题目内容
化学反应原理对于工业生产和科研有重要意义
I、下列三个化学反应的平衡常数（K1、K2、K3）与温度的关系分别如下表所示：
| 化学反应 | 平衡常数 | 温度 | |
| 973 K | 1173 K | ||
①Fe(s)＋CO2(g) FeO(s)＋CO(g) | K1 | 1．47 | 2．15 |
| ②Fe(s)＋H2O(g)FeO(s)＋H2(g) | K2 | 2．38 | 1．67 |
| ③CO(g) ＋H2O(g)CO2(g) ＋H2(g) | K3 | ？ | ？ |
请回答：
（1）反应①是 （填“吸热”或“放热”）反应。
（2）据反应①与②可推导出K1、K2与K3之间的关系，则K3＝__________(用K1、K2表示)。
（3）要使反应③在一定条件下建立的平衡向逆反应方向移动，可采取的措施有 _____(填写字母序号)。
A．缩小反应容器的容积
B．扩大反应容器的容积
C．升高温度
D．使用合适的催化剂
E．设法减小平衡体系中的CO的浓度
（4）若反应③的逆反应速率与时间的关系如图所示：
①可见反应在t1、t3、t7时都达到了平衡，而t2、t8时都改变了一种条件，试判断改变的是什么条件：t2时__________________； t8时__________________。
②若t4时降压， t6时增大反应物的浓度，请在图中画出t4～t6时逆反应速率与时间的关系线。
II、（5）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．已知该装置的阳极反应为：4OH--4e-＝O2↑+2H2O，则阴极反应为 。
（6）某空间站能量转化系统的局部如图所示，其中的燃料电池采用KOH溶液作电解液。
如果某段时间内，氢氧储罐中共收集到33．6L气体（已折算成标准状况），则该段时间内水电解系统中转移电子的物质的量为 mol。
（1）吸热
（2）
（3）CE
（4）①升高温度或增大CO2的浓度（增大H2的浓度）；使用催化剂或增大压强
②
（5）2CO2+4e-+2H2O═2CO+4OH-（或CO2+2e-+H2O═CO+2OH-）（6）2mol
解析试题分析：（1）在反应①中随着温度的升高平衡常数增大，这说明升高温度平衡向正反应方向移动，因此正方应是吸热反应。
（2）根据反应①②并依据盖斯定律可知②－①即得到反应③，所以平衡常数之间的关系为K3＝。
（3）根据表中数据可知，随着温度的升高K1逐渐增大，而K2逐渐减小，所以K3逐渐减小，这说明升高温度反应③向逆反应方向移动，因此正方应是放热反应。由于正方应是体积不变的可逆反应，所以要使平衡向逆反应方向移动，则可以升高温度或增大生成物的浓度或减小反应物的浓度，而压强和催化剂不能改变平衡，故答案选CE。
（4）①根据图像可知，t2时逆反应速率瞬间增大，然后逐渐减小，说明平衡向逆反应方向移动，由于正方应是体积不变的放热的可逆反应，所以改变的条件是升高温度或增大CO2的浓度（增大H2的浓度）。t8时逆反应速率瞬间增大，但平衡不移动，由于正方应是体积不变的放热的可逆反应，所以改变的条件是使用催化剂或增大压强。
②若t4时降压，反应速率均减小，但平衡不移动。t6时增大反应物的浓度，平衡向正反应方向移动，逆反应速率逐渐增大，因此t4～t6时逆反应速率与时间的关系线为。
（5）电解池中阳极失去电子发生氧化反应，阴极得到电子发生还原反应，所以根据总反应式可知阴极是CO2得到电子被还原为CO，电极反应式为CO2+2e-+H2O═CO+2OH-。
（6）水电解生成氢气和氧气，所以氢氧储罐中共收集到33．6L气体应该是氢气与氧气的混合气，其中氧气是11．2L，氢气是22．4L，氢气的物质的量是1mol，转移2mol电子。
考点：考查盖斯定律的应用、平衡常数的有关计算与应用、外界条件对平衡状态的影响以及电化学原理的应用
阅读快车系列答案
2PbSO4+2H2O，充电时：阳极反应式： 用此装置电解水和重水（D2O）组成的混合液（两电极均是Pt），通电一段时间后，在两极共收集到33．6 L（标准状况）气体，总质量为18.5 g，则混合气体中H原子和D原子个数之比： 
2013年以来，全国很多地区都曾陷入严重的雾霾和污染天气中，冬季取暖排放的CO2、汽车尾气等都是形成雾霾的因素。
