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填空题

(14分)2014年10月初,雾霾天气多次肆虐河北、天津、北京等地区。其中,燃煤和汽车尾气是造成空气污染的原因之一。

(1)汽车尾气净化的主要原理为:2NO(g) + 2CO(g)2CO2(g)+ N2(g)。△H<0

①该反应的平衡常数表达式                                                           

②若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行,下列示意图正确且能说明反应在进行到t1时刻达到平衡状态的是                                   (填代号)。

(2)直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题。煤燃烧产生的烟气含氮的氧化物,用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。

已知:CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-867 kJ/mol

2NO2(g)N2O4(g)  △H=-56.9 kJ/mol

H2O(g) = H2O(l)  ΔH = -44.0 kJ/mol

写出CH4催化还原N2O4(g)生成N2和H2O(l)的热化学方程式:                            

(3)在一定条件下,也可以用NH3处理NOx。已知NO与NH3发生反应生成N2和H2O,现有NO和NH3的混合物1mol,充分反应后得到的还原产物比氧化产物多1.4 g,则原反应混合物中NO的物质的量可能是_____________。

(4)以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法。则2 molCH4与足量H2O(g)反应最多可生成_______mol H2,写出该反应的化学方程式_________________________________________________。

(5)上述方法制得的H2可以和CO在一定条件下合成甲醇和二甲醚(CH3OCH3)及许多烃类物质。当两者以物质的量1:1催化反应,其原子利用率达100%,合成的物质可能是                     

a.汽油        b.甲醇           c.甲醛            d.乙酸

正确答案

(1)①K=(2分) ②bd (2分)

(2)CH4(g)+N2O4(g)=N2(g) +2H2O(l) + CO2(g) △H=—898.1kJ/mol (2分)

(3)0.3mol或0.8mol(2分)

(4)8 mol (2分) CH4(g)+2 H2O(g)= CO2(g)+4H2(g)(2分) (5)c(2分)

试题分析:(1)①化学平衡常数是在一定条件下,当可逆反应达到平衡状态时,生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值,因此根据反应式2NO(g) + 2CO(g)2CO2(g)+ N2(g)可知,该反应的平衡常数表达式K=

②a、到达平衡后正、逆速率相等,不再变化,t1时刻V最大,之后随反应进行速率发生变化,未到达平衡,故a错误;b、该反应正反应为放热反应,随反应进行温度升高,化学平衡常数减小,到达平衡后,温度为定值,达最高,平衡常数不变,为最小,图象与实际符合,故b正确;c、t1时刻后二氧化碳、NO的物质的量发生变化,t1时刻未到达平衡状态,故c错误;d、随着反应的进行,NO的质量分数逐渐减小。t1时刻NO的质量分数为定值,不再发生变化,说明反应处于平衡状态,故d正确,答案选bd。

(2)根据反应①CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-867 kJ/mol、

②2NO2(g)N2O4(g)  △H=-56.9 kJ/mol、③H2O(g) = H2O(l)  △H = -44.0 kJ/mol并依据盖斯定律可知,①-②+③×2即得到反应CH4(g)+N2O4(g)=N2(g) +2H2O(g) + CO2(l) ,所以该反应的反应热△H=-867 kJ/mol+56.9 kJ/mol-44.0 kJ/mol×2=—898.1kJ/mol。

(3)氨气与NO反应的化学方程式为6NO+4NH3=5N2+6H2O,其中氨气是还原剂,NO是氧化剂,则氮气既是氧化产物,也是还原产物,还原产物比氧化产物多1mol,质量是28g,则

6NO+4NH3=5N2+6H2O   还原产物比氧化产物多

6mol  4mol                       28g

0.3mol 0.2mol                      1.4g

所以如果NO过量,则原反应混合物中NO的物质的量是1.0mol-0.2mol=0.8mol

如果氨气过量,则原反应混合物中NO的物质的量是0.3mol

(4)CH4与足量H2O(g)反应要产生最多的氢气,则为生成物应该是氢气和CO2,反应的化学方程式为CH4(g)+2 H2O(g)= CO2(g)+4H2(g),.所以2mol甲烷与足量水蒸气反应最多生成8mol氢气。

(5)当H2和CO以物质的量1:1催化反应,其原子利用率达100%时,根据原子守恒可知生成物的化学式应该是CH2O,该物质是甲醛,答案选c。

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二甲醚(CH3OCH3)被称为21世纪的新型能源,它清洁、高效、具有优良的环保性能。

Ⅰ.工业制备二甲醚的生产流程如下:

催化反应室中(压强2.0~10.0 MPa,温度230~280℃)进行下列反应:

CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)ΔH=-90.7 kJ/mol ①

2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)ΔH=-23.5 kJ/mol ②

CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)ΔH=-41.2 kJ/mol ③

(1)甲烷氧化可制得合成气,反应如下:CH4(g)+O2(g) CO(g)+2H2(g) ΔH=-35.6 kJ/mol。该反应是       反应(填“自发”或“非自发”)。

(2)催化反应室中总反应3CO(g)+3H2(g) CH3OCH3(g)+CO2(g)的ΔH=           。830℃时反应③的K=1.0,则在催化反应室中反应③的K       1.0(填“>”、“<”或“=”)。

(3)上述反应中,可以循环使用的物质有       

Ⅱ.如图为绿色电源“二甲醚燃料电池”的工作原理示意图。b电极是       极。

正确答案

Ⅰ.(1)自发 (2)-246.1 kJ/mol >

(3)CO、H2、甲醇和水

Ⅱ.正

Ⅰ.(1)反应后气体的物质的量增大,混乱度增加,熵增大,ΔS>0,由复合判据得该反应能自发进行。

(2)反应3CO(g)+3H2(g) CH3OCH3(g)+CO2(g)可利用题给的三个反应,将①×2+②+③得到,则ΔH=-90.7 kJ/mol×2+(-23.5 kJ/mol)+(-41.2 kJ/mol)=-246.1 kJ/mol;因为催化反应室中的温度低于830℃,温度降低,反应③的平衡向正反应方向移动,故K>1.0。

