题目内容

4．工业上一般在恒容密闭容器中可以采用下列反应合成甲醇：CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）
（1）判断反应达到平衡状态的依据是（填字母序号，下同）CD．
A．生成CH3OH的速率与消耗CO的速率相等
B．混合气体的密度不变
C．混合气体的相对平均分子质量不变
D．CH3OH、CO、H2的浓度都不再发生变化
（2）下表所列数据是反应在不同温度下的化学平衡常数（K）．
温度250℃300℃350℃
K2.0410.2700.012
①由表中数据判断该反应的△H＜0（填“＞”、“=”或“＜”）；
②某温度下，将2molCO和6mol H2充入2L的密闭容器中，充分反应后，达到平衡时测得c（CO）=0.2mol/L，则CO的转化率为80%，此时的温度为250℃．
（3）要提高CO的转化率，可以采取的措施是df．
a．升温b．加入催化剂c．增加CO的浓度
d．加入H2加压e．加入惰性气体加压f．分离出甲醇
（4）一定条件下，CO与H2在催化剂的作用下生成5molCH3OH的能量变化为454kJ．在该温度时，在容积相同的3个密闭容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温、恒容，测得反应达到平衡时的有关数据如下：
容器甲乙丙
反应物投入量1molCO、2molH21molCH3OH2molCH3OH
平
衡
时
数
据		CH3OH的浓度（mol/L）c1c2c3
反应的能量变化a kJb kJc kJ
体系压强（Pa）p1p2p3
反应物转化率α1α2α3
下列说法正确的是D．
A.2c1＞c3 B．a+b＜90.8   C.2p2＜p3 D．α1+α3＜1．

分析 （1）可逆反应到达平衡时，同种物质的正逆速率相等，各组分的浓度、含量保持不变，由此衍生的其它一些量不变，判断平衡的物理量应随反应进行发生变化，该物理量由变化到不变化说明到达平衡；
（2）①由表中数据可知，随温度升高平衡常数减小，说明升高温度平衡逆向移动；
②充分反应达到平衡后，测得c（CO）=0.2mol/L，其物质的量为2L×0.2mol/L=0.4mol，则：
            CO （g）+2H2（g）?CH3OH （g）
起始量（mol）：2      6         0
变化量（mol）：1.6    3.2       1.6
平衡量（mol）：0.4    2.8       1.6
CO转化率=$\frac{消耗CO物质的量}{CO起始物质的量}$×100%；根据K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（CO）×{c}^{2}（{H}_{2}）}$计算平衡常数，进而判断温度；
（3）a．升温平衡逆向移动；
b．加入催化剂不影响平衡移动；
c．增加CO的浓度，CO转化率减小；
d．加入H2加压，平衡正向移动，CO转化率增大；
e．加入惰性气体加压，恒温恒容下平衡不移动；
f．分离出甲醇，平衡正向移动；
（4）A．甲、丙相比较，把甲等效为开始加入1molCH3OH，丙中甲醇的物质的量为甲的2倍，压强增大，对于反应CH3OH（g）?CO（g）+2H2（g），平衡向生成甲醇的方向移动；
B．由题目可知生成1molCH3OH的能量变化为$\frac{454kJ}{5}$=90.8kJ，甲、乙平衡状态相同，平衡时相同物质的物质的量相等，令平衡时甲醇为nmol，计算反应热数值；
C．比较乙、丙可知，丙中甲醇的物质的量为乙的2倍，压强增大，对于反应CH3OH（g）?CO（g）+2H2（g），平衡向生成甲醇的方向移动；
D．甲、乙处于相同的平衡状态，则α1+α2=1，由C的分析可知α2＞α3．

