题目内容

I．设反应①Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g)的平衡常数为K1。反应 ②Fe(s)+H2O(g) FeO(s)+H2(g)的平衡常数为K2，在不同温度下，K1、K2的值如下：

T(K)
K1
K2
973
1.47
2.36
1173
2.15
1.67
 
（1）现有反应③CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)，这是一个     (填“吸”或“放”)热反应，要使平衡③向右移动，可采取的措施有      (填序号)。
A．缩小反应容器容积
B．扩大反应容器容积
C．降低温度
D．升高温度
E．使用合适的催化剂
F．设法减少CO的量
（2）若反应Fe(s)+CO2(g) FeO(s)+CO(g)在温度T1下进行；Fe(s)+H2O(g) FeO(s)+H2(g)在温度T2下进行，已知T1＞T2，且c(CO2)＞c(H2O)(其他条件均相同)，则两者的反应速率       (填序号)。
A．前者大     B．后者大     C．一样大     D．无法判断
II．（1）钢铁的表面发蓝、发黑处理是常用的防腐方法。请配平主要反应的方程式：
□Na2FeO2+□NaNO2+□H2O=□NaFeO2+□NH3↑+□NaOH
（2）钢铁经冷、浓HNO3处理后“钝化”能达到防腐目的，不同浓度的HNO3与铁反应的还原产物很复杂，其分布曲线如图。

①图示可知，分析HNO3与铁反应的规律是             。
②工业上一般不用冷浓硝酸进行铁表面处理，其可能的原因是         。
（3）金属(M)的腐蚀是因为发生反应：M-ne-→Mn+，除了上述表面处理的方法外，下列方法也能起到防腐作用的是      (填字母编号)
A．在铁中掺入铬等金属制成不锈钢
B．在铁制品表面镀锌
C．提高铁中含碳量，制成生铁
D．将水库铁闸门与直流电源的负极相连

I．（1）吸热（2分）D、F（2分）
（2）A（2分）
Ⅱ．（1）6Na2FeO2＋NaNO2＋5H2O=6NaFeO2＋NH3＋7NaOH（2分）
（2）①硝酸的浓度越大，其还原产物中氮元素化合价越高（2分）
（其它合理答案均给分，如硝酸的浓度越大，气体生成物中二氧化氮的含量越高；或者，只有硝酸浓度较低时，产物中才会出现氮气；等等）
②硝酸易挥发，且不稳定，见光易分解，故不易操作（1分）生成物对环境污染严重（1分）
（3）A、B、D（2分）
（对一个或两个给1分，全对给2分，但只要出现C不给分）

解析试题分析：已知：①Fe（s）+CO2（g）FeO（s）+CO（g）；②Fe（s）+H2O（g）FeO（s）+H2（g）；利用盖斯定律将①-②可得：③H2（g）+CO2（g）CO（g）+H2O（g）；
则K3=，依据图表平衡常数数据分析，温度升高增大，说明平衡正向进行，反应是吸热反应；③H2（g）+CO2（g）CO（g）+H2O（g）反应是吸热反应，反应前后气体体积不变，要使反应在一定条件下建立的平衡向正反应方向移动，则
A．缩小反应容器容积实质增大压强，反应前后气体体积不变，平衡不动；A不符合；
B．扩大反应容器容积，压强减小，反应前后气体体积不变，平衡不动；B不符合；
C．反应是吸热反应，降低温度，平衡向放热反应方向进行，平衡逆向进行，C不符合；
D．反应是吸热反应，升高温度，平衡向吸热反应方向进行，平衡正向进行，D符合；
E．使用合适的催化剂，催化剂只改变反应速率，不改变平衡，E不符合；
F．设法减少CO的浓度，减少生成物浓度平衡正向进行，F符合；
答案为：吸热反应；DF；
（2）反应速率随温度变化，温度越高，反应速率越大，所以反应速率①大，选A．
Ⅱ、（1）Na2FeO2+NaNO2+H2O→NaFeO2+NH3↑+NaOH中，铁元素化合价从+2价变化为+3价，氮元素化合价从+3价变化为-3价，Na2FeO2～NaFeO2～e－，NaNO2～NH3～6e－,依据电子守恒Na2FeO2的配平系数为6，NaFeO2的配平系数为6，NaNO2和NH3的配平系数为1，依据原子守恒配平NaOH，配平系数为7，H2O的配平系数为5，化学方程式为：
6Na2FeO2+NaNO2+5H2O=6NaFeO2+NH3↑+7NaOH，
答案为：6Na2FeO2+NaNO2+5H2O=6NaFeO2+NH3↑+7NaOH；
（2）①硝酸的浓度越大，气体生成物中二氧化氮的含量越高，只在硝酸浓度较低时，产物中才会出现氮气，答案为：硝酸浓度越大，其还原产物中氮元素的价态越高；
②工业上一般不用冷浓硝酸进行铁表面处理，浓硝酸具有易挥发，见光分解，生成产物污染空气等性质，答案为：硝酸易挥发，不稳定，见光易分解，故不易操作，生成物对环境污染严重；
（3）金属（M）的腐蚀是因为发生反应：M-ne－→Mn＋，防止腐蚀是避免金属失电子腐蚀反应；
A．在铁中掺入铬等金属制成不锈钢，原因是用铬对钢进行合金化处理时，把表面氧化物的类型改变成了类似于纯铬金属上形成的表面氧化物．这种紧密粘附的富铬氧化物保护表面，防止进一步地氧化．这种氧化层极薄，透过它可以看到钢表面的自然光泽，使不锈钢具有独特的表面．而且，如果损坏了表层，所暴露出的钢表面会和大气反应进行自我修理，重新形成这种“钝化膜“，继续起保护作用，A符合；
B．在铁制品表面镀锌，锌比铁活泼做原电池负极，铁做正极被保护，B符合；
C．提高铁中含碳量，制成生铁，含碳越高，碳和铁在电解质溶液中越易形成原电池，铁做负极被腐蚀，C不符合；
D．将水库铁闸门与直流电源的负极相连，形成电解池，闸门做阴极被保护，D符合；
选ABD．
考点：化学平衡常数的含义；氧化还原反应方程式的配平；化学反应速率的影响因素；化学平衡的影响因素；金属防护的常用方法