(3)从流程图中可以看出排出的物质CO、H2、甲醇和水在反应①、②、③中可以作为反应物,故均可以循环利用。

Ⅱ.燃料电池中通入O2的一极发生还原反应,即b电极是正极。

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(17分)CO和H2的混合气体俗称合成气,是一种重要的工业原料气,可以在一定条件下制备甲醇,二甲醚等多种有机物。工业上利用天然气(主要成分为CH4)与水进行高温重整制备合成气。

(1) 已知:CH4、H2和CO的燃烧热分别为890.3kJ/mol、285.8kJ/mol和283.0kJ/mol,且1mol液态水汽化时的能量变化为44.0kJ。写出甲烷与水蒸气在高温下反应制取合成气的热化学方程式                  

(2)在一定条件下,向体积为2L的密闭容器中充入0.40mol CH4和0.60mol H2O(g),测得CH4(g)和H2(g)的物质的量浓度随时间变化如下表所示:

①3—4min之间,化学平衡向___   ____反应方向移动(填“正”或“逆”)。

②3min时改变的反应条件是____________________(只填一种条件的改变)

(3)已知温度、压强、投料比X〔n(CH4)/n(H2O)〕对该反应的影响如图所示。

①图1中的两条曲线所示投料比的关系X1____X2(填“=”“>”或“<”下同)

②图2中两条曲线所示的压强比的关系:p1_______p2

(4)以天然气(设杂质不参与反应)、KOH溶液为原料可设计成燃料电池

①放电时,正极的电极反应式_______________________________________

②设装置中盛有100.0mL 3.0mol/L KOH溶液,放电时参与反应的氧气在标准状况下的体积为8.96L,放电过程中没有气体逸出,则放电完毕后,所得溶液中各离子浓度由大到小的关系为                     ____。

正确答案

(17分)

(1)CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)  △H=+206.1kJ/mol(3分,状态或配平或单位或+每少(或错)一项扣1分,最多扣3分;△H数值错了0分。)

(2)①正 (2分),②升高温度或增大H2O的浓度或减小CO的浓度 (2分)

(3)①>;(2分) ②>。(2分)

(4)O2+4e+2H2O=4OH(2分,没配平扣1分。)

c(K+)>c (HCO3- )>c (CO32- )>c (OH- )>c( H+ ) (4分)

试题分析:(1)已知:①H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)△H=-285.8kJ•mol-1

②CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) )△H=-283.0kJ•mol-1

③CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l))△H=-890.3kJ•mol-1

④H2O(g)=H2O(l)△H=-44.0kJ•mol-1

利用盖斯定律将④+③-②-3×①可得:CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g),△H=(-44.0kJ•mol-1)+(-890.3kJ•mol-1)-(-283.0kJ•mol-1)-3×(-285.8kJ•mol-1)="+206.1" kJ•mol-1

(2)①3—4min之间,甲烷的物质的量浓度减少,氢气的物质的量浓度增加,所以化学平衡向正反应方向移动;

②3min时,甲烷、氢气的浓度未变,说明与容器体积无关,而平衡正向移动,所以改变的条件是升高温度或增大H2O的浓度或减小CO的浓度 ;

(3)①根据增大一种反应物的浓度会增大另一种反应物的转化率,本身转化率降低,X1时甲烷的含量高,说明增大了甲烷的浓度,所以X1>X2

②p1时的甲烷的含量高于p2,压强大对逆反应有利,所以p1>p2

(4)①放电时,正极是氧气发生还原反应,结合电解质溶液,正极反应式为O2+4e+2H2O=4OH

②标准状况下氧气的体积为8.96L,物质的量是0.4mol,则转移电子1.6mol,根据CH4~8e-~CO2,可知生成二氧化碳0.2mol,溶液中KOH的物质的量是0.3mol,n(CO2):n(KOH)=2:3,介于1/2-1之间,所以产物既有碳酸钾,又有碳酸氢钾,根据C元素与Na元素守恒,计算K2CO3、KHCO3的物质的量均是0.1mol,溶液中CO32-的水解程度大于HCO3-的水解程度,溶液呈碱性,所以溶液中离子浓度的大小关系是 c(K+)>c (HCO3- )>c (CO32- )>c (OH- )>c( H+ )。

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甲醇可作为燃料电池的原料。通过下列反应可以制备甲醇:CO ( g ) + 2H2 ( g ) CH3OH ( g ) △H=-90.8 kJ·mol-1 在一容积可变的密闭容器中充入10 mol CO 和20 molH2,CO 的平衡转化率随温度(T)、压强(P)的变化如图所示,当达到平衡状态A 时,容器的体积为20 L。

(1)该反应的化学平衡常数表达式为     

(2)如反应开始时仍充入10mol CO 和20mol H2,则在平衡状态B时容器的体积V(B)=        L。

(3)关于反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)在化学平衡状态时的描述正确的是  (填字母)。

A.CO的含量保持不变       B.容器中CH3OH浓度与CO浓度相等

C.2V(CH3OH)=V(H2)D.容器中混合气体的平均相对分子质量保持不变

(4)CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),按照相同的物质的量 投料,测得CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图所示。下列说法正确的是     

                    

A.温度:T1 < T2 3

B.正反应速率:ν(a)>ν(c); ν(b)>ν(d)

C.平衡常数: K(a) ="K(c)" ; K(b) >K(d)

D.平均摩尔质量:M(a)M(d)

(5)已知CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H=" +" 41.3 kJ·mol-1,试写出由

