- 化学反应与能量
- 共8781题
丙烷在燃烧时能放出大量的热，它也是液化石油气的主要成分，作为能源应用于人们的日常生产和生活。已知：
①2C3H8(g) ＋7O2(g) = 6CO(g)＋8H2O(g) △H = －2389.8 kJ/mol
②2CO(g) + O2(g) = 2CO2(g) △H = －566 kJ/mol
③H2O(l) = H2O(g) △H =" +" 44.0 kJ/mol
（1）写出C3H8燃烧时燃烧热的热化学方程式 。
（2）C3H8在不足量的氧气里燃烧，生成CO、CO2、H2O(g)，将所有的产物通入一个体积固定的密闭
容器中，在一定条件下发生如下可逆反应： CO(g) + H2O(g)
该反应的平衡常数与温度的关系如下表：
保持温度为800℃，在甲、乙两个恒容密闭容器中，起始时按照下表数据进行投料，充分反应直至达到平衡。
①起始时，要使甲容器中反应向正反应方向进行，则a的取值范围是 ；达到平衡
时，乙容器中CO的转化率为 。
②如图表示上述甲容器中反应在t1时刻达到平衡，在t2时刻因改变某一个条件而发生变化的情况。则t2时刻改变的条件可能是 、 （答两个要点即可）。
（3）CO2可用NaOH溶液吸收得到Na2CO3或NaHCO3。
① Na2CO3溶液中离子浓度由大到小的顺序为 ；
② 已知25℃时，H2CO3的电离平衡常数K1 = 4.4×10-7 mol/L、K2 = 4.7×10-11 mol/L，当Na2CO3溶液的pH为11时， 溶液中c(HCO3-)∶c(CO32-) = 。
③ 0.1 mol/L Na2CO3溶液中c(OH-) － c(H+ ) = [用含c(HCO3－)、c(H2CO3)的符号表示]。
正确答案
（1）C3H8(g) ＋5O2(g) = 3CO2(g)＋4H2O(l) △H = －2219.9 kJ/mol
（2）① 0 ≤a ＜2.64 ； 50%
② 降低温度、降低H2浓度、增大H2O(g)浓度
（3）①c(Na+) > c(CO32-) > c(OH-) > c(HCO3-) > c(H+)
② 1 : 4.7
③c(HCO3-) + 2c(H2CO3)
试题分析：（1）燃烧热是1mol的物质完全燃烧产生稳定的氧化物时所放出热量的化学方程式。将（①+②×3- ③×8）÷2，整理可得：C3H8(g)＋5O2(g) =3CO2(g)＋4H2O(l) △H =－2219.9 kJ/mol。（2）①该反应是个反应前后气体体积相等的反应。在800℃时化学平衡常数为1.对于甲来说，在反应开始时，若CO2的质量为0，则反应一定正向进行，n(H2O)="0.1mol;" n(CO)="0.3mol;" n(CO2)="a/44mol," n(H2)=0.5mol.）若要使反应正向进行。起始时，则
对于乙来说：开始时n(H2O)=0.1mol;n(CO)="0.1mol" ;n(CO2)="0" ;n(H2)=0;假设在反应的过程中CO转化的物质的量为x,则在平衡时各种物质的物质的量为：n(H2O)="(0.1-x)mol;" n(CO)="(0.1-x)mol" ; %n(CO2)=xmol;n(H2)=xmol。由于该反应是反应前后气体体积相等的反应，而且在800℃时的平衡常数为1.所以(0.1-x)×(0.1-x)=x2.解得x=0.05mol.所以CO的转化率为0.05÷0.1×100%=50%。②由化学平衡常数以温度的关系可知：升高温度，化学平衡产生减小。说明升高温度，化学平衡向逆反应方向移动。根据平衡移动原理，升高温度，化学平衡向吸热反应方向移动。逆反应方向为吸热反应，所以该反应的正反应为放热反应。由于在平衡后改变某一条件，时，c(CO2)增大，c(CO)减小，所以改变外界条件使平衡正向移动，可以通过降低温度的方法来实现。因为反应前后气体的体积相等，所以改变压强，化学平衡不发生移动。若增大H2O蒸汽的浓度或减小H2的浓度都会使化学平衡正向移动。因此改变的外界条件是降低温度、降低H2浓度、增大H2O(g)浓度。（3）①Na2CO3是强碱弱酸盐。Na2CO3=2Na++CO32-，CO32-会发生水解反应：CO32-+ H2O
利用太阳能分解水生成的氢气，在催化剂作用下氢气与二氧化碳反应生成甲醇，并开发出直接以甲醇为燃料的燃料电池。已知H2(g)、CO(g)和CH3OH(l)的燃烧热ΔH分别为－285.8 kJ·mol－1、－283.0 kJ·mol－1和－726.5 kJ·mol－1。请回答下列问题：
（1）用太阳能分解10 mol水消耗的能量是 kJ。
（2）液态甲醇不完全燃烧生成一氧化碳气体和液态水的热化学方程式为 。
（3） 在容积为2 L的密闭容器中，由CO2和H2合成甲醇，反应式：CO2(g)＋3H2(g)
①可逆反应的平衡常数表达式K＝
②下列说法正确的是
③在T1温度时，将1 mol CO2和3 mol H2充入一密闭恒容容器中，充分反应达到平衡后，若CO2的转化率为α，则容器内的压强与起始压强之比为 ；
（4） 在直接以甲醇为燃料的燃料电池中，电解质溶液为酸性，总反应式为
2CH3OH + 3O2＝2CO2＋4H2O，则正极的反应式为 ；
负极的反应式为 。
正确答案
（1）2858 （2）CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l) △H=" --" 443.5KJ·mol-1
（3）①
