生下列反应H2S(g)＋O2(g)===SO2(g)＋H2O(g)　ΔH12H2S(g)＋SO2(g)===S2(g)＋2H2O(g)　ΔH2H2S(g)＋O2(g)===S(g)＋H2O(g)　ΔH3\n2S(g)===S2(g)　ΔH4则ΔH4的正确表达式为(　　)A．ΔH4＝(ΔH1＋ΔH2－3ΔH3)B．ΔH4＝(3ΔH3－ΔH1－ΔH2)C．ΔH4＝(ΔH1＋ΔH2－3ΔH3)D．ΔH4＝(ΔH1－ΔH2－3ΔH3)解析　②式中含有S2(g)、③式中含有S(g)，根据盖斯定律可知，②×－③×2得2S(g)＋SO2(g)＋H2O(g)===H2S(g)＋S2(g)＋O2(g)，然后再加①×得2S(g)===S2(g)，所以ΔH4＝ΔH2×＋ΔH1×－ΔH3×2。答案　A6．(2022·海南化学，5，2分)已知下列反应的热化学方程式：6C(s)＋5H2(g)＋3N2(g)＋9O2(g)===2C3H5(ONO2)3(l)　ΔH12H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH2C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH3则反应4C3H5(ONO2)3(l)===12CO2(g)＋10H2O(g)＋O2(g)＋6N2(g)的ΔH为(　　)A．12ΔH3＋5ΔH2－2ΔH1B．2ΔH1－5ΔH2－12ΔH3C．12ΔH3－5ΔH2－2ΔH1D．ΔH1－5ΔH2－12ΔH3解析　设三个热化学方程式依次是①、②、③，根据盖斯定律，③×12＋②×5－①×2得：4C3H5(ONO2)3(l)===12CO2(g)＋10H2O(g)＋O2(g)＋6N2(g)　ΔH＝12ΔH3＋5ΔH2－2ΔH1。答案　A7．(2022·安徽理综，12，6分)氢氟酸是一种弱酸，可用来刻蚀玻璃。已知25℃时：①HF(aq)＋OH－(aq)===F－(aq)＋H2O(l)ΔH＝－67.7kJ·mol－1②H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)ΔH＝－57.3kJ·mol－1在20mL0.1mol·L－1氢氟酸中加入VmL0.1mol·L－1NaOH\n溶液。下列有关说法正确的是(　　)A．氢氟酸的电离方程式及热效应可表示为：HF(aq)F－(aq)＋H＋(aq)　ΔH＝＋10.4kJ·mol－1B．当V＝20时，溶液中：c(OH－)＝c(HF)＋c(H＋)C．当V＝20时，溶液中：c(F－)＜c(Na＋)＝0.1mol·L－1D．当V＞0时，溶液中一定存在：c(Na＋)＞c(F－)＞c(OH－)＞c(H＋)解析　根据盖斯定律，将①式减去②式可得：HF(aq)H＋(aq)＋F－(aq)　ΔH＝－10.4kJ·mol－1，故A项错误。当V＝20时，两者恰好完全反应生成NaF，溶液中存在质子守恒关系：c(OH－)＝c(HF)＋c(H＋)；因F－水解，故溶液中存在：c(F－)＜c(Na＋)＝0.05mol·L－1，故B项正确，C项错误。D项，溶液中离子浓度的大小取决于V的大小，离子浓度大小关系可能为c(F－)＞c(H＋)＞c(Na＋)＞c(OH－)或c(F－)＞c(Na＋)＞c(H＋)＞c(OH－)或c(Na＋)＝c(F－)＞c(OH－)＝c(H＋)或c(Na＋)＞c(F－)＞c(OH－)＞c(H＋)，故D项错误。答案　B8．(2022·浙江理综，12，6分)下列说法不正确的是(　　)A．已知冰的熔化热为6.0kJ·mol－1，冰中氢键键能为20kJ·mol－1。假设每摩尔冰中有2mol氢键，且熔化热完全用于打破冰的氢键，则最多只能破坏冰中15%的氢键B．已知一定温度下，醋酸溶液的物质的量浓度为c，电离度为α，Ka＝。若加入少量CH3COONa固体，则电离平衡CH3COOHCH3COO－＋H＋向左移动，α减小，Ka变小C．实验测得环己烷(l)、环己烯(l)和苯(l)的标准燃烧热分别为－3916kJ·mol－1、－3747kJ·mol－1和－3265kJ·mol－1，可以证明在苯分子中不存在独立的碳碳双键D．已知：①Fe2O3(s)＋3C(石墨)===2Fe(s)＋3CO(g)　ΔH＝489.0kJ·mol－1②CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－283.0kJ·mol－1③C(石墨)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－393.5kJ·mol－1则4Fe(s)＋3O2(g)===2Fe2O3(s)　ΔH＝－1641.0kJ·mol－1解析　1mol冰熔化吸热6.0kJ，可破坏氢键0.3mol，×100%＝15%，A项正确；加入醋酸钠后溶液中CH3COO－浓度增大，电离平衡向左移动，电离程度减小，但Ka只受温度影响，若温度不变，则Ka不变，B项错误；由燃烧热写出三者燃烧的热化学方程式，\n然后可写出环己烷转化为环己烯的热化学方程式，同理写出环己烷转化为苯的热化学方程式，反应热不是三倍关系，C项正确；根据盖斯定律，方程式2×(③×3－②×3－①)，可得4Fe(s)＋3O2(g)===2Fe2O3(s)　ΔH＝2×(－393.5×3kJ·mol－1＋283.0×3kJ·mol－1－489.0kJ·mol－1)＝－1641.0kJ·mol－1，D项正确。