- 焓变、反应热
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已知：H2(g)＋1/2O2(g)＝H2O(g)，反应过程中能量变化如图所示：请回答下列问题：
（1）a、b、c分别代表的意义 a．_________，b．_________，c_________；
（2）该反应是______反应（填“放热”或“吸热”），ΔH______0（填“＞”、“＜”或“＝”）；
（3）若已知2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(g) ΔH1＝-Q1kJ·mol-1；2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(l) ΔH2＝-Q2kJ·mol-1，则ΔH1_____ΔH2，Q1______Q2（填“＞”“＜”或“=”）。
正确答案
（1）a．破坏1mol H2和1/2mol O2中化学键所吸收的能量；b．由2mol H和1mol O形成１mol H2O（g）所放出的能量；c．反应热
（2）放热；＜
（3）＞；＜
汽车尾气里含有的NO气体是由于内燃机燃烧的高温引起氮气和氧气反应所致：
N2(g)＋O2(g) 
请回答：
（1）已知：N2(g)+2O2(g)
（2）某温度下，向2 L的密闭容器中充入N2和O2各1 mol，5分钟后O2的物质的量为0.5 mol，则NO的反应速率 ；
（3）假定该反应是在恒容条件下进行，下列能判断该反应已达到平衡的是________；
（4）下图是反应N2(g)＋O2(g)
（5）T ℃时，某时刻测得容器内N2、O2、NO的浓度分别为0.20 mol·L－1、0.20mol·L－1和0.50mol·L－1，此时反应N2(g)＋O2(g)
正确答案
（1）ΔH1 + ΔH2 2分
（2）0.1 mol·L－1·min－1 2分
（3）AD 2分 漏选扣1分，多选错选没分
（4）吸热 2分 加入催化剂2分 （5）向正反应方向进行 2分 20%
试题分析：（1）根据盖斯定律，可得∆H = ΔH1 + ΔH2
（2）v(NO)=2v(O2)="2×0.5mol÷2L÷5min=0.1" mol·L－1·min－1
（3）A、消耗1 mol N2同时生成1 mol O2，说明正反应速率和逆反应速率相等，该反应已达到平衡，正确；B、该反应是在恒容条件下进行，不论反应是否平衡，气体密度不变，所以密度不变不能说明反应已达到平衡，错误；C、因为左右气体的系数相等，不论反应是否平衡，混合气体平均相对分子质量不变，所以混合气体平均相对分子质量不变不能说明反应已达到平衡，错误；D、2v正(N2)＝v逆(NO)，等于系数之比，说明正反应速率等于逆反应速率，反应已达到平衡，正确。
（4）温度升高，平衡常数K增大，说明该反应为吸热反应；b反应速率加快，但平衡不移动，则b改变的条件可以是：加入了催化剂。
（5）设出N2的转化浓度，根据化学方程式，可表示出平衡时N2、O2、NO的浓度，然后根据平衡常数K的表达式，列出计算式，可求出N2的转化浓度，进而求出N2的体积分数。
甲醇是一种可再生的优质燃料，用途广泛，研究其作用具有广阔前景。
（1）已知在常温常压下，测得反应的反应热如下：
① 2CH3OH(l)+ 3O2(g) 
② 2CO(g) +O2(g)
CH3OH不完全燃烧生成CO和气态水的热化学方程式是 。
（2）工业上生产甲醇的反应如下：CO2(g) + 3H2(g) 
在某温度下，容积均为1 L的A、B两个容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温恒容。容器B中经10 s后达到平衡。达到平衡时的有关数据如下表：
①从反应开始至达到平衡时，容器B中CH3OH的平均反应速率为 。
②该温度下，B容器中反应的化学平衡常数的数值为 。
③α＝ 。
④下列措施能使容器A中甲醇的产率增大的是 。
a．升高温度 b．将水蒸气从体系分离
c．用更有效的催化剂 d．将容器的容积缩小一半
（3）我国科学院化学研究所在甲醇燃料电池技术方面获得新突破，组装出了自呼吸电池。甲醇燃料电池的工作原理如下图所示。