试题分析：（1）1摩尔的氢气完全燃烧产生稳定的氧化物放出热量为285.8 kJ.则1mol的水分解产生1mol的氢气吸收热量285.8 kJ，则分解10 mol水吸收的能量是2858 kJ。（2） CO燃烧的热化学方程式为：①CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) △H="-283kl/mol;" 液态甲醇完全燃烧的热化学方程式为：②CH3OH(l)+3/2(g)=CO2(g)+ +2H2O(l) △H=-726kl/mol②-①整理得CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l) △H=" -" 443.5KJ/mol. （3） ①可逆反应的平衡常数表达式K＝
运用化学反应原理知识研究如何利用CO、SO2等污染物有重要意义。
（1）用CO可以合成甲醇。已知：
CH3OH(g)＋
CO(g)＋
H2(g)＋
则CO(g)＋2H2(g) 
（2）下列措施中能够增大上述合成甲醇反应的反应速率的是________(填写序号)．
a．使用高效催化剂 b．降低反应温度
c．增大体系压强 d．不断将CH3OH从反应混合物中分离出来
（3）在一定压强下，容积为V L的容器中充入a mol CO与2a mol H2，在催化剂作用下反应生成甲醇，平衡转化率与温度、压强的关系如右图所示。
①p1________p2(填“大于”、“小于”或“等于”)；
②100 ℃时，该反应的化学平衡常数K＝________(mol·L－1)－2；
③在其它条件不变的情况下，再增加a mol CO和2a molH2，达到新平衡时，CO的转化率________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
（4）某科研小组用SO2为原料制取硫酸。
①利用原电池原理，用SO2、O2和H2O来制备硫酸，该电池用多孔材料作电极，它能吸附气体，同时也能使气体与电解质溶液充分接触。请写出该电池的负极的电极反应式________________。
②用Na2SO3溶液充分吸收SO2得NaHSO3溶液，然后电解该溶液可制得硫酸。电解原理示意图如下图所示。请写出开始时阳极反应的电极反应式________________。
正确答案
（1）－90.1 （2）ac
（3）①小于 ②(V/a)2 ③增大
（4）①SO2＋2H2O－2e－=4H＋＋SO42-
②HSO3-＋H2O－2e－=SO42-＋3H＋
试题分析：（1）①CH3OH(g)＋
开始（mol）：a 2a 0
变化（mol）：0.5a a 0.5a
平衡（mol）：0.5a a 0.5a
所以平衡时
100℃时该反应的平衡常数
煤制备CH4是一种有发展前景的新技术。
I. 煤炭气化并制备CH4包括以下反应:
C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2 (g) ΔH 1 = +131 kJ/mol
CO(g) + H2O(g)=CO2 (g)+ H2(g) ΔH 2 = −41 kJ/mol
CO(g) + 3H2 (g)=CH4 (g)+ H2O(g) ΔH 3 = −206 kJ/mol
(1)写出煤和气态水制备CH4(产物还有CO2)的热化学方程式 。
(2)煤转化为水煤气(CO和H2)作为燃料和煤直接作为燃料相比，主要的优点有 。
(3)写出甲烷—空气燃料电池(电解质溶液为KOH溶液)中负极的电极反应式 。
II. 对以上反应CO(g) + H2O(g) 
(1)实验①中c(CO2)随时间变化的关系见下图，请在答题卡的框图中，画出实验②和③中c(CO2)随时间变化关系的预期结果示意图。
(2)在与实验①相同的条件下，起始时充入容器的物质的量：n(CO)=n(H2O)=n(CO2) =n( H2)=1.00mol。通过计算，判断出反应进行的方向。（写出计算过程。）
正确答案
I.（1）2C(s)+ 2H2O(g)= CH4 (g)+ CO2 (g) ΔH = +15 kJ/mol （3分 ）
(2)提高煤的利用率（节约能源或节约资源）（1分）、减少污染。（1分）
(3)CH4—8e-+10OH-=CO32-+7H2O（2分）
II. (1) 如图所示
(2)Q＞ K 反应向逆反应方向（生成CO和H2O的方向）进行 （1分）
试题分析： I. (1) 根据盖斯定律和已知方程式，煤和气态水制备甲烷的热化学方程式可由方程式①×2+②+③而得，所以ΔH=2ΔH 1+ ΔH 2+ΔH 3 = +15 kJ/mol ，所以热化学方程式为：2C(s)+ 2H2O(g)= CH4 (g)+ CO2 (g) ΔH = +15 kJ/mol 。
(2) 煤气化后生成水煤气再燃烧比直接燃烧煤更加充分，提高能源利用率，同时燃煤容易产生酸雨，所以燃烧水煤气还可以减少污染。
(3)用甲烷作燃料制成的碱性燃料电池中，甲烷失电子生成的CO2气体会与溶液中的碱性介质进一步反应生成CO32-，所以其负极的反应式为：CH4—8e-+10OH-=CO32-+7H2O。
II. (1) CO(g) + H2O(g)
(2)整体思路：先根据实验①充入的物质的物质的量和平衡时候CO2的浓度计算出在相同温度下的平衡常数K，然后比较此时的浓度商Q与实验①的K值的大小，从而得出反应进行的方向。
计算过程为：
(2) 平衡时n(CO2)=0.20mol/Lx2.0L=0.40mol
CO(g) + H2O(g) 
起始物质的量/mol 1.00 1.00 1.00 1.00
变化物质的量/mol 0.40 0.40 0.40 0.40
平衡物质的量/mol 0.60 0.60 0.40 0.40 （1分）
K=
Q=