练习册系列答案
相关题目

在体积为2 L的密闭容器中，进行如下化学反应：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) △H=Q，化学平衡常数K与温度T的关系如下表：

T/℃
700
800
850
1 000
1 200
K
0.6
0.9
1.0
1.7
2.6
 
回答下列问题：
（1）Q____0（填 “＞”、“＜”），升高温度，化学平衡向________(填“正反应”或“逆反应”)方向移动。
（2）若某温度下，平衡浓度符合下列关系：c(CO2)·c(H2)＝c(CO)·c(H2O)，此时的温度为__________；在此温度下，若该容器中含有1mol CO2、3mol H2、2mol CO、2mol H2O，则此时反应所处的状态为____________(填“向正反应方向进行中”、“向逆反应方向进行中”或“平衡状态”)，此温度平衡时CO2的浓度为___________ mol·L－1；在此温度下，若该容器中含有1.5mol CO2、3.5mol H2、1.5mol CO、1.5mol H2O达到平衡时CO2的浓度为___________ mol·L－1。

能源短缺是人类社会面临的重大问题。甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景。工业上合成甲醇的反应为：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)；ΔH
（1）已知，该反应在300℃，5MPa条件下能自发进行，则ΔH     0，△S    0（填“＜，＞或＝”）。
（2）在300℃，5MPa条件下，将0.20mol的 CO与0.58mol H2的混合气体充入2L密闭容器发生反应，反应过程中甲醇的物质的量浓度随时间的变化如图所示。

①在0～2min内，以H2表示的平均反应速率为         mol·L-1·s-1 ，CO的转化率为        。
②列式计算300℃时该反应的平衡常数K＝                                  。
③300℃时，将0.50mol CO、1.00mol H2和1.00 mol CH3OH充入容积为2L的密闭容器中，此时反应将          。
A．向正方向移动   B．向逆方向移动   C．处于平衡状态   D．无法判断
④下列措施可增加甲醇产率的是           。
A．压缩容器体积                B．将CH3OH(g)从体系中分离
C．充入He，使体系总压强增大   D．再充入0.20mol CO和0.58mol H2
（3）若其它条件不变，使反应在500℃下进行，在图中作出甲醇的物质的量浓度随时间的变化的示意图。

（8分）一定条件下，在体积为3 L的密闭容器中，一氧化碳与氢气反应生成甲醇（催化剂为Cu2O/ZnO）：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)。根据题意完成下列问题：

（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”），平衡向              方向移动。
（2）在500℃，从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率v(H2)＝________________。
（3）在其他条件不变的情况下，将处于E点的体系体积压缩到原来的1/2，下列有关该体系的说法正确的是________（选填选项字母）。

A．氢气的浓度减少
B．正反应速率加快，逆反应速率也加快
C．甲醇的物质的量增加
D．重新平衡时增大
（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CO2有利于维持催化剂Cu2O的量不变，原因是____________________________________________（用化学方程式表示）。

I.高炉炼铁的主要反应为Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2。
已知该反应的H，在1000℃时，K=64。在1000℃的条，在容积10 L的密闭容器中，加入Fe、Fe2O3、CO、CO2各1．OmoI，反应经10 min后达到平衡。
(1)该时间范围内的平均反应速率v(CO2）=_________mol/Lmin
(2) 的最大转化率_________________。
(3)欲提高CO的平衡转化率，可采取的措施是_______________。

A．减少Fe的量 B．增加Fe2O3的量
C．升高反应温度 D．移出部分CO2
E．使用合适的催化剂    F．减少容器的容积
Ⅱ．已知化学反应①：Fe（s）+CO2（g）FeO（s）+CO（g），其平衡常数为K1；化学反应②：Fe（s）+H2O（g）FeO（s）+H2（g），其平衡常数K2．在温度973K和1173K情况下，K1、K2的值分别如下：
温度
K1
K2
973K
1.47
2.38
1173K
2.15
1.67
 
