热门试卷

尿素（H2NCONH2）是一种非常重要的高氮化肥，工业上合成尿素的反应如下：2NH3(l)＋CO2(g)H2O(l)＋H2NCONH2(l)  △H＝－103.7 kJ·mol－1

试回答下列问题：

（1）下列措施中有利于提高尿素的产率的是__________。

A．采用高温        B．采用高压        C．寻找更高效的催化剂

（2）合成尿素的反应在进行时分为如下两步：

第一步：2NH3(l)＋CO2(g)H2NCOONH4(l) (氨基甲酸铵)  △H1

第二步：H2NCOONH4(l)H2O(l)＋H2NCONH2(l)    △H2

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，总反应进行到 _______ min时到达平衡。

②反应进行到10 min时测得CO2的物质的量如图所示，则用CO2表示的第一步反应的速率v(CO2)＝_________ 。

③第二步反应的平衡常数K随温度的变化如上右图Ⅱ所示，则△H2 ________0（填“＞”“＜”或“＝”）

④第一步反应的△S ________0（填“＞”、“＜”或，“＝”），在________（填“较高”或“较低”）温度下有利于该反应自发进行。

在全球一致倡导低碳经济的大背景下，对碳及其氧化物的化学热力学、动力学研究有助于人类充分利用化石燃料，消除氧化物对环境的负面影响。

（1）以CO和O2为电极燃料，以KOH溶液为电解质组成燃料电池，请写出该电池的负极反应式__________________________。

（2）25℃时，1 mol 石墨和1 mol CO完全燃烧放出热量分别为393．5 kJ、283．0 kJ。请写出石墨不完全燃烧时的热化学方程式____________________________。

（3）25℃时，反应2CO2（g）2CO（g）＋O2（g）的平衡常数K＝1．72×10－46。在一个体积可变的密闭容器中充入一定量CO2、CO、O2的混合气体，以下说法正确的是________。

A．要使容器中的反应开始时向CO2分解的方向进行，起始时三种气体的物质的量浓度应满足的关系是[c（CO）·c（O2）]/c（CO2）＜1．72×10－46

B．达平衡后，其他条件不变时，升高温度或增加容器的压强，平衡均逆向移动

C．平衡常数K随温度的升高而增大

D．平衡常数K随压强的增大而减小

（4）25℃时，在一个保持恒温恒容的密闭容器中充入一定量CO2、CO、O2的混合气体，从起始到t1时刻达到平衡状态，速率变化如图所示。在t2时刻再加入一定量的CO2后于t3时刻达到新的平衡，请画出t2～t3的速率变化图（需标出v正，v逆）。

随着人类对温室效应和资源短缺等问题的重视，如何降低大气中CO2的含量及有效地开发利用CO2，引起了各国的普遍重视。

⑴目前工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇。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1mol CO2和3mol H2，一定条件下发生反应：

CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) △H＝－49.0kJ/mol 测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。

①从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率v(H2)＝___________mol/(L·min)。

②该反应的平衡常数表达式为__________________，升高温度，K值________  （填“增大”、“减小”或“不变”）。

③下列措施中能使n(CH3OH)/n(CO2)增大的是___________。

A．升高温度     

B．充入He(g)，使体系压强增大

C．将H2O(g)从体系中分离  

D．再充入1mol CO2和3mol H2 ⑵在载人航天器的生态系统中，不仅要求分离去除CO2，还要求提供充足的O2。某种电化学装置可实现如下转化：2CO2＝2CO＋O2，CO可用作燃料。已知该反应的阳极反应为：

4OH--4e-＝O2↑＋2H2O 则阴极反应式为：_______________________。有人提出，可以设计反应2CO＝2C＋O2（△H＞0、△S＜0）来消除CO的污染。请你判断是否可行并说出理由：__________________________。

下表是部分短周期元素的原子半径和主要化合价。

用化学用语回答：

（1）七种元素中原子半径最大的元素在周期表中的位置___________，M的单质与R的最高价氧化物对应的水化物发生反应的化学方程式为_____________________。

（2）X可与R按1:1的原子个数比形成化合物甲，甲中存在的化学键类型有__________，X可与W组成含18电子的化合物乙，则乙的电子式为_______________。

（3）Y的氢化物比Q的氢化物稳定的根本原因______________________。

（4）在容积不变的密闭容器中进行如下反应：3W2(g)+Y2(g)2YW3(g)，若将平衡体系中各物质的浓度都增加到原来的2倍，则产生的结果是_________（填序号）。