Q＞ K 反应向逆反应方向（生成CO和H2O的方向）进行 （1分）
污染与环境保护已经成为现在我国最热门的一个课题，污染分为空气污染，水污染，土壤污染等。
（1）为了减少空气中SO2的排放，常采取的措施有：
①将煤转化为清洁气体燃料。
已知：H2(g)＋
C(s)＋
写出焦炭与水蒸气反应的热化学方程式： 。
该反应的平衡常数表达式为K＝ 。
②洗涤含SO2的烟气。以下物质可作洗涤剂的是 （选填序号）。
a．Ca(OH)2 b．CaCl2 c．Na2CO3 d．NaHSO3
（2）为了减少空气中的CO2，目前捕碳技术在降低温室气体排放中具有重要的作用，捕碳剂常用(NH4)2CO3，反应为：(NH4)2CO3(aq)＋H2O(l)＋CO2(g)＝2NH4HCO3(aq) ΔH3为研究温度对(NH4)2CO3捕获CO2效率的影响，在某温度T1下，将一定量的(NH4)2CO3溶液置于密闭容器中，并充入一定量的CO2气体（用氮气作为稀释剂），在t时刻，测得容器中CO2气体的浓度。然后分别在温度为T2、T3、T4、T5下，保持其他初始实验条件不变，重复上述实验，经过相同时间测得CO2气体浓度，其关系如图，则：
①ΔH3 0(填“＞”、“＝”或“＜”)。
②在T4～T5这个温度区间，容器内CO2气体浓度变化趋势的原因是： 。
（3）催化反硝化法和电化学降解法可用于治理水中硝酸盐的污染。
①催化反硝化法中，用H2将NO3-还原为N2，一段时间后，溶液的碱性明显增强。则反应离子方程式为： 。
②电化学降解NO3-的原理如图，电源正极为： （选填填“A”或“B”），阴极反应式为： 。
正确答案
（1）① C(s)＋H2O(g) ＝ CO(g) ＋H2(g) ΔH＝＋131.3kJ·mol－1 k＝c CO)·c( H2)/c(H2O)
② a c（各1分）
（2）① <
② T4～T5 反应达平衡，正反应为放热反应，随着温度的升高，平衡逆向移动，CO2的吸收效率降低（或NH4HCO3部分分解，意思相近均给分）。
（3）①2 NO3－＋5H2N2＋2OH－＋4H2O
②A 2 NO3－＋12 H+＋10e－= N2↑＋6H2O
试题分析：（1）①两个给出的热化学方程式下式减上式即得C(s)＋H2O(g) ＝ CO(g) ＋H2(g) ΔH＝＋131.3kJ·mol－1；②试剂Ca(OH)2、Na2CO3与二氧化硫反应，可以作为其吸收剂；（2）①该图是相同时间时测定的二氧化碳的浓度，温度越高反应速率越快，先打到平衡，所以图像从T3为界，后面是平衡曲线，据此分析温度高二氧化碳含量高平衡逆向移动，正反应为放热反应，ΔH3< 0；②T4～T5 反应达平衡，正反应为放热反应，随着温度的升高，平衡逆向移动，CO2的吸收效率降低；（3）该反应氢气化合价升高，根据溶液碱性增强，考虑生成OH－，由此书写方程式；②在与B相连的电极NO3－得到电子生成N2，为阴极，故A为正极，B为负极。
（15分）资源化利用二氧化碳不仅可减少温室气体的排放，还可重新获得燃料或重要工业产品。
（1）以CO2与NH3为原料可合成化肥尿素[CO(NH2)2]。已知：
①2NH3（g）＋ CO2（g）＝ NH2CO2NH4（s） △H ＝ -159.47 kJ·mol-1
②NH2CO2NH4（s）＝ CO(NH2)2（s）＋ H2O（g） △H ＝ +116.49 kJ·mol-1
③H2O（l）＝ H2O（g） △H ＝+88.0 kJ·mol-1
试写出NH3和CO2合成尿素和液态水的热化学方程式 。
（2）在一定条件下，二氧化碳转化为甲烷的反应如下：
CO2(g)+4H2(g)
①向一容积为2L的恒容密闭容器中充入一定量的CO2和H2，在300℃时发生上述反应，达到平衡时各物质的浓度分别为CO2：0.2mol·L—1，H2：0.8mol·L—1，CH4：0.8mol·L—1，H2O：1.6mol·L—1，起始充入CO2和H2的物质的量分别为 、 。CO2的平衡转化率为 。
②现有两个相同的恒容绝热（与外界没有热量交换）密闭容器I、II，在I中充入1 molCO2,和4 molH2，在II中充入1 mol CH4和2 mol H2 O(g) ，300℃下开始反应。达到平衡时，下列说法正确的是 （填字母）。
（3）华盛顿大学的研究人员研究出一种方法，可实现水泥生产时CO2零排放，其基本原理如图所示：
①上述生产过程的能量转化方式是 。
②上述电解反应在温度小于900℃时进行碳酸钙先分解为CaO和CO2，电解质为熔融碳酸钠，则阳极的电极反应式为 ，阴极的电极反应式为 。
正确答案
（1）2NH3（g）＋ CO2（g）＝CO(NH2)2（s）＋H2O（l）△H ＝—130.98 kJ·mol－1 （3分）
（2）①2mol（1分）；8mol（1分）；80% （2分） ②CD（2分）
（3）①太阳能和电能转化为化学能（2分）
②2CO32－－4e－=2CO2↑+O2↑（2分）；3CO2+4e－=C+2CO32－（2分）
试题分析：（1）由①＋②－③可得：2NH3(g)＋ CO2(g)＝CO(NH2)2(s)＋H2O(l) △H ＝—130.98 kJ·mol－1 （3分）
（2）①假设起始的二氧化碳的物质的量为xmol，氢气的物质的量为ymol：
CO2(g) + 4H2(g)
起始物质的量： xmol ymol 0 0
转化物质的量： 1.6mol 6.4mol 1.6mol 3.2mol
平衡物质的量： 0.4mol 1.6mol 1.6mol 3.2mol
那么：x＝0.4mol＋1.6mol＝2.0mol y＝6.4mol＋1.6mol＝8.0mol
CO2的平衡转化率为：