CO2和H2制取甲醇的热化学方程式     

正确答案

(1)K=C(CH3OH)/C2(H2)•C(CO)    (2)4 (3)A C D (4) A

(5)CO2(g) +3H2(g) CH3OH(g) +H2O(g) △H=-49.5 kJ·mol-1

试题分析:(1)根据平衡常数的定义可得到该反应的化学平衡常数的表达式为K==C(CH3OH)/C2(H2)•C(CO)。(2)若密闭容器中充入10 mol CO 和20 molH2,当达到平衡状态A 时,CO的转化率为0.5,此时各物质的物质的量为CO为5mol;H2为10mol; CH3OH为5mol。n(气体)=20mol,容器的体积为20 L。如反应开始时仍充入10mol CO 和20mol H2,在达到平衡状态B时CO的转化率为0.8,则此时各物质的物质的量为CO为2mol,H2为4mol, CH3OH为8mol。n(气体)=14mol。由于A、B是在相同温度下程度的。所以化学平衡常数不变设第二次达到平衡时容器的体积为V。则,解得v=4(L)。(3) A.CO的含量保持不变,则各组分的物质的量,总物质的量不变。可逆反应达到平衡状态。正确。B.容器中CH3OH浓度与CO浓度相等,这只是一个很特殊的情况,这时反应可能达到平衡,也可能未达到平衡状态。错误。C.在任何时刻2V(CH3OH)=V(H2),若2V(CH3OH)=V(H2),则V(H2)=V(H2),反应达到平衡。正确。D.由于该反应是个反应前后气体体积不等的反应,如果反应未达到平衡,则气体的物质的量就会发生改变,混合气体的平均相对分子质量也就会随着改变。若容器中混合气体的平均相对分子质量保持不变,则气体的物质的量不变。故反应达到平衡状态。正确。(4)A.由于该反应的正反应是放热反应,所以在其它条件不变的情况下,升高温度,平衡向吸热反应方向移动,也就是向逆反应方向移动,这时反应物的转化率降低。因为CO的平衡转化率a>b>c,所以温度:T1 < T2 3。正确。B.在其它条件不变时,升高温度,化学反应速率加快。由于温度T1 < T2 3,所以速率:ν(c)>ν(a);在其它条件相同时,增大压强,化学反应速率加快。由于压强b>d,所以速率:ν(b)>ν(d).错误。C.化学 平衡常数只与温度有关,与其它条件无关。由于温度T1 < T2 3。升高温度,平衡向逆反应方向移动,K减小。K(a) >K(c) ; K(b) =K(d)。错误。D.升高温度,平衡向逆反应方向移动,平衡时气体的物质的量增大,气体的平均摩尔质量减小。由于温度T1 < T3,所以平衡时n(c)总> n(a)总,M(a)>M(c);在相同的温度下,增大压强,平衡正向移动,平衡时气体的物质的量减小。所以平衡时n(d)总> n(b)总,M(b)>M(d).错误。(5)将CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H=" +" 41.3 kJ/mol和 CO ( g ) + 2H2 ( g ) CH3OH ( g ) △H=-90.8 kJ/mol相加可得CO2和H2制取甲醇的热化学方程式:CO2(g) +3H2(g) CH3OH(g) +H2O(g) △H=-49.5 kJ/mol.

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燃煤废气中的氮氧化物(NOx)、二氧化碳等气体,常用下列方法处理,以实现节能减排、废物利用等。

(1)①对燃煤废气进行脱硝处理时,常利用甲烷催化还原氮氧化物,如:

CH4 (g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)  △H=-574 kJ·mol-1

CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)   △H=-1160 kJ·mol-1

则CH4(g)将NO2(g)还原为N2(g)等的热化学方程式为                      

②若用甲烷作为燃料电池的原料,请写出在碱性介质中电池负极的电极反应式           

(2)将燃煤废气中的CO2转化为甲醚的反应原理为:

2CO2(g) + 6H2(g)CH3OCH3(g) + 3H2O(g)  △H < 0

①对于该反应下列说法正确的是(   )

②将6 molH2和2 mol CO2在2L密闭容器中混合,当该反应达到平衡时,测得平衡混合气中CH3OCH3的体积分数约为16.7%(即1/6),此时CO2的转化率为     

正确答案

(1)①CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g) +2H2O(g)  △H=-867 kJ·mol-1

②CH4 -8e+10 OH=CO32+7H2O

(2)①BD    ②    CO2的转化率为80%

试题分析:(1)①将第一个式子与第二个式子相叠加,就的到CH4(g)将NO2(g)还原为N2(g)等的热化学方程式,即CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g) +2H2O(g)  △H=-867 kJ·mol-1

(2)①A.反应为吸热反应,升高温度反应逆向移动,K将减小,故错;

B.增大其它的浓度,反应速率加快,故正确;

C.催化剂不影响化学平衡的移动,故错;

D.反应前后的气体的总物质的量是不相等的,故正确。

点评:本题考查反应速率、平衡常数计算、平衡移动、等效平衡等,难度中等,注意使用等效平衡思想分析,使问题简单化,也可以根据平衡常数计算,但比较麻烦。

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(15分)氨是最重要的化工产品之一。

(1)合成氨用的氢气可以甲烷为原料制得:CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)。有关化学反应的能量变化如下图所示。CH4(g)与H2O(g)反应生成CO(g)和H2(g)的热化学方程式为        

    

(2)CO对合成氨的催化剂有毒害作用,常用乙酸二氨合铜(Ⅰ)溶液来吸收原料气中CO,其反应原理为:[Cu(NH3)2CH3COO] (l)+CO(g)+NH3(g)[Cu(NH3)3] CH3COO·CO(l) △H<0。吸收CO后的乙酸铜氨液经过适当处理后又可再生,恢复其吸收CO的能力以供循环使用,再生的适宜条件是 

(填写选项编号)

A.高温、高压    B.高温、低压   C.低温、低压    D.低温、高压

(3)用氨气制取尿素[CO(NH2)2]的反应为:2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(l)+H2O(g)  △H<0

某温度下,向容积为100L的密闭容器中通入4mol NH3和2molCO2,该反应进行到40 s时达到平衡,此时CO2的转化率为50%。该温度下此反应平衡常数K的值为_________。下图中的曲线表示该反应在前25 s内的反应进程中的NH3浓度变化。若反应延续至70s,保持其它条件不变情况下,请在图中用实线画出使用催化剂时该反应的进程曲线。

(4)将尿素施入土壤后,大部分是通过转化为碳酸铵或碳酸氢铵后才被作物所利用,尿素分子在微生物分泌的脲酶作用下,转化为碳酸铵。已知弱电解质在水中的电离平衡常数(25℃)如下表:

现有常温下0.1 mol·L-1的(NH4)2CO3溶液,

①你认为该溶液呈        性(填“酸”、“中”、“碱”),原因是                        

②就该溶液中粒子之间有下列关系式,你认为其中正确的是                

A.c (NH4+)>c (CO32-)>c (HCO3-)>c (NH3·H2O)

B.c(NH4+)+c(H+)=c(HCO3-)+c(OH-)+c(CO32-)

C.c (CO32-) + c (HCO3-) +c (H2CO3)=0.1 mol·L-1

D.c (NH4+)+ c (NH3·H2O)=2 c (CO32-) + 2c (HCO3-) +2 c (H2CO3)

