题目内容

科学家要研究跟碳元素及其化合物相关的很多课题。
（1）焦炭可用于制取水煤气。测得12g碳与水蒸气完全反应生成水煤气时，吸收了131. 6kJ热量，该反应的热化学方程式是_________ 。
（2）工业上可用焦炭冶炼金属，若0.5mol碳完全与赤铁矿反应，得到0.6mol铁，同时生成2种常见气体，则该反应的化学方程式是_________。
（3）碳跟水蒸气制水煤气的反应是一个可逆反应，下列情况下能判断该反应一定达到平衡状态的是_________（选填编号．）。
A．V正(H2O)=V正(H2)
B．容器中温度不再发生改变
C．消耗nmolH2同时消耗nmolCO
D．容器中气体的总物质的量不随时间改变
（4）温度T1时，在一体积为2L的密闭容积中,加入2.0molCO和2.0mol的H2,反应中c(H2O)的变化情况如图所示,T1时反应C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)的平衡常数的数值为_________。在第5分钟时将体系的温发升高到T2，若在第8分钟时达到新的平衡，请在下图中画出第5分钟到9分钟后c(H2O)浓度变化趋势的曲线（只要求定性表示）。
（1）C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)  ?H=+131.6KJ/mol；（2）5C＋3Fe2O3CO2↑＋4CO↑＋6Fe；（3）B D （4）8.1

试题分析：（1）根据题意可得方程式为：C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)  ?H=+131.6KJ/mol；（2） 赤铁矿主要成分是Fe2O3，由于0.5mol碳完全反应得到0.6mol铁，说明反应的Fe2O3的物质的量为0.3mol，因为同时生成2种常见气体，则根据质量守恒定律可得该反应的化学方程式是5C＋3Fe2O3CO2↑＋4CO↑＋6Fe；（3）A.在任何时刻都存在V正(H2O)=V正(H2)。所以不能由此确定反应达到平衡状态。错误。B. 由于该反应伴随着能量变化。如果反应未达到平衡，无论向那个方向进行，容器内的温度必然发生改变。若容器中温度不再发生改变，则单位时间内任何物质的浓度就不再变化，即反应达到了平衡状态。正确。C．H2、CO都是生成物，在任何时刻都存在着消耗nmolH2同时消耗nmolCO 的关系，所以不能由此确定反应达到平衡状态。错误。D．该反应是个反应前后气体体积不等的反应，若容器中气体的总物质的量不随时间改变，必然反应达到了平衡状态。正确。（4）化学平衡常数是可逆反应达到平衡状态时个生成物浓度幂指数的乘积与各反应物浓度幂指数的乘积的比。当反应达到平衡状态时，c(H2O)="0.10mol/L," c(H2)="c(CO)=0.9mol/L." 因为该反应的正反应为吸热反应，所以升高温度，化学平衡向正反应方向移动，当到8分钟时达到那番话状态。其变化曲线见答案。
练习册系列答案
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下列分析正确的是（  ）
A．将氯气通入H2O2和NaOH的混合溶液中，发出红光，说明反应物的总能量低于生成物的总能量，放出热量
B．1mol H2在氯气中完全燃烧，放出180kJ热量，则键能（E）的关系为E（H—H）＝180kJ＋2E（H—Cl）－E（Cl—Cl）
C．干燥的碘粉与铝粉混合无明显现象，滴上一滴水会冉冉升起紫色的碘蒸气，最后得到白色AlI3。说明碘和铝发生的反应是放热反应
D．精确实验测得H2O在常温下也能微弱电离：H2O??H＋＋OH－，该过程是放热过程
（1）由磷灰石[主要成分Ca5（PO4）3F]在高温下制备黄磷（P4）的热化学方程式为：4Ca5（PO4）3F（s）＋21SiO2（s）＋30C（s）=3P4（g）＋20CaSiO3（s）＋30CO（g）＋SiF4（g）　ΔH
①上述反应中，副产物矿渣可用来________。
②已知相同条件下：
4Ca5（PO4）3F（s）＋3SiO2（s）=6Ca3（PO4）2（s）＋2CaSiO3（s）＋SiF4（g）　ΔH1
2Ca3（PO4）2（s）＋10C（s）=P4（g）＋6CaO（s）＋10CO（g）　ΔH2
SiO2（s）＋CaO（s）=CaSiO3（s）　ΔH3
用ΔH1、ΔH2和ΔH3表示ΔH，ΔH＝____________。
（2）（江苏）用H2O2和H2SO4的混合溶液可溶出印刷电路板金属粉末中的铜。已知：
①Cu（s）＋2H＋（aq）=Cu2＋（aq）＋H2（g）ΔH1＝＋64.39 kJ·mol－1
②2H2O2（l）=2H2O（l）＋O2（g）ΔH2＝－196.46 kJ·mol－1
③H2（g）＋O2（g）=H2O（l）ΔH3＝－285.84 kJ·mol－1
在H2SO4溶液中，Cu与H2O2反应生成Cu2＋和H2O的热化学方程式为_________________________________________________________________。
恒温恒容条件下,硫可以发生如下转化,其反应过程和能量关系如图1所示。已知:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)　
ΔH="-196.6" kJ/mol。
  