②A、容器I、II中的起始反应物不一样，因此正反应速率不一定相等，错误；B、如果不是一个绝热容器，那么在两个容器中按题中的投料是等效平衡，也就是说两个容器中甲烷的含量应该相等，但这是一个绝热的容器，如果是二氧化碳和氢气生成甲烷和水，正反应是放热反应，放出的热量使容器温度升高，升高温度会使得平衡逆向移动，使得甲烷的含量比前述的等效平衡时的要低，而投入甲烷和水，生成的是二氧化碳和氢气，要吸热，使得体系的温度降低，而温度的降低使得平衡正向移动，使得甲烷的含量比前述的等效平衡时的要高，因此容器I、II中CH4的物质的量分数不相同，错误；C、容器I中是在前述等效平衡的基础上逆向移动，容器II中是在前有识述等效平衡的基础上正向移动，所以容器I中CO2的物质的量比容器II中的多，正确；D、如果按照等效平衡来考虑的话，容器I中CO2的转化率与容器II中CH4的转化率之和等于1，但这是在绝热容器中，是在等效平衡的基础上又分别进行了移动，因此，容器I中CO2的转化率与容器II中CH4的转化率之和小于1，正确。
（3）①从图中可知装置是将太阳能和电能转化为化学能（2分）
②阳极是失去电子的反应：2CO32－－4e－=2CO2↑+O2↑；阴极是得到电子的反应，得电子的物质只能是二氧化碳：3CO2+4e－=C+2CO32－。
合成氨然后再生产尿素是最重要的化工生产。
I．在3个2 L的密闭容器中，在相同的温度下、使用相同的催化剂分别进行反应：
3H2(g) + N2(g)
（1）容器乙中反应从开始到达平衡的反应速率为v(H2)=___________。
（2）在该温度下甲容器中反应的平衡常数K= (用含c1的代数式表示)。
（3）分析上表数据，下列关系正确的是________（填序号）：
a．2c1 > 1.5 b．2ρ1 = ρ2 c．ω3 = ω1
II．工业上用氨气合成尿素（H2NCONH2）的反应在进行时分为如下两步：
第一步：2NH3(l)＋CO2(g)
第二步：H2NCOONH4(l)
（4）某实验小组模拟工业上合成尿素的条件，在一体积为0.5 L密闭容器中投入4 mol氨和1mol二氧化碳，实验测得反应中各组分随时间的变化如左下图I所示：
①已知总反应的快慢由慢的一步决定，则合成尿素总反应的快慢由第 步反应决定。
②第二步反应的平衡常数K随温度T的变化如右上图II所示，则△H2 0；③若第一步反应升温时氨气浓度增大，请在图II中画出第一步反应K1随温度T变化曲线，并作出必要的标注。
（5）氨和尿素溶液都可以吸收硝工业尾气中的NO、NO2，将其转化为N2。
①尿素与NO、NO2三者等物质的量反应为：CO(NH2)2+NO+NO2 =CO2+2N2+2H2O
该反应中的氧化剂为 （写化学式）。
②已知：N2(g)+O2(g)= 2NO(g) △H ="a" kJ·mol－1
N2(g)+3H2(g)= 2NH3(g) △H2="bkJ·" kJ·mol－1
2H2(g)+O2(g)= 2H2O(g) △H=" c" kJ·mol－1
则4NH3(g) +4NO(g) +O2(g)= 4N2(g)+6H2O(g) △H= 。
③尿素燃料电池结构如下图所示。其工作时负极电极反应式可表示为 。
正确答案
（16分）
I．（共8分）（1）0.3 mol·L－1· min－1（2分）[数据正确1分，单位1分]
（2）
（3） ab（2分，选1个且正确1分，错1个0分）
II．（共8分）（4）①二（1分，从氨、CO2曲线下降及氨基甲酸铵曲线升高看出第一步是快反应；从尿素曲线升高缓慢看出第二步是慢反应） ②＞（1分）
③
（5）①NO、NO2（2分，对1个给1分，错1个0分）
② (3c—2a—2b)（2分）
③CO(NH2)2+H2O—6e－=CO2+N2+6H+（2分）
[以下化学方程式或离子方程式：如果2分，化学式1分、系数和条件合起来1分。如果是3分：无条件的方程化学式2分、系数1分；有条件的方程化学式1分、系数1分、条件1分]
答：-1446.6kJ·mol－1答案：CO(NH2)2+H2O—6e－=CO2+N2+6H+
试题分析：（1）先用定义式求v(N2)，再用系数之必等于速率之比求v(H2)，由于n/V=c，则乙容器中氮气的起始浓度为2mol/L，v(N2)=△c(N2)/△t=(2—1.5)mol/L÷5min=0.1mol/(L•min)，由于v(H2)/v(N2)=3/1，则v(H2)=3v(N2)= 0.3mol/(L•min)；（2）用三行数据法和定义式求甲容器中反应的平衡常数，则：
3H2(g) + N2(g) 
起始浓度/mol•L－1 1.5 1 0
变化浓度/mol•L－1 3—3c1 1—c1 2—2c1
平衡浓度/mol•L－1 3c1—3 c1 2—2c1 （2分）
K=
（3）对比甲、乙容器，其他条件保持不变时，平衡时将甲容器容积减半，就能变为乙平衡，容积减半可以使氮气、氢气、氨气浓度都立即加倍，增大反应体系的压强，因为合成氨是气体体积缩小的反应，则平衡向正反应方向移动，达到新平衡时氮气的浓度减小，因此2c1 > 1.5，故a选项正确；对比甲、乙容器，由于反应物和生成物都是气体，反应前后气体物质的总质量不变，甲容器中混合气体总质量是乙的一半，两容器容积均为2L，由于混合气体的密度等于质量除以容器容积，则乙容器种混合气体密度是甲的2倍，故b选项正确；对比甲、丙容器可知，其他条件保持不变，丙容器中反应达到平衡后加入1molN2时，所达平衡与甲容器中平衡等效，由于平衡时加入了氮气，增大氮气浓度，使平衡向生成氨气的方向移动，则氨气的体积分数增大，因此甲丙容器中氨气的体积分数不相等，故c选项错误；