解答 解：（1）A．生成CH3OH的速率与消耗CO的速率均表示正反应速率，反应始终按该比例关系进行，故A错误；
B．混合气体总质量不变，容器容积不变，混合气体的始终密度不变，故B错误；
C．混合气体总质量不变，随反应进行混合气体总物质的量减小，平均相对分子质量减小，混合气体的相对平均分子质量不变，说明到达平衡，故C正确；
D．CH3OH、CO、H2的浓度都不再发生变化，说明到达平衡，故D正确，
故选：CD；
（2）①由表数据可知，温度升高，平衡常数减小，说明平衡逆向进行，逆向是吸热反应，正向放热反应，即△H1＜0，故答案为：＜；
②充分反应达到平衡后，测得c（CO）=0.2mol/L，其物质的量为2L×0.2mol/L=0.4mol，则：
             CO （g）+2H2 （g）?CH3OH （g）
起始量（mol）：2        6          0
变化量（mol）：1.6      3.2       1.6
平衡量（mol）：0.4      2.8       1.6
CO的转化率=$\frac{1.6mol}{2mol}$×100%=80%，
此时的平衡常数K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（CO）×{c}^{2}（{H}_{2}）}$=$\frac{\frac{1.6}{2}}{\frac{0.4}{2}×（\frac{2.8}{2}）^{2}}$≈2.041，所以温度为250℃，
故答案为：80%；250℃；
（3）a．正反应为放热反应，升温平衡逆向移动，CO转化率减小，故a错误；
b．加入催化剂加快反应速率，但不影响平衡移动，CO转化率不变，故b错误；
c．增加CO的浓度，CO转化率减小，故c错误；
d．加入H2加压，平衡正向移动，CO转化率增大，故d正确；
e．加入惰性气体加压，恒温恒容下平衡不移动，CO转化率不变，故e错误；
f．分离出甲醇，平衡正向移动，CO转化率增大，故f正确，
故选：df；
（4）A．甲、丙相比较，把甲等效为开始加入1molCH3OH，丙中甲醇的物质的量为甲的2倍，压强增大，对于反应CH3OH（g）?CO（g）+2H2（g），平衡向生成甲醇的方向移动，故2c1＜c3，故A错误；
B．由题目可知生成1molCH3OH的能量变化为$\frac{454kJ}{5}$=90.8kJ，甲、乙平衡状态相同，令平衡时甲醇为nmol，对于甲容器，a=90.8n，等于乙容器b=90.8（1-n），故a+b=90.8，故B错误；
C．比较乙、丙可知，丙中甲醇的物质的量为乙的2倍，压强增大，对于反应CH3OH（g）?CO（g）+2H2（g），平衡向生成甲醇的方向移动，故2p2＞p3，故C错误；
D．甲、乙处于相同的平衡状态，则α1+α2=1，由C的分析可知α2＞α3，所以a1+a3＜1，故D正确，
故答案为：D．

点评 本题考查较为综合，涉及化学平衡的计算与影响因素、平衡状态的判断、平衡常数的计算与运用以及等效平衡问题，难度较大，（4）题为易错点、难点，注意理解等效平衡问题．

练习册系列答案
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下列离子方程式中正确的是 ( )

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D.向Mg(HCO3)2溶液中加足量烧碱溶液:Mg2＋+2HCO3－+2OH－=MgCO3↓+2H2O+CO32－
15．金属镁可用于制造合金、储氢材料、镁电池等．
已知：C（s）+O2（g）═CO（g）△H=-110.5kJ•mol-1
Mg（g）+O2（g）═MgO（s）△H=-732.7kJ•mol-1
（1）一种制备镁的反应为MgO（s）+C（s）═Mg（g）+CO（g），该反应的△H=：+622.2KJ/mol．
（2）一种用水氯镁石（主要成分为MgCl2•6H2O）制备金属镁工艺的关键流程如图1：

①为探究MgCl2•6H2O“一段脱水”的合理温度范围，某科研小组将MgCl2•6H2O在不同温度下分解，测得残留固体物质的X-射线衍射谱图如图2所示（X-射线衍射可用于判断某晶态物质是否存在）．测得E中Mg元素质量分数为60.0%，则E的化学式为MgO．“一段脱水”的目的是制备MgCl2•2H2O，温度不高于180℃的原因是若温度太高，MgCl2转化为MgOHCl或MgO．
②若电解时电解槽中有水分，则生成的MgOHCl与阴极产生的Mg反应，使阴极表面产生MgO钝化膜，降低电解效率．生成MgO的化学方程式为2MgOHCl+Mg=2MgO+MgCl2+H2↑．
（3）Mg2Ni是一种储氢材料．2.14g Mg2Ni在一定条件下能吸收0.896L H2（标准状况下）生成X，X的化学式为Mg2NiH4．
（4）“镁-次氯酸盐”燃料电池的装置如图3所示，该电池反应的电极反应式分别为负极Mg-2e-+2OH-=Mg（OH）2↓． 正极ClO-+H2O+2e-=Cl-+2OH-
12．随着大气污染的日趋严重，国家拟于“十二五”期间，将二氧化硫（SO2）排放量减少8%，氮氧化物（NOx）排放量减少10%．目前，消除大气污染有多种方法．
（1）用CH4催化还原氮氧化物可以消除氮氧化物的污染．已知：
①CH4（g）+4NO2（g）═4NO（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=-574kJ•mol-1
②CH4（g）+4NO（g）═2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=-1160kJ•mol-1
③H2O（g）═H2O（l）△H=-44.0kJ•mol-1
写出CH4（g）与NO2（g）反应生成N2 （g）、CO2 （g）和H2O（1）的热化学方程式CH4（g）+2NO2（g）═N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=-955kJ•mol-1．
（2）利用Fe2+、Fe3+的催化作用，常温下可将SO2转化为SO42-，从而实现对SO2的治理．已知含SO2的废气通入含Fe2+、Fe3+的溶液时，其中一个反应的离子方程式为4Fe2++O2+4H+═4Fe3++2H2O，则另一反应的离子方程式为2Fe3++SO2+2H2O=2Fe2++SO42-+4H+．
（3）用活性炭还原法处理氮氧化物．有关反应为：C（s）+2NO（g）?N2 （g）+CO2 （g）．某研究小组向密闭的真空容器中（假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计）加入NO和足量的活性炭，恒温（T1℃）条件下反应，反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下：