正确答案

(15分)(1)CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) △H=+161.1 kJ·mol-1(2分) (2)B(2分)

(3)2500(2分);(说明:曲线的转折点在横坐标40之前,纵坐标必需在20的线上)(3分,画出纵坐标为20的直线给2分、画出曲线转折点在横坐标40之前给1分)

(4)① 碱  (1分);由于NH3·H2O的电离平衡常数大于HCO3-的电离平衡常数,因此CO32-水解程度大于NH4+水解程度,溶液中c(OH-)>c(H+),溶液呈碱性(2分)  ② A、C、D(3分)

试题分析:(1)根据图像可知热化学方程式,①、CH4(g)+2O2(g)2H2O(g)+CO2(g) △H=-846.3kJ/mol,②、CO(g)+O2(g)CO2(g) △H=+282kJ/mol,③、H2(g)+O2(g)H2O(g) △H=-241.8kJ/mol,则根据盖斯定律可知①-②-③×3即得到热化学方程式CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g),所以该反应的反应热△H=-846.3kJ/mol+282kJ/mol+241.8kJ/mol×3=+161.1 kJ/mol。

(2)根据方程式可知该反应是体积减小的、放热的可逆反应,所以要恢复其吸收CO的能力以供循环使用,应该使平衡向逆反应方向移动,所以再生的适宜条件是高温、低压,答案选B。

(3)             2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(l)+H2O(g)

起始浓度(mol/L)  0.04     0.02        0          0

转化浓度(mol/L)  0.02     0.01       0.01        0.01

平衡浓度(mol/L)0.02      0.01      0.01       0.01

所以该温度下平衡常数K= = =2500。

由于催化剂能加快反应速率,缩短到达平衡的时间,但不能改变平衡状态,据此可以作图。

(4)①根据表中数据可知,NH3·H2O的电离平衡常数大于HCO3-的电离平衡常数,因此CO32-水解程度大于NH4+水解程度,因此溶液中c(OH-)>c(H+),所以溶液呈碱性。

②A、由于CO32-水解程度大于NH4+水解程度,溶液显碱性,则水解程度都是很小的,所以c(NH4+)>c(CO32-)>c(HCO3-)>c(NH3·H2O),A正确;B、根据电荷守恒可知c(NH4+)+c(H+)=c(HCO3-)+c(OH-)+2c(CO32-),B不正确;C、根据物料守恒可知c(CO32-) + c(HCO3-) +c(H2CO3)=0.1 mol·L-1,C正确;D、碳氧根据物料守恒可知c(NH4+)+ c(NH3·H2O)=2c(CO32-) + 2c(HCO3-) +2c(H2CO3),D正确,答案选ACD。

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甲醇是一种重要的可再生能源,工业上可用CO和H2合成。

(1)已知:CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) △H=—283 kJ·mol—1

CH3OH(l)+3/2O2(g)=CO2(g) +2H2O(l) △H=—725kJ·mol—1

若要求得CO(g)+2H2(g)=CH3OH(l)的△H,还需要知道反应(用化学方程式表示)                                的焓变。

(2)在Cu2O/ZnO做催化剂的条件下,将CO(g)和H2(g)充入容积为2L的密闭容器中合成CH3OH(g),反应过程中,CH3OH的物质的量(n)与时间(t)及温度的关系如图。

根据题意回答下列问题:

①反应达到平衡时,平衡常数表达式K=       

升高温度,K值          (填“增大”、“减小”

或“不变”)。

②在500℃,从反应开始到平衡,氢气的平均反应速率v(H2)=                

③若其它条件不变,对处于Z点的体系,将体积压缩至原来的1/2,达到新的平衡后,下列有关该体系的说法正确的是           

a.氢气的浓度与原平衡比减少        b.正、逆反应速率都加快

c.甲醇的物质的量增加              d.重新平衡时n(H2) /n(CH3OH)增大

④据研究,反应过程中起催化作用的为Cu2O,反应体系中含少量的CO2有利于维持Cu2O的量不变,原因是:                                  (写出相关的化学方程式并辅以必要的文字说明)。

正确答案

(1)2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)(只要写对反应式即给1分。没配平扣1分,没标明状态扣1分,若二者都存在只扣1分。)

(2)①; 减小。②0.2mol·L—1·s—1(没有单位或错扣1分)。③bc(各1分。填错一个倒扣1分,不出现负分。)。

④Cu2O+CO2Cu+CO2,体系中有CO2可以抑制Cu2O被还原。(3分。化学方程式给1分,文字说明給2分。若化学方程式用可逆号,文字说明只要从化学平衡角度回答都给分。若说明CO2与Cu反应生成Cu2O也给分。)

试题分析:(1)所求反应中有H2存在,CO2和H2O都是中间产物,结合盖斯定律,可推得还需要的反应为2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)的焓变;

(2)①根据反应,其平衡常数表达式,结合图像,可知升高温度,甲醇含量降低,平衡向逆反应方向移动,说明该反应是放热反应,故升高温度,K值减小;

②在500℃,从反应开始到平衡,甲醇增加了0.4 mol,H2消耗了0.8 mol,则氢气的平均反应速率v(H2)==0.2 mol·L—1·s—1

③Z点处于平衡状态,将体积压缩至原来的1/2,相当于加压了,平衡正向移动,依次进行解答;

a、各物质的浓度均比原来增大了,错误;

b、浓度增大导致正、逆反应速率都加快,正确;

c、因平衡正向移动,甲醇的物质的量增加,正确;

d、因平衡正向移动,氢气减少,甲醇增加,所以n(H2) /n(CH3OH)将减小,错误;

④二氧化碳有利于抑制反应 Cu2O+CO2Cu+CO2向正反应方向移动,维持Cu2O的量不变,。

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填空题

对大气污染物SO2、NOx进行研究具有重要环保意义。请回答下列问题:

(1)为减少SO2的排放,常采取的措施是将煤转化为清洁气体燃料。

已知:H2(g)+O2(g)=H2 O(g)  △H=-241.8kJ·mol-1

C(s)+O2(g)=CO(g)   △H=-110.5kJ·mol-1

写出焦炭与水蒸气反应的热化学方程式:                                  