（4）①读图，从氨、CO2曲线快速下降及氨基甲酸铵曲线快速升高看出第一步是快反应；从尿素曲线升高缓慢看出第二步是慢反应，因此合成尿素总反应的快慢由第二步反应决定；②读图可知，升高温度，平衡常数K逐渐增大，根据化学平衡移动原理和平衡常数计算表达式可知，前者使平衡向吸热反应方向移动，后者说明平衡向正反应方向移动，则正反应是吸热反应，焓变大于0；依题意，氨气浓度增大，说明第一步反应所达平衡向逆反应方向移动，则第一步反应的平衡常数逐渐减小，由此可以在图II中画出第一步反应的平衡常数K1随温度升高而逐渐减小的曲线；
（5）①观察化学方程式，由于尿素中C、H、O的化合价分别为+4、+1、—2价，各元素化合价代数和为0，则氮元素为—3价，氮元素由尿素中的—3价升为0价，被氧化，则尿素是还原剂，氮元素由NO中的+2价降为0价，NO2中的+4价降为0价，均被还原，则NO、NO2都是该反应的氧化剂；②先将已知热化学方程式编号为①②③，观察发现③×3—①×2—②×2可以约去6H2(g)，根据盖斯定律，可以得到热化学方程式：4NH3(g) +4NO(g) +O2(g)= 4N2(g)+6H2O(g) △H=" (3c—2a—2b)" kJ·mol－1；读图可知，负极主要反应物和产物分别为CO(NH2)2、N2，氮元素由—3价升为0价，根据电子守恒可得：CO(NH2)2—6e－→N2；根据质子交换膜必须用氢离子使左右电荷守恒，则CO(NH2)2—6e－→N2+6H+；根据H、O、C原子个数守恒，则CO(NH2)2+H2O—6e－=CO2+N2+6H+。
I．高炉炼铁是冶炼铁的主要方法，发生的主要反应为：
Fe2O3(s) + 3CO(g)
（1）已知：①Fe2O3(s) + 3C(石墨)="2Fe(s)" + 3CO(g) △H1
②C(石墨）+ CO2(g) = 2CO(g) △H2
则△H___________________(用含△H1 、△H2的代数式表示)。
（2）高炉炼铁反应的平衡常数表达式K=____________________________。
（3）在某温度时，该反应的平衡常数K=64，在2L恒容密闭容器甲和乙中，分别按下表所示加入物质，反应经过一段时间后达到平衡。
①甲容器中CO的平衡转化率为_______________________。
②下列说法正确的是____________________(填编号）。
A．若容器压强恒定，反应达到平衡状态
B．若容器内气体密度恒定，反应达到平衡状态
C．甲容器中CO的平衡转化率大于乙的
D．增加Fe2O3就能提高CO的转化率
II．纳米MgO可用尿素与氯化镁合成。某小组研究该反应在温度为378～398K时的反应时间、反应物配比等因素对其产率的影响。请完成以下实验设计表：
下图为温度对纳米MgO产率（曲线a）和粒径(曲线b)的影响，请归纳出温度对纳米MgO制备的影响规律（写出一条）：
___________________________________________。
正确答案
（16分）I．（1）△H1 －3△H2（2分）
（2）
（3）①60%（2分） ②B（2分）
II． 4∶1（1分） 温度对产率的影响（2分） ③（1分）
在378～398K（1分），生成的纳米MgO的粒径大小无明显变化（合理则给分）（2分）
或者：在378K～398K（1分或在实验温度下也得分），随温度的升高，产率增大（2分）
383K较低温度下有利于形成较小的颗粒（3分）
注：填“在实验温度下”也得分。
试题分析：（1）观察已知热化学方程式，根据盖斯定律，可以用①－②×3约去3C(石墨)，得到高炉炼铁的反应式，则Fe2O3(s) + 3CO(g)
Fe2O3(s) + 3CO(g)
起始浓度/ mol·L－1 0.5 0.5
变化浓度/ mol·L－1 0.5x 0.5x
平衡浓度/ mol·L－1 0.5－0.5x 0.5+0.5x
K=c3(CO2)/c3(CO)="(" 0.5+0.5x) 3/(0.5－0.5x)3=64
( 1+x) 3/(1－x)3=64，则( 1+x)/(1－x)=4，1+x=4－4x，5x=3，x=0.6或60%
②正反应是气态物质体积保持不变的反应，则反应前后气态物质的物质的量保持不变，则平衡前后气体的压强不变，故A错误；混合气体的密度=混合气体的总质量/容器的容积，由于反应物和生成物中都有固体物质参加，且平衡前混合气体的总质量会增大，只有平衡时混合气体的总质量才保持不变，密度才不变，故B正确；正反应是气态物质体积保持不变的反应，增大CO浓度必然同时增大压强，增大压强时该平衡不能移动，CO的转化率不变，故C错误；氧化铁的固体，其浓度是常数，增加氧化铁的量不能增大反应物浓度或压强，平衡不会移动，则CO的转化率不变，故D错误；（4）根据控制变量设计探究实验方案的原理可知，实验①和②探究的目的是反应物配比对纳米MgO产率的影响，实验②和④探究的目的是温度对纳米MgO产率的影响，实验②和③探究的目的是反应时间对纳米MgO产率的影响；读图可知，在378～398K，生成的纳米MgO的粒径大小无明显变化，或者在378K～398K（或在实验温度下），随温度的升高，产率增大，383K较低温度下有利于形成较小的颗粒。
（14分）合成氨是人类研究的重要课题，目前工业合成氨的原理为：
合成氨是人类研究的重要课题，目前工业合成氨的原理为：
N2（g）+3H2（g）
相持恒温、恒容，测的反应达到平衡时关系数据如下：
（1）下列各项能说明该反应已到达平衡状态的是 （填写序号字母）
a.容器内H2、N2、NH3的浓度只比为1：3：2 b.容器内压强保持不变
c.
