题目内容
甲醇是一种很好的燃料,工业上用CH4和H2O为原料,通过反应Ⅰ和Ⅱ来制备甲醇。
(1)将1.0 mol CH4和2.0 mol H2O(g)通入反应室(容积为100 L),在一定条件下发生反应:CH4(g)+H2O(g)
CO(g)+3H2(g)……Ⅰ。CH4的转化率与温度、压强的关系如下图。
①已知100 ℃压强为p1时达到平衡所需的时间为5 min,则用H2表示的平均反应速率为 。
②图中的p1 p2(填“<”“>”或“="”),100" ℃压强为p2时平衡常数为 。
③该反应的ΔH 0(填“<”“>”或“=”)。
(2)在一定条件下,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: CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g) ΔH<0 ……Ⅱ
①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
C.充入He,使体系总压强增大
D.再充入1 mol CO和3 mol H2
②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表格中。
A.下表中剩余的实验条件数据:a= ;b=
。
B.根据反应Ⅱ的特点,下图是在压强分别为0.1 MPa和5 MPa下CO的转化率随温度变化的曲线图,请指明图中的压强px= MPa。
| 实验编号 | T/℃ | n(CO)/n(H2) | p/MPa |
| 1 | 150 | 1/3 | 0.1 |
| 2 | a | 1/3 | 5 |
| 3 | 350 | b | 5 |
(1)①0.003 0 mol·L-1·min-1 ②< 2.25×10-4 mol2·L-2 ③>
(2)①BD ②150 0.1
解析
培优三好生系列答案在某一容积为5 L的密闭容器内，加入0.2mol 的CO和0.2mol的H2O（g），在催化剂存在的条件下高温加热，发生如下反应：CO（g）＋H2O（g）
CO2（g）＋H2（g），反应放出热量。反应中CO2的浓度随时间变化的情况如下图所示。
（1）根据图中数据，从反应开始至达到平衡时，CO的化学反应速率为________；反应平衡时c（H2）＝________。
（2）判断该反应达到平衡的依据是________（填序号）。
| A．CO减少的化学反应速率和CO2减少的化学反应速率相等 |
| B．CO、H2O、CO2、H2的浓度都相等 |
| C．CO、H2O、CO2、H2的浓度都不再发生变化 |
| D．正、逆反应速率都为零 |
超音速飞机在平流层飞行时，尾气中的NO会破坏臭氧层。科学家正在研究利用催化技术将尾气中的NO和CO转变成CO2和N2 , 化学方程式如下：2NO + 2 CO
2CO2 + N2 ，为了测定在某种催化剂作用下的反应速率，在某温度下，用气体传感器测得不同时间的NO和CO浓度如下表：
| 时间 /s | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| c(NO)/mol·L—1 | 1.00×10—3 | 4.50×10—4 | 2.50×10—4 | 1.50×10—4 | 1.00×10—4 | 1.00×10—4 |
| c(CO)/mol·L—1 | 3.60×10—3 | 3.05×10—3 | 2.85×10—3 | 2.75×10—3 | 2.70×10—3 | 2.70×10—3 |
请回答：（以下各题均不考虑温度变化对催化效率的影响）：
（1）前2s内的平均反应速度v (N2)＝ 。
（2）在该温度下，反应的平衡常数K＝ ；若升高温度时K值变小，则该反应的ΔH 0(填写“＞”、“＜”、“＝”)。
（3）若在容器中发生上述反应，达平衡后，下列措施能提高NO转化率的是