(4)通过表格中的数值可以推断：反应①的△H_  O。（填“>”“<”）
(5)现有反应③：该反应的平衡常数的数学表
达式K3=____。
(6)根据反应①和②可以推导出Ki，Kz和玛之间的关系式。K3=__________。据此关系式和上表数据，也能推断出反应③的△H_     _0(填“>”“<”)。

（1）固定和利用CO2能有效地利用资源，并减少空气中的温室气体。工业上有一种用CO2来生产甲醇燃料的方法：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)△H＝－49．0kJ·mol－1。某科学实验将6molCO2和8molH2充入2L密闭容器中，测得H2的物质的量随时间变化如右图所示（实线）。图中数据a（1，6）代表的意思是：在l min时H2的物质的量是6mol。

①下列时间段平均反应速率最大的是__________，最小的是______________。

A．0～1minB．1～3minC．3～8minD．8～11min
②仅改变某一实验条件再进行两次实验测得H2的物质的量随时间变化如图中虚线所示，曲线Ⅰ对应的实验改变的条件是________，曲线Ⅱ对应的实验改变的条件是_________。
（2）利用光能和光催化剂，可将CO2和H2O(g)转化为CH4和O2。紫外光照射时，等量的CO2和H2O(g)在不同催化剂(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)作用下，CH4产量随光照时间的变化如图所示。在0~30 h内，CH4的平均生成速率v(Ⅰ)、v(Ⅱ)和v(Ⅲ)从大到小的顺序为                  。反应开始后的12小时内，在第___________种催化剂的作用下，收集的CH4最多。

科学家一直致力于“人工固氮”的新方法研究。

（1）最新“人工固氮”的研究报道：常温常压．光照条件下，N2在催化剂表面与水发生反应：2N2 (g)+6H2O(l)4NH3 (g)+3O2 (g)+ Q　　
已知该反应的平衡常数K与温度的关系如右图，则此反应的 Q　　　 0 (填“＞”“＜”或“＝”)。
（2）常温下，如果上述反应在体积不变的密闭容器中发生，当反应达到平衡时，       (选填编号)。
A．容器中气体的平均分子量不随时间而变化    B．v（N2）/ v（O2）=2:3
C．容器中气体的密度不随时间而变化           D．通入稀有气体能提高反应的速率
（3）将反应生成的混合气体通入水中即可得氨水。用水稀释0．1mol·L-1氨水，溶液中随着水量的增加而增大的是　　　　　　　　　　　 （填字母标号）。
A．c(H+)×c(NH3·H2O)/c(OH－)　　　　B．c(NH4+)×c(OH－)/c(NH3·H2O)
C．c(H+)·c(OH－)　　　　　　     　D．
（4）常温下,在恒压密闭容器中上述反应达到平衡后，在其他条件不变时，通入2mol N2,请在右图中画出正(v正)．逆(v逆)反应速率随时间t变化的示意图。

科学家一直致力于“人工固氨”的新方法研究。目前合成氨技术原理为：N2(g) +3H2(g) 2NH3(g)+92.4 kJ/mol673K，30MPa下，上述合成氨反应中n(NH3)和n(H2)随时间变化的关系如右图所示。

（1）下列叙述正确的是
A．点a的正反应速率比点b的大
B．点c处反应达到平衡
C．点d和点e处的n (N2)相同
D．773K，30MPa 下，反应至t2时刻达到平衡，则n(NH3)比图中e点的值大
（2）在容积为2.0 L恒容得密闭容器中充入0.80 mol N2(g)和1.60 mol H2(g)，673K、30MPa下达到平衡时，NH3的体积分数为20%。该条件下，N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)的平衡常数值为：___。
（3）K值越大，表明反应达到平衡时(    )。
A. H2的转化率一定越高    B．NH3的产量一定越大
C．正反应进行得越完全    D．化学反应速率越大
（4）1998年希腊亚里斯多德大学的两位科学家采用高质子导电性的SCY陶瓷（能传递H+），实现了高温、常压下高转化率的电解合成氨。其实验装置如图。阳极的电极反应为：H2-2e→2H+，则阴极的电极反应为：_____________。

（本题共12分）
氮化硅（Si3N4）是一种新型陶瓷材料，它可由石英与焦炭在高温的氮气流中，通过以下反应制得：

29．配平反应中各物质的化学计量数，并标明电子转移方向和数目。
30．该反应的氧化剂是               ，其还原产物是              。
31．上述反应进程中能量变化示意图如下，试在图像中用虚线表示在反应中使用催化剂后能量的变化情况。
           
32．该反应的平衡常数表达式为K＝              。升高温度，其平衡常数      （选填“增大”、“减小”或“不变”）。
33．该化学反应速率与反应时间的关系如上图所示，t2时引起v正突变、v逆 渐变的原因是  
                ，t３引起变化的因素为                         ，t5时引起v逆大变化、v正小变化的原因是                                   。

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