e.混合气体的平均相对分子质量不变
（2）容器乙中反应从开始到达平衡的反应速度为
（3）在该温度下甲容器中反应的平衡常数K （用含C1的代数式表示）
（4）分析上表数据，下列关系正确的是 （填序号）：
a.
（5）另据报道，常温、常压下，N2在掺有少量氧化铁的二氧化钛催化剂表面能与水发生反应，生成NH3和O2。已知：H2的燃烧热△H=-286KJ/mol，则由次原理制NH3反应的热化学方程式为
（6）希腊阿里斯多德大学的George Mamellos和Michacl Stoukides,发明了一种合成氨的新方法，在常压下，把氢气和用氨气稀释的氮气分别通入一个加热到
正确答案
（14分，每空2分）（1）be（全对2分，对1个得1分，有错不得分）
（2）0.25mol/(L·min)（单位不写或错写扣1分）
（3）K=4（1-C1）2/C1·(3C1-1.5)3
（4）C
（5）2N2(g)+6H2O(l)="4" NH3(g)+3 O2(g)△H=+1530kJ·mol-1
（6）阴 N2+6H+++6e-==2 NH3
试题分析：（1）合成氨反应是反应前后气体物质的量发生变化的可逆反应，所以压强不变时证明已达平衡状态，b正确；容器内的各物质的浓度比符合化学计量数之比时未必是平衡状态，a错误；根据好好的定义，正逆反应速率相等时达平衡状态，氢气的反应速率是氮气反应速率的3倍，c错误；容器的体积不变，所以气体的密度始终不变，d错误；气体的质量不变，而气体的总物质的量变化，当平均相对分子质量不变时已达平衡状态，e正确，答案选be；
（2）根据氮气的体积密度即浓度可计算平衡时氮气的物质的量为3mol，则消耗氮气的物质的量是1mol，氢气的物质的量是3mol，所以用氢气表示的反应速率为3mol/2L/6min="0.25" mol/(L·min);
（3）氮气、氢气的起始浓度分别为1mol/L、1.5mol/L,根据氮气平衡时的浓度可计算消耗氮气的浓度为1- C1，消耗氢气的浓度是3（1- C1），生成氨气的浓度为2（1- C1），根据化学平衡常数的表达式可得K甲=c(NH3)2/c(N2)c(H2)3=4（1-C1）2/C1·(3C1-1.5)3
（4）A、乙容器的反应物浓度是甲容器的2倍，保持恒温、恒容，乙容器相当于在2个甲的基础上又正向移动，氮气的浓度减小，所以2 C1>1.5mol/L,错误；B、把丙的2mol氨气转化为3mol氢气和1mol氮气与丙达到的平衡是等效的。甲与丙相比，甲的氢气浓度大，氮气的转化率高，错误；C、乙容器的气体质量是甲容器的气体质量的2倍，容器的体积都为2L，所以
（5）根据盖斯定律N2（g）+3H2（g）=2NH3（g）△H=-93.0kJ•mol-1，①
2 H2（g）+O2（g）="2" H2O(l) △H="-572" kJ•mol-1 ②
则2N2(g)+6H2O(l)="4" NH3(g)+3 O2(g)的△H=①×2-②×3="+1530" kJ•mol-，所以所求热化学方程式为
2N2(g)+6H2O(l)="4" NH3(g)+3 O2(g)△H=+1530kJ·mol-1
（6）氮气中的N元素化合价为0，氨气中的N元素的化合价为-3，所以氮气发生还原反应，则氮气是电解池的阴极；发生的电极反应式为N2+6H+++6e-==2 NH3
高炉炼铁是冶炼铁的主要方法，发生的主要反应为：
Fe2O3(s)+3CO(g) 
（1）已知：
①Fe2O3(s)+3C(石墨) = 2Fe(s)+3CO(g) ΔH1 =" +" 489.0 kJ mol－1
②C(石墨)+CO2(g) = 2CO(g) ΔH2 =" +" 172.5 kJ mol－1
则a = kJ mol－1。
（2）冶炼铁反应的平衡常数表达式K = ，温度升高后，K值 （填“增大”、“不变”或“减小”）。
（3）在T℃时，该反应的平衡常数K=64，在2L恒容密闭容器甲和乙中，分别按下表所示加入物质，反应经过一段时间后达到平衡。
① 甲容器中CO的平衡转化率为 。
② 下列说法正确的是 （填字母）。
a．若容器内气体密度恒定时，标志反应达到平衡状态
b．甲容器中CO的平衡转化率大于乙的
c．甲、乙容器中，CO的平衡浓度之比为2∶3
d．增加Fe2O3可以提高CO的转化率
（4）采取一定措施可防止钢铁腐蚀。下列装置中的烧杯里均盛有等浓度、等体积的NaCl溶液。
①在a～c装置中，能保护铁的是 （填字母）。
②若用d装置保护铁，X极的电极材料应是 （填名称）。
正确答案
（1）-28.5 （2）
（3）①60% ②ac（漏选得1分，错选不得分）
（4）①bc（漏选得1分，错选不得分） ②锌
试题分析：（1）根据盖斯定律可知∆H=ΔH1 -3ΔH2=-28.5kJ•mol‾1，所以a="-28.5" 。
（2）因为Fe和Fe2O3为固体，所以平衡常数表达式为：
（3）①根据三段式进行计算：设消耗一氧化碳物质的量为x
Fe2O3（s）+3CO（g）⇌2Fe（s）+3CO2（g）
起始量（mol） 1 1
变化量（mol） x x
平衡量（mol） 1-x 1+x
K=