A. 选用更有效的催化剂 B. 升高反应体系的温度
C. 降低反应体系的温度 D. 缩小容器的体积
（4）研究表明：在使用等质量催化剂时，增大催化剂比表面积可提高化学反应速率。为了分别验证温度、催化剂比表面积对化学反应速率的影响规律，某同学设计了三组对比实验，部分实验条件已经填在下面实验设计表中。请在下面设计表的空格中填入剩余的实验条件数据。
| 实验编号 | T / ℃ | NO初始浓度 ( mol·L—1 ) | CO初始浓度 ( mol·L—1 ) | 催化剂的比表面积 ( m2·g—1 ) |
| Ⅰ | 280 | 1.20 × 10—3 | 5.80 × 10—3 | 82 |
| Ⅱ | | | | 124 |
| Ⅲ | 350 | | | 124 |
金属镁及其化合物不仅在国防上有重要应用，在化学研究中也有广泛应用。
（1）某同学研究反应速率时用如下方法：取一段镁条，用砂纸擦去表面的氧化膜，使足量镁条与一定量盐酸反应生成H2的量与反应时间的关系曲线如图所示。镁与盐酸反应的离子方程式为 ；在前4min内，镁条与盐酸的反应速率逐渐加快，在4 min之后，反应速率逐渐减慢，请简述其原因：_____________。
（2）向少量的Mg(OH)2悬浊液中加入适量的饱和氯化铵溶液，固体完全溶解，写出NH4Cl饱和溶液使Mg(OH)2悬浊液溶解的离子方程式 。
（3）Mg Al可形成原电池:
| 编号 | 电极材料 | 电解质溶液 | 电子流动方向 |
| 1 | Mg Al | 稀盐酸 | Mg流向Al |
| 2 | Mg Al | NaOH溶液 | |
根据上表中的实验现象完成下列问题:
①实验1中Mg为 极；
②实验2中电子流动方向 ，Al为 极，为什么? 。
甲醇汽油是由10％一25％的甲醇与其他化工原料、添加剂合成的新型车用燃料，可达到国标汽油的性能和指标。甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景。
Ⅰ、工业上合成甲醇一般采用下列反应：CO（g）+2 H2（g）
CH3 OH（g） △H="a" kJ/mol，
下表是该反应在不同温度下的化学平衡常数（K）：
| 温度/0C | 250 | 310 | 350 |
| K | 2.041 | 0.250 | 0.012 |
（1）由表中数据判断△H a 0（填“>”、“=”或“<”）。
（2）某温度下，将2 mol CO和6 mol H2充入2 L的密闭容器中，充分反应达到平衡后，测得c(CO)="0.5" mol·L－1，则此时的温度为 0C。
（3）在容积固定的密闭容器中发生上述反应，各物质的浓度如下表：
| 浓度mol/L 时间/min | c(CO) | c(H2) | c(CH3OH) |
| 0 | 0.8 | 1.6 | 0 |
| 2 | 0.6 | 1.2 | 0.2 |
| 4 | 0.3 | 0.6 | 0.5 |
| 6 | 0.3 | 0.6 | 0.5 |
①反应从2 min到4 min之间，H2的反应速率为 。
②反应达到平衡时CO的转化率为 。
③反应在第2 min时改变了反应条件，改变的条件可能是 （填序号）。
A．使用催化剂 B．降低温度 C．增加H2的浓度
（4）向容积相同、温度分别为T1和T2的两个密闭容器中均充入1 molCO和2 mol H2，发生反应CO（g）+2 H2（g）
CH3 OH（g）△H="a" kJ/mol。恒温恒容下反应相同时间后，分别测得体系中CO的百分含量分别为w1和w2；已知T1<T2，则w1 w2（填序号）。
A．大于 B．小于 C．等于 D．以上都有可能
Ⅱ、甲醇在化学电源方面也有着重要应用。写出以甲醇为燃料，氢氧化钠溶液为电解质溶液的原电池中负极的电极反应式： 。
工业制硫酸的过程中利用反应2SO2（g）＋O2（g）