(2)已知汽缸中生成NO的反应为:N2(g)+O2(g)2NO(g) △H0,若1.0 mol空气含0.80 mol N2和0.20 mol O2,1300oC时在1.0 L密闭容器内经过5s反应达到平衡,测得NO为8.0×10-4 mol。

①5s内该反应的平均速率ν(NO) =            (保留2位有效数字);在1300oC 时,该反应的平

衡常数表达式K=               

②汽车启动后,汽缸温度越高,单位时间内NO排放量越大,原因是                       

(3)汽车尾气中NO和CO的转化。当催化剂质量一定时,增大催化剂固体的表面积可提高化学反应速率。右图表示在其他条件不变时,反应2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g) 中,NO的浓度

c(NO)随温度(T)、催化剂表面积(S)和时间(t)的变化曲线。

①该反应的△H       0 (填“>”或“<”)。

②若催化剂的表面积S1>S2,在右图中画出c(NO) 在T1、S2条件下达到平衡过程中的变化曲线(并作相应标注)。

正确答案

(1)C(s) + H2O(g) = CO(g) + H2(g) △H=+131.3kJ·mol-1   (3分,化学式、状态错误0分;焓变数值、单位错漏扣1分;计量数用分数表示与焓变相匹配也给分)

(2)①1.6×10-4 mol/(L·s)(2分,单位或有效数字错漏扣1分);(2分)

② 温度升高,反应速度加快(2分),平衡向右移动(2分)

(3)① <(2分) ②见图:(3分,其中曲线2分,标注1分)

试题分析:(1)已知:①H2(g)+O2(g)=H2 O(g)  △H=-241.8kJ·mol-1,②C(s)+O2(g)=CO(g)   △H=-110.5kJ·mol-1,则根据盖斯定律可知②-①即得到热化学方程式C(s) + H2O(g) = CO(g) + H2(g),所以该反应的反应热△H=-110.5kJ·mol-1+241.8kJ·mol-1=+131.3kJ·mol-1

(2)①1300oC时在1.0 L密闭容器内经过5s反应达到平衡,测得NO为8.0×10-4 mol,则反应中生成NO的浓度是8.0×10-4 mol/L,因此5s内该反应的平均速率ν(NO)=8.0×10-4 mol/L÷5s=1.6×10-4 mol/(L·s)。化学平衡常数是在一定条件下,当可逆反应达到平衡状态时,生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值,所以根据方程式N2(g)+O2(g)2NO(g)可知,该温度下该反应的平衡常数表达式K=

②N2(g)+O2(g)2NO(g) △H0,这说明该反应是吸热反应。升高温度,反应速率增大,平衡向正反应方向移动,因此NO的排放量增大。

(3)①根据图像可知,在固体催化剂的表面积不变的情况下,温度为T2的曲线首先达到平衡状态。温度高反应速率快,到达平衡的时间少。因此温度是T2>T1。但温度高平衡时NO的浓度大,这说明升高温度平衡向逆反应方向移动,因此正方应是放热反应,即△H<0。

②当质量一定时,增大固体催化剂的表面积可提高化学反应速率,但催化剂不能改变平衡状态。所以若催化剂的表面积S1>S2,则在温度为T1时,达到平衡的时间增加,但平衡状态不变,因此图像为

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填空题

(1)医疗上常用浓度为75%的某有机物水溶液作皮肤消毒液。该有机物的结构简式是     

(2)一定条件下,0.1mol氨气与氧气反应生成两种无毒气体,放出31.67kJ热量。写出核反应的热化学方程式:         

(3)现有固体X,可能含有Cu、SiO2、KNO3、NH4Cl中的一种或几种。为了探究其成分,某学习小组取该样品进行如下实验(部分产物已略去)。

①步骤I中发生反应的离子方程式为                           

②20.00gX中Cu的质量分数为                

③为进一步确定固体X的组成,常温下,学习小组另取固体X加水,充分搅拌后过滤,测得滤液的pH<7。他们判断一定有NH4Cl,理由是          

(4)工业上常用电渗析法生产HI,其模拟实验如图。写出阴极的电极反应式:           

正确答案

(15分)(1)CH3CH2OH(2分)

(2)4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g) △H=—1266.8kJ•mol—1(3分)

(3)①3Cu+8H++2NO3=3Cu2++2NO↑+4H2O(3分)

②4.8%(3分)

③NH4Cl中NH4+发生水解反应,使溶液呈酸性(或写出正确的水解方程式)(2分)

(4)Ix+xe=xI(2分)

试题分析:(1)75%的乙醇溶液常用于医疗消毒,乙醇的结构简式为CH3CH2OH;(2)根据题意,1/10NH3(g)+3/40O2(g)=1/20N2(g)+3/20H2O(g)  △H=—31.67kJ•mol—1,或者4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g) △H=—1266.8kJ•mol—1;(3)①步骤I中铜与硝酸钾在酸性条件下发生氧化还原反应,由电子、电荷、原子守恒可得反应式3Cu+8H++2NO3=3Cu2++2NO↑+4H2O;②由V/Vm可知n(NO)=224×10—3L÷22.4L•mol—1=0.01mol,由反应式可知,n(Cu)=3/2n(NO)=0.015mol,由n•M可知,m(Cu)=0.015mol×64g/mol=0.96g,则X中Cu的质量分数为0.96g÷20.00g×100%=4.8%;③NH4Cl中NH4+发生水解反应,使溶液呈酸性,KNO3不能水解,其溶液呈中性,铜和二氧化硅难溶于水;(4)阴极发生还原反应,读图可知,阴极反应式为Ix+xe=xI,阴极产物与移向阴极的H+结合生成HI;阳极反应式为2Ix—2e=xI2

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填空题

过度排放CO2会造成“温室效应”,为了减少煤燃烧对环境造成的污染,煤的气化是高效、清洁利用煤炭的重要途径。煤综合利用的一种途径如图所示。

(1)已知①C(s) + H2O(g) = CO(g)+H2(g)      ΔH1=+131.3 kJ·mol-1

②C(s) + 2H2O(g) = CO2(g) + 2H2(g) ΔH2=+90 kJ·mol-1

则一氧化碳与水蒸气反应生成二氧化碳和氢气的热化学方程式是   ________________________,

(2)用下图原电池装置可以完成过程⑤的转化,该装置b电极的电极反应式是_______________________。

(3)在压强为0.1 MPa条件下,容积为V L的密闭容器中a mol CO与2a mol H2在催化剂作用下反应生成甲醇:

CO(g)+2H2(g) CH3OH(g),CO的平衡转化率与温度、压强的关系如下图所示,则:

①p1________p2(填“>”、“<”或“=”)。

②在其他条件不变的情况下,向容器中再增加a mol CO与2a mol H2,达到新平衡时,CO的平衡转化率________(填“增大”、“减小”或“不变”)。

③在p1下,100 ℃时,CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)反应的平衡常数为________(用含a、V的代数式表示)。

(4)如图表示CO2与H2反应生成CH3OH和H2O的过程中能量(单位为kJ·mol-1)的变化:

关于该反应的下列说法中,正确的是________(填编号)。

A.ΔH>0,ΔS>0              B.ΔH>0,ΔS<0

C.ΔH<0,ΔS<0              D.ΔH<0,ΔS>0

(5)为探究反应原理,现进行如下实验,在体积为1 L的密闭容器中,充入1 mol CO2和3 mol H2,一定条件下发生反应:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g),测得CO2(g)和CH3OH(g)的浓度随时间变化的曲线如图所示:

①从反应开始到平衡,CO2的平均反应速率v(CO2)=________。

②下列措施中能使化学平衡向正反应方向移动的是________(填编号)。

A.升高温度             B.将CH3OH(g)及时液化移出

C.选择高效催化剂       D.再充入1 mol CO2和3 mol H2

正确答案

(1) CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH=-41.3 kJ·mol-1 (2) O2 +4e +2H2O = 4OH               (3)①<②    V 2 / a2  ③增大    (4)C   (5)①0.075 mol/( L·min). ②BD

试题分析:(1)②-①可得:CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH=-41.3 kJ/mol.. (2)在燃料电池中,通入燃料的电极作负极,通入氧气的电极作正极。a电极是负极,b电极是正极。b电极的电极反应式是O2 +4e +2H2O = 4OH (3) ①由图可以看出:在温度相同时,转化率P2>P1。根据平衡移动原理:在其它条件不变的情况下。增大压强,化学平衡向气体体积减小的方向移动。即向正反应方向移动。这时反应物的转化率提高。所以P12。即增大了体系的压强,这时化学平衡向正反应方向移动。故达到新平衡时,CO的平衡转化率增大。③在p1下,100 ℃时,CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)反应的平衡常数为K="C" (CH3OH)/ { C(CO)·C2(H2)} ="(" a/2V):{(a/2V) ·(a/V)}2=" V" 2 / a2.(4)CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+CO(g).由图可看出该反应的正反应是放热反应。该反应的正反应是个气体体积减小的放热反应。所以△H<0;△S<0。选项为:C。(5)①从反应开始到平衡,CO2的平均反应速率v(CO2)=(1-0.25)mol/L÷10min="0.075" mol/( L·min). ②A升高温度化学平衡向吸热方向移动。由于该反应的正反应是放热反应所以升高温度化学平衡向逆反应方向移动。B.减小生成物的浓度,化学平衡向正反应方向移动。故将CH3OH(g)及时液化移出可使平衡向正反应方向移动,C.催化剂 对化学平衡无影响。D.达到平衡时若再充入1 mol CO2和3 mol H2,即增大了压强,化学平衡向气体体积减小的方向及正反应方向移动。所以能使化学平衡向正反应方向移动的措施是BD。

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填空题

(10分) I.已知下列三个热化学方程式

①H2(g)+O2(g)===H2O(g) ΔH=-241.8 kJ·mol1

②C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH=-393.5 kJ·mol1

③C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g) ΔH=+131 kJ·mol1

写出表示碳不完全燃烧生成CO的热化学方程式。__________;

II. 氨气溶于水得到氨水,在25℃下,将a mol·L-1的氨水与b mol·L-1的盐酸等体积混合,反应后溶液显中性,则用含a和b的代数式表示出该混合溶液中氨水的电离平衡常数                       

III.下列5种有机化合物:水杨酸(           )、苯酚(          )、乙醛(CH3CHO)、乙酸(CH3COOH)、乙醇(CH3CH2OH)。

①其中能与Na2CO3溶液反应,但不能与FeCl3溶液发生显色反应的是       。(填化学式)

②其中能与FeCl3溶液发生显色反应,但不能与NaHCO3溶液反应的是    。(填化学式)

③写出水杨酸与金属钠反应的化学方程式                       

正确答案

C(s)+O2(g)===CO(g)  ΔH=-110.8 kJ·mol1(2分)

II.K=(2分)III.①乙酸(CH3COOH )②苯酚(

I.根据盖斯定律可知,①+③即得到C(s)+O2(g)==="CO(g)" ,所以反应热是△H=-241.8 kJ·mol1+131 kJ·mol1=-110.8 kJ·mol1

II.反应后显中性,说明氨水过量。剩余氨水的浓度是,根据电荷守恒可知,溶液中NH4浓度是、OH浓度是107mol/L,所以氨水的电离平衡常数为.K=

III.考查常见官能团的性质。

①能与Na2CO3溶液反应,但不能与FeCl3溶液发生显色反应,说明含有羧基,但不能含有酚羟基,所以应该是乙酸。

②能与FeCl3溶液发生显色反应,但不能与NaHCO3溶液反应,说明含有酚羟基,但没有羧基,所以应该是苯酚。

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(Ⅰ)甲醇燃料电池(DNFC)被认为是21世纪电动汽车最佳候选动力源。

(1)25℃、101 kPa时,1 mol CH3OH完全燃烧生成稳定的氧化物放出热量726.51 kJ/mol,则甲醇燃烧的热化学方程式为:                                         

(2)甲醇燃料电池的结构示意图如下。甲醇进入      极(填“正”或“负”),写出该极的电极反应式                       

(Ⅱ)铅蓄电池是典型的可充型电池,它的正负极隔板是惰性材料,电池总反应式为:Pb+PbO2+4H+2SO422PbSO4+2H2O,请回答下列问题(不考虑氢、氧的氧化还原):

(1)放电时:正极的电极反应式是                      电解液中H2SO4的浓度将变   

(2)在完全放电耗尽PbO2和Pb时,若按右图连接,电解一段时间后,则在A电极上生成    B电极上生成         

 