②a、反应前后气体质量变化，体积不变，若容器内气体密度恒定时，标志反应达到平衡状态，正确；b、乙容器中一氧化碳增加，相当于增大压强，反应前后体积不变，甲容器中CO的平衡转化率等于乙的转化率错误；c、甲容器中平衡一氧化碳物质的量为0.4mol；乙容器中结合平衡常数计算得到消耗一氧化碳为1.4mol，平衡物质的量为0.6mol，甲和乙容器中CO的平衡浓度之比为0.4+0.6=2：3，正确；d、固体量增加不影响化学平衡，增加Fe2O3不能提高CO的转化率，故d错误，故答案为：ac 。
（4）①装置中原电池的正极和电解池的阴极可以得到保护；bc可以保护铁；故答案为：bc。
②装置为原电池，若用d装置保护铁，X极的电极材料应比铁活泼可以选择锌。
用“＞”、“＜”或“＝”填空：
（1）同温同压下，H2(g)+Cl2(g)＝2HCl(g)，光照和点燃条件的ΔH（化学计量数相同）分别为ΔH1、ΔH2，ΔH1______ΔH2；
（2）相同条件下，2mol氢原子所具有的能量 1mol氢分子所具有的能量；
（3）已知常温时红磷比白磷稳定，比较下列反应中ΔH的大小：ΔH1_____ΔH2。
①4P(白磷，s) +5O2(g)＝2P2O5(s) ΔH1，②4P(红磷，s)+5O2(g)＝2P2O5(s) ΔH2；
（4）已知：101 kPa时，2C(s) +O2(g)＝2CO(g) ΔH＝－221kJ·mol－1，则碳的燃烧热数值 110.5 kJ·mol－1；
（5）已知：稀溶液中，H＋(aq)+OH－ (aq)＝H2O(l) ΔH＝－57.3kJ/mol，则浓硫酸与稀NaOH溶液反应生成1 mol水，放出的热量 57.3 kJ；
（6）可逆反应：aA(气)+bB(气)
P1 ______ P2；②（a+b）______（c+d）；③t1℃______ t2℃。
正确答案
（16分）（1）＝；（2）＞；（3）＜；（4）＞；（5）＞；（6）①＜ ②＜ ③＞
试题分析：（1）根据盖斯定律可知，反应热只与反应物和生成物的始态与终态有关系，而与反应条件无关系，所以ΔH1＝ΔH2；
（2）断键是吸热的，而形成化学键是放热的，因此相同条件下，2mol氢原子所具有的能量＞1mol氢分子所具有的能量；
（3）常温时红磷比白磷稳定，这说明白磷的总能量高于红磷的总能量，所以白磷转化为红磷是放热反应。根据盖斯定律可知，①－②即得到反应4P(白磷，s)＝4P(红磷，s)，则该反应的反应热△H＝ΔH1－ΔH2＜0，所以ΔH1＜ΔH2；
（4）燃烧热是在一定条件下，1mol可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量。由于碳完全燃烧放出的热量高于碳不完全燃烧放出的热量，所以根据热化学方程式2C(s) +O2(g)＝2CO(g) ΔH＝－221kJ·mol－1可知，碳的燃烧热数值＞110.5 kJ·mol－1；
（5）中和热是在一定条件下，稀溶液中，强酸和强碱反应生成1mol水时所放出的热量。由于浓硫酸溶于水放出热量，所以根据方程式H＋(aq)+OH－ (aq)＝H2O(l) ΔH＝－57.3kJ/mol可知，浓硫酸与稀NaOH溶液反应生成1 mol水，放出的热量＞57.3 kJ；
（6）①根据图像可知，压强为P2的曲线首先达到平衡状态，由于压强大反应速率快，达到平衡的时间少，所以压强是P2大于P1，即P1＜P2；
②根据图像可知，压强越大，反应物A的转化率越低，这说明增大压强平衡向逆反应方向越低，因此正方应是体积增大的可逆反应，所以（a+b）＜（c+d）；
③根据图像可知，t1℃是曲线首先达到平衡状态，由于温度高，反应速率快，达到平衡的时间少，所以温度应该是t1℃＞ t2℃。
写出下列反应的热化学方程式
（1）46gC2H5OH（l）与适量O2（g）反应，生成CO2（g）和H2O（l），放出1366.8kJ热量．______．
（2）由氢气和氧气反应生成1mol水蒸气放热241.8kJ，写出该反应的热化学方程式：______．
正确答案
（1）n（C2H5OH）=
故答案为：C2H5OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+3H2O（l）△H=-1366.8 kJ•mol-1；
（2）生成1mol水需要0.5molO2，反应的热化学方程式为H2（g）+
开发使用清洁能源，发展“低碳经济”正成为科学家研究的主要课题。氢气、甲醇是优质的清洁燃料，可制作燃料电池。
（1）甲烷水蒸气转化法制H2的主要转化反应如下：
CH4(g) + H2O(g)
CH4(g) + 2H2O(g)
上述反应所得原料气中的CO能使合成氨的催化剂中毒，必须除去。工业上常采用催化剂存在下CO与水蒸气反应生成易除去的CO2，同时可制得等体积的氢气的方法。此反应称为一氧化碳变换反应，该反应的热化学方程式是 。
（2）生产甲醇的原料CO和H2来源于：CH4(g) + H2O(g) 
①一定条件下CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如图a。则A、B、C三点处对应平衡常数（KA、KB、KC）的大小关系为___________。(填“<”、“>”、“="”" )；