答案　B9．(2022·课标全国卷Ⅰ，28，15分)乙醇是重要的有机化工原料，可由乙烯气相直接水合法或间接水合法生产。回答下列问题：(1)间接水合法是指先将乙烯与浓硫酸反应生成硫酸氢乙酯(C2H5OSO3H)，再水解生成乙醇。写出相应反应的化学方程式______________________________________________________________________________________________。(2)已知：甲醇脱水反应　2CH3OH(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g)　ΔH1＝－23.9kJ·mol－1甲醇制烯烃反应　2CH3OH(g)===C2H4(g)＋2H2O(g)　ΔH2＝－29.1kJ·mol－1乙醇异构化反应　C2H5OH(g)===CH3OCH3(g)　ΔH3＝＋50.7kJ·mol－1则乙烯气相直接水合反应C2H4(g)＋H2O(g)===C2H5OH(g)的ΔH＝________kJ·mol－1。与间接水合法相比，气相直接水合法的优点是____________________。(3)下图为气相直接水合法中乙烯的平衡转化率与温度、压强的关系(其中nH2O∶nC2H4＝1∶1)。①列式计算乙烯水合制乙醇反应在图中A点的平衡常数Kp＝________________________(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数)。②图中压强(p1、p2、p3、p4)的大小顺序为________，理由是____________________________________________________________________________________________________________________________________。③气相直接水合法常采用的工艺条件为：磷酸/硅藻土为催化剂，反应温度290℃、压强6.9MPa，nH2O∶nC2H4＝0.6∶1。乙烯的转化率为5%，若要进一步提高乙烯转化率，\n除了可以适当改变反应温度和压强外，还可以采取的措施有__________________、__________________。解析　(2)将题给反应依次编号为①、②、③，反应①减去反应②再减去反应③即得C2H4(g)＋H2O(g)===C2H5OH(g)，故ΔH＝ΔH1－ΔH2－ΔH3＝－23.9kJ·mol－1－(－29.1kJ·mol－1)－(＋50.7kJ·mol－1)＝－45.5kJ·mol－1。与间接水合法相比，气相直接水合法没有使用浓硫酸，减轻了酸对设备的腐蚀，且无酸性废液产生，污染小。(3)②由题给曲线知，相同温度、不同压强下乙烯的转化率大小是p4>p3>p2>p1，而C2H4(g)＋H2O(g)===C2H5OH(g)为气体分子数(总体积)减小的反应，压强越高，C2H4转化率越高，故压强大小关系是p1<p2<p3<p4。③欲提高C2H4的转化率，除增大压强和降低温度外，还可使C2H5OH蒸气液化而减少生成物浓度或增加nH2O∶nC2H4的比例，即增大H2O(g)的浓度。答案　(1)C2H4＋H2SO4===C2H5OSO3H、C2H5OSO3H＋H2O===C2H5OH＋H2SO4(2)－45.5　污染小、腐蚀性小等(3)①＝＝＝0.07(MPa)－1②p1<p2<p3<p4　反应分子数减少，相同温度下，压强升高乙烯转化率提高③将产物乙醇液化移去　增加nH2O∶nC2H4比10．(2022·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____________________。\n(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＋\n。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)3Al2O3＋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