① 该电池工作时，b口通入的物质为 。
② 该电池正极的电极反应式为 。
正确答案
（1）CH3OH(l)＋ O2(g)
（2）① 0．04 mol/L·S （2分）
② 1．92 （2分）
③ 29．4 kJ （1分）
④ b d （1分）
（3）① CH3OH （1分）
② O2＋4e-＋4H+
试题分析：（1）CH3OH不完全燃烧生成CO和气态水的热化学方程式用（①-②）÷2即得，所以答案是CH3OH(l)＋ O2(g)
（2）①达平衡时，B容器的热效应是吸收 19．6 kJ热量，即甲醇的物质的量减少19．6/49=0．4mol，浓度减少0．4mol/L，所以容器B中CH3OH的平均反应速率为0．4mol/L/10s=0．04 mol/L·S
②B容器中平衡时c(CH3OH)=1-0．4=0．6mol/L=c(H2O)，c(CO2)=0．4 mol/L ,c(H2)=1．2 mol/L,所以B容器的化学平衡常数K= c(CO2) c(H2)3/ c(CH3OH) c(H2O)=1．92
③a容器的化学平衡常数是1/1．92,设平衡时甲醇的浓度为x，则1/1．92=x2/(1-x)(3-3x)3，解得x=0．6mol/L，所以α＝0．6mol/L×1L×49 kJ/mol =29．4 kJ
④a、升高温度，平衡逆向移动，甲醇产率减少，错误；b、将水蒸气从体系分离，生成物浓度减小，平衡正向移动，甲醇产率增大，正确；c、使用催化剂对平衡无影响，错误；d、将容器的容积缩小一半，压强增大，平衡正向移动，甲醇产率增大，正确，答案选bd。
（3）原电池中阳离子移向正极，所以电池右侧为正极，氧气发生还原反应，电极反应式为O2＋4e-＋4H+
氮及其化合物在工农业生产、生活中有者重要作用。请回答下列问题：
（1）图1是1molNO2和1molCO反应生成CO2和NO过程中能星变化示意图(a、b均大于0，)且知:2CO(g)+2NO(g)=N2(g)+2CO2(g)△H=-ckJ·mol-1（c>0）
请写出CO将NO2还原至N2时的热化学方程式____________；
（2）图2是实验室在三个不同条件的密闭容器中合成氨时，N2的浓度随时间的变化曲线(以a、b、c表示）。已知三个条件下起始加入浓度均为：c(N2)=0.1mol·L-1，c(H2)=0.3mol·L-1；合成氨的反应：N2(g)+3H2(g)
①计算在a达平衡时H2的转化率为______；
②由图2可知，b、c各有一个条件与a不同，则c的条件改变可能是______；
试写出判断b与a条件不同的理由____________；
（3）利用图2中c条件下合成氨（容积固定）。已知化学平衡常数K与温度(T)的关系如下表:
①试确定K1的相对大小，K1______4.1x106(填写“>”“-”或“<”）
②下列各项能作为判断该反应达到化学平衡状态的依据的 是______(填序号字母）。
A．容器内NH3的浓度保持不变 B．2v(N2)(正）=v(H2)(逆）
C．容器内压强保持不变 D．混合气体的密度保持不变
（4）①NH4Cl溶液呈酸性的原因是(用离子反应方程式表示 )______。
②250C时，将pH=x氨水与pH=y的疏酸(且x+y=14,x>11)等体积混合后，所得溶液中各种离子的浓度关系正确的是
A．[SO42-]>[NH4+]>[H+]>[OH-]
B．[NH4+]>[SO42-]>[OH-]>[H+]
C．[NH4+]+[H+]>[OH-]+[SO42-]
D．[NH4+]>[SO42-]>[H+]>[OH-]
正确答案
(12分)
（1）4CO(g)+2NO2(g)=4CO2(g)+N2(g)△H=-(2b+c-2a)kJ·mol(2分)
或4CO(g)+2NO2(g)=4CO2(g)+N2(g)△H=(2a-2b-c)kJ·mol等
（2）①40%(2分)
②升高温度(1分)；因为加入催化剂能缩短达到平衡的时间，但化学平衡不移动，所以b、a两条件下达到平衡是N2的浓度相同（或其他合理答案）(2分)。
（3）<(1分)；AC(2分)；
（4）①NH+4+H2O=NH3·H2O+H+(2分)
②BC(2分)
试题分析：。