②100℃时，将1 mol CH4和2 mol H2O通入容积为1 L的定容密封容器中，发生反应，能说明该反应已经达到平衡状态的是__________
a．容器内气体密度恒定
b．单位时间内消耗0．1 mol CH4同时生成0．3 mol H2
c．容器的压强恒定
d．3v正(CH4) = v逆(H2)
（3）25℃时，在20mL0．1mol/L氢氟酸中加入VmL0．1mol/LNaOH溶液，测得混合溶液的pH变化曲线如图所示，下列说法正确的是_____。
A．pH＝3的HF溶液和pH＝11的NaF溶液中， 由水电离出的c(H+)相等
B．①点时pH＝6，此时溶液中，c(F－)－c(Na+)＝9．9×10-7mol/L
C．②点时，溶液中的c(F－)＝c(Na+)
D．③点时V＝20mL，此时溶液中c(Na+)＝0．1mol/L
（4）长期以来，一直认为氟的含氧酸不存在。1971年美国科学家用氟气通过细冰末时获得HFO，其结构式为H—O—F。HFO与水反应得到HF和化合物A，该反应的化学方程式为 。
正确答案
（1） CO(g) + H2O(g)
（2）① KC = KB >KA （2分）
② cd （2分）
（3）BC （2分）
（4）H2O＋HFO=HF＋H2O2 （2分）
试题分析：（1） 先对已知热化学方程式编号为①②，观察发现②-①可得，CO(g) + H2O(g)
（2）① 平衡常数指各生成物浓度的化学计量数次幂的乘积除以各反应物浓度的化学计量数次幂的乘积所得的比值，化学平衡常数只与温度有关，所以B、C两点是相同的温度，所以KC = KB，然后A、B两点相比，从A到B，甲烷的转化率变大，说明向正向移动，化学平衡常数变大，所以KB>KA ，所以答案是KC = KB >KA；
② 该容器的体积保持不变，根据质量守恒定律知，反应前后混合气体的质量不变，所以容器内气体的密度不变，所以不能表明达到化学平衡状态，故a错误；单位时间内消耗0．1 mol CH4同时生成0．3 mol H2，都代表v正，所以不能表明达到化学平衡状态，故b错误；随反应进行混合气体总物质的量增大，容器容积不变，压强增大，当容器的压强恒定时，说明到达平衡，故c正确；3v正(CH4) = v逆(H2)，物质的正逆速率之比等于化学计量数之比，反应到达平衡，故d正确，所以选cd；
（3）pH＝3的HF溶液，由水电离出的c(H+)＝
（4）电负性F＞O，故H-O-F中F元素表现-1价，与水反应生成HF，发生水解反应，可推知A为H-O-O-H，该反应的化学方程式为：H2O+HFO=HF+H2O2。
“西气东输”中的“气”指天然气，其主要成分的化学式是______，结构式是______．一定量的该气体燃烧过程的能量变化如右图所示，从图中可以读出E1______E2（填“＞”或“＜”），该反应______（填“放出”或“吸收”）能量．
正确答案
天然气的其主要成分为甲烷，化学式CH4，CH4中C原子最外层有4个电子，应成4对共用电子对，H原子最外层有H个电子，应成1对共用电子对，故CH4分子中C原子与H原子之间形成4对共用电子对，结构式为
故答案为：CH4；
光气( COCl2)在塑料、制革、制药等工业中有许多用途，工业上采用高温下CO与C12在活性炭催化下合成。
（1）实验室中可用氯仿(CHC13)与双氧水直接反应制备光气，其反应的化学方程式为 ；
（2）工业上利用天然气(主要成分为CH4)与CO2进行高温重整制备CO，已知CH4、H2和CO的燃烧热(△H)分别为−890.3kJ∙mol−1、−285. 8 kJ∙mol−1和−283.0 kJ∙mol−1，则1molCH4与CO2反应的热化学方程式是
（3）COCl2的分解反应为COCl2(g)
①比较第2 min反应温度T（2）与第8min反应温度T（8）的高低：T（2） ____ T（8）(填“<”、“>”或“=”)
②比较反应物COCl2在5−6min和15−16 min时平均反应速率的大小：v(5−6)
v(15−16)(填“<”、“>”或“=”)，原因是 。
③计算反应在第8 min时的平衡常数K= ；（列出计算过程，结果保留两位小数）
正确答案
（1） CHCl3＋H2O2
（2） CH4（g）+ CO2（g）= 2CO（g）+ 2H2（g）；△H=" +" 247.3kJ·mol-1（3分）
（热反应方程式2分，反应热1分，漏写物质状态扣2分，反应热正负号写错0分）
（3） ①<（2分）；
②> （2分）；在相同温度时，该反应的反应物浓度越高，反应速率越大（2分）（只写出浓度或者速率的变化得1分）
③0.23mol·L－1（4分）
COCl2(g) 
平衡浓度（mol/L） 0.04 0.11 0.85 （1分）
K＝
试题分析：（1）实验室中可用氯仿(CHC13)与双氧水直接反应制备光气，根据元素守恒可知产物还应有HCl和水，故方程式为CHCl3＋H2O2
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