2SO3（g）；△H＜0，将SO2转化为SO3，尾气SO2可用NaOH溶液进行吸收。请回答下列问题：
（1）一定条件下，向一带活塞的密闭容器中充入2molSO2和1molO2发生反应，则下列说法正确的是 。
A．若反应速率v(SO2)=v(SO3)，则可以说明该可逆反应已达到平衡状态
B．保持温度和容器体积不变，充入2 mol N2，化学反应速率加快
C．平衡后仅增大反应物浓度，则平衡一定右移，各反应物的转化率一定都增大
D．平衡后移动活塞压缩气体，平衡时SO2、O2的百分含量减小，SO3的百分含量增大
E．保持温度和容器体积不变，平衡后再充入2molSO3，再次平衡时各组分浓度均比原平衡时的浓度大
F．平衡后升高温度，平衡常数K增大
（2）将一定量的SO2（g）和O2（g）分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中，在不同温度下进行反应得到如下表中的两组数据：
| 实验编号 | 温度/℃ | 起始量/mol | 平衡量/mol | 达到平衡所需时间/min | ||
| SO2 | O2 | SO2 | O2 | |||
| 1 | T1 | 4 | 2 | x | 0．8 | 6 |
| 2 | T2 | 4 | 2 | 0．4 | y | 9 |
①实验1从开始到反应达到化学平衡时，v（SO2）表示的反应速率为 ，表中y= 。
②T1 T2 ,(选填“＞”、“＜”或“=”),实验2中达平衡时 O2的转化率为 。
（3）尾气SO2用NaOH溶液吸收后会生成Na2SO3。现有常温下0．1mol/LNa2SO3溶液，实验测定其pH约为8，完成下列问题：
①该溶液中c（Na+）与 c（OH-）之比为 。
②该溶液中c（OH-）= c（H+）+ + （用溶液中所含微粒的浓度表示）。
③当向该溶液中加入少量NaOH固体时，c（SO32-） ,c（Na+） 。（选填“增大”、“减小”或“不变”）
（4）如果用含等物质的量溶质的下列各溶液分别来吸收SO2，则理论吸收量由多到少的顺序是 。
A．Na2CO3 B．Ba(NO3)2 C．Na2S D．酸性KMnO4
铁及其化合物在生产、生活中有广泛应用。请回答下列问题：
（1）水热法制备Fe3O4纳米颗粒的反应是：3Fe2＋＋2S2O32-＋O2＋xOH－→Fe3O4↓＋S4O32-＋2H2O
①上述离子方程式中x＝________；
②每生成1 mol Fe3O4，反应转移的电子为________mol；
（2）某高效净水剂可由Fe（OH）SO4聚合得到。工业上以FeSO4、NaNO2和稀硫酸为原料来制备Fe（OH）SO4，反应中有NO生成，化学方程式为 。
高炉炼铁过程中发生的主要反应为：
Fe2O3（s）+ CO（g） 
Fe（s）+CO2（g）+Q
已知该反应在不同温度下的平衡常数如下：
| 温度/℃ | 1000 | 1115 | 1300 |
| 平衡常数 | 4.0 | 3.7 | 3.5 |
（3）该反应的平衡常数表达式K=_ ；Q 0（填“>”、“<”或“=”）；
（4）欲提高上述反应中CO的平衡转化率，可采取的措施是 ；
A．提高反应温度 B．移出部分CO2
C．加入合适的催化剂 D．减小容器的容积
（5）在一个容积为10L的密闭容器中，1000℃时加入Fe、Fe2O3、CO、CO2各1.0 mol，此时v正 v逆（填“等于”、“大于”或“小于”）。经过l0 min，在1000℃达到平衡，则该时间范围内反应的平均反应速率v （CO2）= 。
SO3+ V2O4
2SO2+O2在550 ℃时的平衡常数K= 。
2SO3，有两只密闭容器A和B。A容器有一个可以移动的活塞能使容器内保持恒压，B容器能保持恒容。起始时向这两个容器中分别充入等物质的量的体积比为2∶1的SO2和O2的混合气体，并使A和B容积相等（如下图所示）。