请回答下列问题:
(1)写出能表示硫的燃烧热的热化学方程式:                   。
(2)ΔH2=　　　　　　　　　　。
(3)恒温恒容时,1 mol SO2和2 mol O2充分反应,放出热量的数值比∣ΔH2∣　　　　(填“大”、“小”或“相等”)。
(4)将Ⅲ中的混合气体通入足量的NaOH溶液中消耗NaOH的物质的量为　　　　,若溶液中发生了氧化还原反应,则该过程的离子方程式为　                                                   。
(5)恒容条件下,下列措施中能使n(SO3)/ n(SO2)增大的有　　　　。
a.升高温度
b.充入He气
c.再充入1 mol SO2(g)和1 mol O2(g)
d.使用催化剂
(6)某SO2(g)和O2 (g)体系,时间t1达到平衡后,改变某一外界条件,反应速率v与时间t的关系如图2所示,若不改变SO2(g)和O2 (g)的量,则图中t4时引起平衡移动的条件可能是　　　　;图中表示平衡混合物中SO3的含量最高的一段时间是　　　　。
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）??2Fe（s）＋3CO2（g）
ΔH＝a kJ·mol－1。
（1）已知：①Fe2O3（s）＋3C（s，石墨）=2Fe（s）＋3CO（g）
ΔH1＝＋489.0 kJ·mol－1；
②C（s，石墨）＋CO2（g）=2CO（g）　ΔH2＝＋172.5 kJ·mol－1。则a＝________。
（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2 L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。
 
Fe2O3
CO
Fe
CO2
甲/mol
1.0
1.0
1.0
1.0
乙/mol
1.0
2.0
1.0
1.0
 
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．增加Fe2O3的量，可以提高CO的转化率
c．甲容器中CO的平衡转化率大于乙的平衡转化率
d．甲、乙容器中，CO的平衡浓度之比为2∶3
（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、b、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）。

（5）25 ℃时有关物质的溶度积如下：Ksp[Mg（OH）2]＝5.61×10－12，Ksp[Fe（OH）3]＝2.64×10－39。25 ℃时，向含有Mg2＋、Fe3＋的溶液中滴加NaOH溶液，当两种沉淀共存且溶液的pH＝8时，c（Mg2＋）∶c（Fe3＋）＝________。
（1）已知： C(s)+O2(g)=CO2(g)         ΔH1＝－393.5 kJ/mol
C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) ΔH2＝＋131.3 kJ/mol
则反应CO(g)+H2(g) +O2(g)= H2O(g)+CO2(g)，ΔH= ____ ___kJ/mol。
（2）在一恒容的密闭容器中，由CO和H2合成甲醇：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH
①下列情形不能说明该反应已达到平衡状态的是_______（填序号）。
A．每消耗1 mol CO的同时生成2molH2
B．混合气体总物质的量不变
C．生成CH3OH的速率与消耗CO的速率相等
D．CH3OH、CO、H2的浓度都不再发生变化
②CO的平衡转化率（α）与温度、压强的关系如图所示。A、B两点的平衡常数K(A)_______K(B)（填“＞”、“=”或“＜”,下同）；由图判断ΔH _____0。