A．平衡不发生移动 B．平衡向逆反应方向移动

C．NH3的质量分数增加 D．正逆反应速率都增大

二甲醚是一种重要的清洁燃料，也可替代氟利昂作制冷剂等，对臭氧层无破坏作用。工业上可利用煤的气化产物（水煤气）合成二甲醚。请回答下列问题：

（1）煤的气化的主要化学反应方程式为：___________________________。

（2）利用水煤气合成二甲醚的三步反应如下：

① 2H2(g) + CO(g)CH3OH(g)；ΔH ＝－90．8 kJ·mol-1

② 2CH3OH(g)CH3OCH3(g) + H2O(g)；ΔH＝－23．5 kJ·mol-1

③ CO(g) + H2O(g)CO2(g) + H2(g)；ΔH＝－41．3 kJ·mol-1 总反应：3H2(g) + 3CO(g)CH3OCH3(g) + CO2(g)的ΔH＝ ___________；=    ______  （用包含K1、 K2、 K3的式子表示）一定条件下的密闭容器中，该总反应达到平衡，要提高CO的转化率，可以采取的措施是__________（填字母代号）。

a．高温高压 b．加入催化剂 c．减少CO2的浓度 d．增加CO的浓度 e．分离出二甲醚

（3）已知反应②2CH3OH(g)CH3OCH3(g) + H2O(g)某温度下的平衡常数为400。此温度下，在密闭容器中加入CH3OH ，反应到某时刻测得各组分的浓度如下

① 比较此时正、逆反应速率的大小：v正 ______ v逆 （填“>”、“<”或“＝”)。

② 若加入CH3OH后，经10 min反应达到平衡，此时c(CH3OH) ＝ _________；该时间内反应速率

v(CH3OH) ＝ __________。

甲醇被称为2l世纪的新型燃料，工业上通过下列反应Ⅰ和Ⅱ，用CH4和H2O为原料来制备甲醇。

（1）将1 mol CH4和2 mol H2O(g)通入反应室（容积为100L），并在一定条件下发生如下反应：CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)……Ⅰ 测得CH4的转化率与温度、压强的关系如图。

①当压强为P1，温度为100℃时达到平衡所需的时间为5min。则用H2表示0～5min内的平均反应速率为_             。

②图中的P1_    _P2（填“<”、“>”或“＝”）。

③100℃时该反应的平衡常数为_              _。

④在其它条件不变时降低温度，反应I的逆反应速率将_    _(填“增大” “减小”或“不变”)，反应        移动（填“向正方向”、“向逆方向”或“不”）。

（2）在压强为0.1 MPa条件下, 将a mol CO与3a mol H2的混合气体在催化剂作用下能自发反应生成甲醇，其反应如下：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)……II

①则该反应的△H_      _0，△S_       _0(填“<”、“>”或“＝”)。

②若容器容积不变，下列措施可增加甲醇产率的是_                    _。

A．升高温度                        

B．将CH3OH(g)从体系中分离出来

C．充入He，使体系总压强增大      

D．再充入1mol CO和3mol H2③为了寻找合成甲醇的温度和压强的适宜条件，某同学设计了三组实验，部分实验条件已经填在下面实验设计的表中。请在下表空格中填入剩余的实验条件数据。

甲醇可作为燃料电池的原料。以CH4和H2O为原料，通过下列反应反应来制备甲醇。

I：CH4(g) + H2O (g) ＝CO(g) + 3H2(g)    △H ＝+206.0 kJ/mol

II：CO (g) + 2H2 (g) ＝ CH3OH (g)  △H ＝—129.0 kJ/mol

（1）CH4(g)与H2O(g)反应生成CH3OH (g)和H2(g)的热化学方程式为_______________。

（2）将1.0 mol CH4和2.0 mol H2O(g)通入容积为100 L的反应室，在一定条件下发生反应I，测得在一定的压强下CH4的转化率与温度的关系如图

①假设100 ℃时达到平衡所需的时间为5 min，则用H2表示该反应的平均反应速率为_____。

②100℃时反应I的平衡常数为__________。

（3）在压强为0.1 MPa、温度为300℃条件下，将a mol CO与 3a mol H2的混合气体在催化剂作用下发生反应II生成甲醇，平衡后将容器的容积压缩到原来的1/2，其他条件不变，对平衡体系产生的影响是________(填字母序号)。

A．c (H2)减少  

B．正反应速率加快，逆反应速率减慢   

C．CH3OH 的物质的量增加         

D．重新平衡c ( H2)/ c(CH3OH )减小     

E．平衡常数K增大

（4）工业上利用甲醇制备氢气的常用方法有两种：

①甲醇蒸汽重整法。该法中的一个主要反应为CH3OH(g)CO(g)＋2H2(g)，此反应能自发进行的原因是___________________。 

②甲醇部分氧化法。在一定温度下以Ag/CeO2-ZnO为催化剂时原料气比例对反应的选择性（选择性越大，表示生成的该物质越多）影响关系如图所示。则当n(O2)/n(CH3OH)＝0.25时，CH3OH与O2发生的主要反应方程式为_________________；

（5）甲醇对水质会造成一定的污染，有一种电化学法可消除这种污染，其原理是：通电后，将Co2+氧化成Co3+，然后以Co3+做氧化剂把水中的甲醇氧化成CO2而净化。实验室用下图装置模拟上述过程：

① 写出阳极电极反应式_______________。

② 写出除去甲醇的离子方程式_________________。