（1）根据题干信息可以得到：①式NO2(g)+CO(g)=CO2(g)+NO(g)△H=-（b-a）kJ·mol，结合②式：2CO(g)+2NO(g)=N2(g)+2CO2(g)△H=-ckJ·mol-1（c>0），由①×2+②得CO将NO2还原至N2时的热化学方程式：4CO(g)+2NO2(g)=4CO2(g)+N2(g)△H=-(2b+c-2a)kJ·mol
（2）①平衡时氮气的浓度为0.06mol/L，转化的量为0.04mol/L，根据计量数之比H2转化的量为0.12mol/L，H2的转化率为0.12mol/L÷0.30mol/L×100%=40%；②升高温度合成氨的反应：N2(g)+3H2(g)
（3）①合成氨的反应：N2(g)+3H2(g)
（4）①NH4Cl的水解：NH4++H2O=NH3·H2O+H+；②，由x+y=14，氨水少量电离的OH-能与硫酸完全电离出的H+，说明氨水要远多于硫酸，等体积混合后溶液一定呈碱性[H+]<[OH-]，结合电荷守恒式：
[NH4+]+[H+]=[OH-]+2[SO42-]，可知BC正确。
研究硫及其化合物的性质有重要意义。
（1）Cu2S在高温条件下发生如下反应：
2Cu2S(s)+3O2(g)=2Cu2O(s)+2SO2(g) ⊿H=－773kJ/mol
当该反应有1.2mol电子转移时,反应释放出的热量为 kJ。
（2）硫酸工业生产中涉及反应：2SO2(g)+O2(g)
①压强：P1 P2（填“＞”、“=”或“<”）。
②平衡常数：A点 B点（填“＞”、“=”或“<”）。
③200℃下，将一定量的SO2和O2充入体积不变的密闭容器中，经10min后测得容器中各物质的物质的量浓度如下表所示:
能说明该反应达到化学平衡状态的是 。
a．SO2和O2的体积比保持不变
b．体系的压强保持不变
c．混合气体的密度保持不变
d．SO2和SO3物质的量之和保持不变
计算上述反应在0~10min内，υ(O2)= 。
（3）一定温度下，用水吸收SO2气体时，溶液中水的电离平衡 移动（填“向左”“向右”或“不”）；若得到pH=3的H2SO3溶液，试计算溶液中
正确答案
（14分）（1）77.3（2分）
（2）①<（2分） ② =（2分） ③ a b（2分） 0.08mol·L-1·min-1（2分）
（3）向左 （2分）；
试题分析：（1）根据热化学方程式2Cu2S(s)+3O2(g)=2Cu2O(s)+2SO2(g) ⊿H=－773kJ/mol可知，每放出773kJ能量，反应中就转移12mol电子（氧气是氧化剂，1分子氧气得到4个电子），所以当该反应有1.2mol电子转移时，反应释放出的热量为
（2）①根据图像可知，在温度相同时，P2曲线表示的SO2转化率大于P1曲线表示的SO2转化率。由于正反应是体积减小的可逆反应，增大压强平衡向正反应方向移动，SO2转化率增大，所以压强是P1＜P2。
②对于特定的可逆反应，平衡常数只与温度有关系，A、B两点的温度相同，所以两点对应的平衡常数相等。
③在一定条件下，当可逆反应的正反应速率和逆反应速率相等时（但不为0），反应体系中各种物质的浓度或含量不再发生变化的状态，称为化学平衡状态。根据表中数据可知，反应前SO2和氧气的（0.4+1.6）mol/L＝2.0mol/L和（1.2+1.6÷2）mol/L＝2.0mol/L，即反应物的起始浓度不是按照化学计量数之比冲入的，所以当SO2和O2的体积比保持不变时，可以说明反应调动平衡状态，a正确；该反应是体积减小的可逆反应，所以容器内气体的压强是减小的，因此当压强不再发生变化时，可以说明达到平衡状态，b正确；密度是混合气的质量和容器容积的比值，在反应过程中气体的质量和容积始终是不变的，因此密度始终是不变的，因此选项c不能说明；根据S原子守恒可知，SO2和SO3物质的量之和始终保持不变，d不能说明，答案选ab。在0～10min内，氧气的浓度减少0.8mol/L，则υ(O2)＝0.8mol/L÷10min＝0.08mol·L-1·min-1。
（3）SO2溶于水生成亚硫酸，亚硫酸是酸，电离出氢离子，抑制水的电离，则溶液中水的电离平衡向左移动。根据亚硫酸的第二步电离方程式HSO3－＋H2O
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