正确答案

(Ⅰ)(1)CH3OH(l) + 3/2 O2(g)= CO2(g) + 2H2O(l)  △H ="-726.51" kJ/mol 

(2)负   CH3OH + H2O -6 e= CO2+ 6 H

(Ⅱ)(1)PbO2+2e+4H+SO42=PbSO4+2H2O 小 (2)Pb  PbO2

试题分析:(Ⅰ)(1)1molCH3OH完全燃烧生成稳定的氧化物为气态二氧化碳和液态水,放出热量726.51kJ/mol,以此书写热化学方程式;(2)甲醇燃料电池中,甲醇为负极,电解质为酸,甲醇失去电子生成二氧化碳;(Ⅱ)(1)电池总反应式为:Pb+PbO2+4H++2SO2-42PbSO4+2H2O,写出电极反应为:负极电解反应:Pb-2e-+SO42-=PbSO,正极电极反应:PbO2+2e-+4H++SO42-=PbSO4+2H2O,放电时:正极的电极反应式是PbO2+2e-+4H++2SO42-=PbSO4+2H2O;电解液中H2SO4的浓度将减少;当外电路通过1mol电子时,依据电子守恒计算理论上负极板的质量增加;(2)在完全放电耗尽PbO2和Pb时,电极上是析出的PbSO4,若按题右图连接B为阳极应是失去电子发生氧化反应,A为阴极是得到电子发生还原反应,实质是电解反应,B电极上发生反应为:PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H++2SO42-,A电极发生反应为:PbSO4=Pb-2e-+SO42-,所以A电极上生成Pb;B极生成PbO2,此时铅蓄电池的正负极的极性将对换。

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填空题

(14分)2013年12月2日,我国在西昌卫星发射中心用“长征三号甲”运载火箭将“嫦娥三号”探月卫星成功送入太空,进一步向广寒宫探索。“长征三号甲”是三级液体助推火箭,一、二级为常规燃料,常规燃料通常指以肼(N2H4)为燃料,以二氧化氮做氧化剂。

Ⅰ.常规燃料通常指以肼(N2H4)为燃料,以二氧化氮做氧化剂。但有人认为若用氟气代替二氧化氮作氧化剂,反应释放的能量更大(两者反应生成氮气和氟化氢气体)。

已知:①N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g)  △H = -543kJ·mol-1

H2(g)+  F2(g)  =  HF(g)     △H = -269kJ·mol-1

③H2(g)+  O2(g)  =  H2O(g)     △H = -242kJ·mol-1

请写出肼和氟气反应的热化学方程式:_____________________________。

Ⅱ.氧化剂二氧化氮可由NO和 O2生成,已知在2 L密闭容器内,800 ℃时反应:

2NO(g)+O2(g)2NO2(g)  ΔH 的体系中,n(NO)随时间的变化如表:

(1)已知:K800℃>K1000℃,则该反应的ΔH ______0(填“大于”或“小于”),用O2表示从0~2 s内该反应的平均速率为__________。

(2)能说明该反应已达到平衡状态的是________

A.容器内颜色保持不变                  B. 2v(NO)=v(O2)

C.容器内压强保持不变                  D.容器内密度保持不变

(3)为使该反应的速率增大,提高NO的转化率,且平衡向正反应方向移动应采取的措施有          

(4)在上述条件下,计算通入2 mol NO和1 mol O2的平衡常数K=______________

(5)在上述条件下,若开始通入的是0.2 mol NO2气体,达到化学平衡时,则NO2的转化率为       

正确答案

Ⅰ.N2H4(g)+2F2(g)=N2(g)+4HF(g)  △H=-1135kJ·mol-1   

Ⅱ.(1) 小于;0.015 mol/(L·s);(2) A 、C;(3)通入氧气、增大压强;(4)720 (5)25%

试题分析:Ⅰ①+②×4-③×2整理可得N2H4(g)+2F2(g)=N2(g)+4HF(g)  △H=-1135kJ·mol-1 ;Ⅱ(1)由已知条件可知升高温度化学平衡常数减小,说明升高温度门牌号逆向移动。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,逆反应方向是吸热反应,所以该反应的正反应为放热反应,即ΔH<0。从0~2 s内用O2表示该反应的平均速率为v(O2)= (0.100-0.040)mol÷2L÷2s="0.015" mol/(L·s);(2)A.因为反应是在恒容的密闭容器中发生的,只有NO2是红棕色,其它气体都是无色的,若容器内颜色保持不变,说明各种气体的物质的量不变,而反应是个反应前后气体体积不等的反应,所以可证明反应达到平衡状态。正确。B.在任何时刻都存在关系:2v(NO)=v(O2)。因此不能证明反应达到平衡状态。错误。C.由于反应是个反应前后气体体积不等的反应,若未达到平衡,则容器内气体的压强就会发生变化,所以容器内压强保持不变,则该反应达到了平衡状态。正确。D.在反应前后气体的质量不变,容器的容积也不变,所以任何时刻容器内气体的密度都保持不变。故不可作为判断平衡的标志。错误。选项为A、C。(3)为使该反应的速率增大,提高NO的转化率,且平衡向正反应方向移动应采取的措施有通入氧气来增大氧气的浓度或增大体系的压强的方法;(4)在上述体系中化学反应平衡常数为.由于化学平衡常数只与温度有关,而与浓度无关,温度没变,所以化学平衡常数就不变。(5)在反应开始时c(NO2)=0.1mol/L;假设在反应过程中c(O2)=xmol/L,则当反应得到平衡时各种物质的浓度分别是c(NO2)=(0.1-2x)mol/L; c(NO)=" 2xmol/L;" c(NO2)=xmol/L。根据化学平衡常数的含义可得。解得x=0.0125mol/L,所以NO2的转化率为(2×0.0125mol/L)÷0.1mol/L×100%=25%.