③某温度下，将2.0 mol CO和6.0 molH2充入2 L的密闭容器中，充分反应后，达到平衡时测得c(CO)="0.25" mol/L，则CO的转化率=          ，此温度下的平衡常数K=             （保留二位有效数字）。
（3）工作温度650℃的熔融盐燃料电池，用煤炭气（CO、H2）作负极反应物，空气与CO2的混合气体为正极反应物，催化剂镍作电极，用一定比例的Li2CO3和Na2CO3低熔点混合物作电解质。负极的电极反应式为：CO+H2－4e-+2CO32-=3CO2+H2O；则该电池的正极反应式为                        。
已知：H2A的A2－可表示S2－、SO42—、SO32—、SiO32—或CO32—。
（1）常温下，向20 mL 0.2 mol·L－1 H2A溶液中滴加0.2 mol·L－1 NaOH溶液。有关微粒物质的量变化如下图（其中Ⅰ代表H2A，Ⅱ代表HA－，Ⅲ代表A2－）。请根据图示填空：

①当V（NaOH）＝20 mL时，溶液中离子浓度大小关系：________。
②等体积等浓度的NaOH溶液与H2A溶液混合后，其溶液中水的电离程度比纯水________（填“大”、“小”或“相等”），欲使NaHA溶液呈中性，可以向其中加入_______________________________________________________。
（2）有关H2A的钠盐的热化学方程式如下：
①Na2SO4（s）=Na2S（s）＋2O2（g）    ΔH1＝＋1 011.0 kJ·mol－1
②2C（s）＋O2（g）=2CO（g）    ΔH2＝－221.0 kJ·mol－1
则反应③Na2SO4（s）＋4C（s）=Na2S（s）＋4CO（g）　ΔH3＝________ kJ·mol－1。工业上制备Na2S时往往还要加入过量的碳，同时还要通入空气，目的有两个，其一是利用碳与氧气反应放出的热，维持反应③所需温度；其二是________________________________________。
（3）若H2A为硫酸：t ℃时，pH＝2的稀硫酸和pH＝11的NaOH溶液等体积混合后溶液呈中性，则该温度下水的离子积常数KW＝________。
氮是地球上含量丰富的一种元素，氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用，减少氮的氧化物在大气中的排放是环境保护的重要内容之一。
 
（1）上图是1 mol NO2气体和1 mol CO气体反应生成CO2气体和NO气体过程中能量变化示意图，请写出NO2和CO反应的热化学方程式：                                     ；
已知：N2 (g)+2NO2 (g) 4NO(g)  △H=+292.3kJ·mol—1，
则反应： 2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) 的△H=         ；
（2）一定温度下，在体积为2L的恒容密闭容器中充入20 mol NO2和5 mol O2发生反应： 4NO2(g)+O2(g)2N2O5(g)；已知体系中n(NO2)随时间变化如下表：
t(s)
0
500
1000
1500
n(NO2)(mol)
20
13.96
10.08
10.08
 
①写出该反应的平衡常数表达式：K=            ，已知：K3000C＞K3500C，则该反应是         反应(填“放热”或“吸热”)；
②反应达到平衡后，NO2的转化率为       ，若要增大NO2的转化率，可采取的措施有         
A．降低温度
B．充入氦气，使体系压强增大
C．再充入NO2
D．再充入4 mol NO2和1 mol O2
③图中表示N2O5的浓度的变化曲线是        ，用O2表示从0~500s内该反应的平均速率v=              。
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）。

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