浓度/mol•L-1

时间/min		NON2CO2
01.0000
100.580.210.21
200.400.300.30
300.400.300.30
400.320.340.17
500.320.340.17
①10min～20min以v（CO2） 表示的反应速率为0.009 mol•L-1•min-1．
②根据表中数据，计算T1℃时该反应的平衡常数为0.56（保留两位小数）．
③一定温度下，随着NO的起始浓度增大，则NO的平衡转化率不变（填“增大”、“不变”或“减小”）．
④下列各项能作为判断该反应达到平衡的是CD（填序号字母）．
A．容器内压强保持不变　　      B． 2v正（NO）=v逆（N2）
C．容器内CO2的体积分数不变     D．混合气体的密度保持不变
⑤30min末改变某一条件，过一段时间反应重新达到平衡，则改变的条件可能是减小CO2 的浓度．请在图中画出30min至40min的变化曲线．
19．t℃时，将 2molSO2 和 1molO2 通入体积为 2L 的恒温恒容密闭容器中，发生如下反应：2SO2（g）+O2（g）?2SO3（g），△H=-196.6kJ/mol.2min 时反应达到化学平衡，此时测得反应物O2 还剩余 0.8mol，请填写下列空白：
（1）从反应开始到达化学平衡，生成 SO3的平均反应速率为0.1mol/（L．min）；平衡时，SO2转化率为20%
（2）下列叙述能证明该反应已达到化学平衡状态的是ABE
A．容器内压强不再发生变化        B．SO2 的体积分数不再发生变化
C．容器内气体原子总数不再发生变化    D．相同时间内消耗 2nmolSO2 的同时消耗 nmolO2
E．相同时间内消耗 2nmolSO2的同时生成 nmolO2     F．混合气体密度不再变化
（3）以下操作会引起化学反应速率变快的是ACD
A．向容器中通入O2      B．扩大容器的体积         C．使用正催化剂
D．升高温度            E．向容器中通入氦气．
（4）t2℃时，若将物质的量之比 n（SO2）：n（O2）=1：1 的混合气体通入一个恒温恒压的密闭容器中，反应达到平衡时，混合气体体积减少了 20%．则SO2的转化率为80%．
9．Ⅰ、氯气在298K、100kPa时，在1L水中可溶解0.09mol，实验测得溶于水的Cl2约有三分之一与水反应．请回答下列问题：
（1）氯水久置后会变质，请分析变质的原因．（请用方程式及必要文字说明分析）氯气与水反应：H2O+Cl2?HCl+HClO，HClO不稳定分解：2HClO═2HCl+O2↑
（2）如果增大氯气的压强，氯气在水中的溶解度将增大（填“增大”“减小”或“不变”）
Ⅱ、在2L恒容的密闭容器中，加入4mol SO3（g），在某温度下使其反应，反应至4min时，氧气的浓度为0.5mol/L，当反应到8min时，反应到达平衡．
（1）0min～4min内生成O2的平均速率：v（O2）=0.125mol/（L•min）．
（2）若8分钟达到平衡时，测得SO3浓度为0.04mol/L．若起始时按下表数据投料，相同温度下达到平衡时，三氧化硫浓度大于0.04mol/L的是BD
ABCD
SO30mol4mol2mol0mol
SO24mol1.5mol0mol4mol
O22mol0mol0mol4mol
16．在体积恒定的密闭容器中，一定量的SO2与1.100mol O2在催化剂作用下加热到600℃发生反应：2SO2+O2$?_{加热}^{催化剂}$2SO3，该反应为放热反应．当气体的物质的量减少0.315mol时反应达到平衡，在相同的温度下测得气体压强为反应前的82.5%．下列有关叙述正确的是（　　）
A．当SO3的生成速率与SO2的消耗速率相等时反应达到平衡
B．降低温度，正反应速率减小，而逆反应速率增大
C．将平衡混合气体通入过量BaCl2溶液中，得到沉淀的质量为161.980 g
D．达到平衡时，SO2的转化率是90%
13．配平下列氧化还原反应方程式：
（1）1C+4HNO3（浓）═1CO2↑+4NO2↑+2H2O；
（2）1S+6HNO3（浓）═1H2SO4+6NO2↑+2H2O；
（3）3Ag+4HNO3（稀）═3AgNO3+1NO↑+2H2O．
14．在新制饱和氯水中，若只改变某一条件，下列叙述正确的是（　　）
A．再通入少量氯气，$\frac{c（{H}^{+}）}{c（Cl{O}^{-}）}$减小
B．加入少量的碳酸钠粉末，pH增大，溶液漂白性增强
C．加入少量固体NaOH，一定有c（Na+）═c（ Cl-）+c（ClO- ）
D．加入少量水，水的电离平衡向逆反应方向移动

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