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研究CO2的利用对促进低碳社会的构建具有重要的意义。

(1)将CO2与焦炭作用生成CO,CO可用于炼铁等。

①已知:Fe2O3(s) + 3C(石墨) =" 2Fe(s)" + 3CO(g) △H 1 =" +489.0" kJ·mol-1

C(石墨) +CO2(g) = 2CO(g)  △H 2 =" +173.0" kJ·mol-1

则CO还原Fe2O3(s)的热化学方程式为                                 

②某含C、H、O三种元素的有机物A,经测定碳的质量分数为52.16%,氢的质量分数13.14%,它可以作燃料电池(以KOH溶液为电解液)的原料,写出该电池的负极反应式                       

(2)某实验将CO2和H2充入一定体积的密闭容器中,发生反应:

CO2(g) +3H2(g)  CH3OH(g) +H2O(g) △H =-49.0 kJ·mol-1

回答问题:

①该反应的平衡常数表达式为                        

②把0.5mol的CO2和1.5mol的H2充入2L的密闭容器中,半分钟后测得c(H2)=0.15mol/L,用CH3OH表示该反应的速率:v(CH3OH)=               

③如图,在反应体系中加入催化剂,反应速率增大,E2的变化是         (填“增大”, “减小”或“不变”)

正确答案

(1)①Fe2O3(s) +3 CO(g)=" 2Fe(s)" +3CO2(g)  △H=" -30" kJ·mol-1(2分)

②C2H5OH —12e- + 16OH- = 2CO32- + 11H2O(2分)

(2)①K=[c(CH3OH) •c(H2O)]/ [c(CO2) •c3(H2)] (1分)

②0.4 mol/(L•min) (1分)

③减小(1分)

试题分析:(1)根据盖斯定律,把方程式(2)移向,然后乘以3,和方程式(1)相加,可得Fe2O3(s) +3 CO(g)=" 2Fe(s)" +3CO2(g) △H =  -173×3+489=" -30" kJ·mol-1  ;②n(C)=52.16/12=4.34,n(H)=13.14,n(O)=(100-52.16-13.14)/16=2.17,4.34:13.14:2.17=2:6:1,可以确定燃料为乙醇,乙醇作负极,失电子发生氧化反应,在碱性条件下产物为碳酸根,C2H5OH —12e- + 16OH- = 2CO32- + 11H2O

(2)v(H2)=(0.75-0.15)/0.5=1.2mol/L,根据速率之比等于方程式系数,可得甲醇的速率为氢气的1/3,即0.4 mol/(L•min),加入催化剂,可以降低活化能,E1、E2都减小。

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填空题

煤的气化是高效、清洁地利用煤炭的重要途径之一。

(1)在250C 101kPa时,H2与O2化合生成1mol H2O(g)放出241.8kJ的热量,其热化学方程式为

___________

又知: ①C(s)+O2(g)═CO2(g) △H=-393.5kJ/mol

②CO(g)+O2(g)═CO2(g) △H=-283.0kJ/mol

焦炭与水蒸气反应是将固体煤变为气体燃料的方法,C(s)+H2O(g)═CO(g)+H2(g) △H=____kJ/mol

(2) CO可以与H2O(g)进一步发生反应: CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H<0在恒容密闭容器中,起始时n(H2O)=0.20mol,n(CO)=0.10 mol,在8000C时达到平衡状态,K=1.0,则平衡时,容器中CO的转化率是_____________(计算结果保留一位小数)。

(3) 工业上从煤气化后的混合物中分离出H2,进行氨的合成,已知反应反应N2(g)+3H2(g2NH3(g)(△H<0)在等容条件下进行,改变其他反应条件,在I、II、III阶段体系中各物质浓度随时间变化的曲线如下图所示:

①N2的平均反应速率v1(N2)、vII(N2)、vIII(N2)从大到小排列次序为________;

②由第一次平衡到第二次平衡,平衡移动的方向 是________,采取的措施是________。

③比较第II阶段反应温度(T2)和第III阶段反应速度(T3)的高低:T2________T3填“〉、=、<”判断的理由是________________。

正确答案

(14分)(1)H2(g)+O2(g)═lH2O(g) △H=-241.8kJ/mol (2分);+131.3kJ (1分)

(2)66.7% (2分) (3)①v1(N2)>vII(N2)>vIII(N2)(3分)

②向正反应方向 从反应体系中移出产物NH3(3分)

③> 此反应为放热反应,降低温度,平衡向正反应方向移动 (3分)

试题分析:(1)在25℃、101kPa时,H2与O2化合生成1molH2O(g)放出241.8kJ的热量,所以其热化学方程式为H2(g)+O2(g)═lH2O(g) △H=-241.8kJ/mol。

已知①C(s)+O2(g)═CO2(g) △H=-393.5kJ/mol

②CO(g)+O2(g)═CO2(g) △H=-283.0kJ/mol

③H2(g)+O2(g)═lH2O(g) △H=-241.8kJ/mol

所以根据盖斯定律,①-③-②即得到C(s)+H2O(g)═CO(g)+H2(g),则反应热△H=-393.5kJ/mol+241.8kJ/mol+283.0kJ/mol=+131.3kJ/mol。

(2)            CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)

起始量(mol)     0.1     0.2         0      0

转化量(mol)      x       x          x       x

平衡量(mol)   0.1-x  0.2-x        x       x

由于反应前后气体的体积不变,可以用物质的量代替浓度计算平衡常数

=1.0

解得x=

所以平衡时,容器中CO的转化率是×100%=66.7%

(3)①根据图像可知,虚线表示氮气的浓度变化,则v1(N2)=(2mol/L-1mol/L)÷20min=0.05mol/(L•min),vII(N2)=(1mol/L-0.62mol/L)÷15min=0.0253mol/(L•min),vIII(N2)=(0.62mol/L-0.5mol/L)÷10min=0.012mol/(L•min),故N2的平均反应速率v1(N2)>vII(N2)>vIII(N2).

②根据图像可知,第Ⅱ阶段氨气是从0开始的,瞬间反应物氮气和氢气浓度不变,因此可以确定第一次平衡后从体系中移出了氨气,即减少生成物浓度,平衡正向移动。

③第Ⅲ阶段的开始与第Ⅱ阶段的平衡各物质的量均相等,根据氨气和氢气的量减少,氨气的量增加可判断平衡是正向移动的。根据平衡开始时浓度确定此平衡移动不可能是由浓度的变化引起的,另外题目所给条件容器的体积不变,则改变压强也不可能,因此一定为温度的影响。此反应正向为放热反应,可以推测为降低温度,因此达到平衡后温度一定比第Ⅱ阶段平衡时的温度低,即T2>T3

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