（1）已知：① N2(g) + O2(g)＝2NO(g) △H＝+179．5 kJ/mol
②2NO(g) + O2(g)＝2NO2(g) △H＝－112．3 kJ/mol
③2NO(g) +2CO(g)＝N2(g) +2CO2(g) △H＝－759．8 kJ/mol
下图是在101kPa，298K条件下1mol NO2和1mol CO反应生成1mol CO2和1mol NO过程中能量变化的示意图。则a＝ 。
（2）将不同物质的量的H2O（g）和CO分别通入体积为2L的恒容密闭容器中，进行反应：
H2O(g)+CO(g)
CO2(g)+H2(g)，得到如下三组数据：
| 实验组 | 温度/℃ | 起始量/mol | 平衡量/mol | 达到平衡所需时间/min | ||
| H2O | CO | CO | H2 | |||
| 1 | 650 | 2 | 4 | 2．4 | 1．6 | 5 |
| 2 | 900 | 1 | 2 | 1．6 | 0．4 | 3 |
| 3 | 900 | a | b | c | d | t |
①实验组1中以v(CO2)表示的反应速率为 ，此温度下的平衡常数为 ，温度升高时平衡常数会 （填“增大”、“减小”或“不变”）。
②650℃时，若在此容器中开始充入2mol H2O（g）、 1mol CO、 1 mol CO2和 x molH2，若要使反应在开始时正向进行，则x应满足的条件是 。
③若a=2,b=1，则达平衡时实验组2中H2O（g）和实验组3中CO的转化率的关系为α2 (H2O) α3 (CO)（填“＜”、“＞”或“＝”)。
请参考题中图表，已知E1＝134 kJ·mol－1、E2＝368 kJ·mol－1，根据要求回答问题：
(1)图Ⅰ是1 mol NO2(g)和1 mol CO(g)反应生成CO2和NO过程中的能量变化示意图，若在反应体系中加入催化剂，反应速率增大，E1的变化是 (填“增大”、“减小”或“不变”，下同)，ΔH的变化是 。请写出NO2和CO反应的热化学方程式： 。
(2)甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸汽转化为氢气的两种反应的热化学方程式如下：
①CH3OH(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋3H2(g) ΔH＝＋49.0 kJ·mol－1
②CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2(g) ΔH＝－192.9 kJ·mol－1
又知③H2O(g)===H2O(l) ΔH＝－44 kJ·mol－1，则甲醇蒸汽燃烧为液态水的热化学方程式为 。
(3)如表所示是部分化学键的键能参数：
| 化学键 | P—P | P—O | O===O | P===O |
| 键能/kJ·mol－1 | a | b | c | x |
已知白磷的燃烧热为d kJ·mol－1，白磷及其完全燃烧的产物的结构如图Ⅱ所示，则表中x＝ kJ·mol－1(用含a、b、c、d的代表数式表示)。
氨的合成是最重要的化工生产之一。
I．工业上合成氨用的H2有多种制取的方法：
① 用焦炭跟水反应： C(s）+ H2O(g)
CO(g）+ H2(g)；
② 用天然气跟水蒸气反应：CH4(g）+ H2O(g）
CO (g)+ 3H2(g)
已知有关反应的能量变化如下图，则方法②中反应的ΔH =__________ ___。
Ⅱ．在3个1L的密闭容器中，同温度下、使用相同催化剂分别进行反应：
3H2(g）+ N2(g）
2NH3(g)，按不同方式投入反应物，保持恒温、恒容，反应达到平衡时有关数据为：
| 容 器 | 甲 | 乙 | 丙 |
| 反应物投入量 | 3 mol H2、2 mol N2 | 6 mol H2、4mol N2 | 2 mol NH3 |
| 达到平衡的时间（min） | t | 5 | 8 |
| 平衡时N2的浓度（mol·L-1） | c1 | 3 | |
| N2的体积分数 | ω1 | ω2 | ω3 |
| 混合气体密度（g·L-1） | ρ1 | ρ2 | |
(1）下列能说明该反应已达到平衡状态的是
a．容器内N2、H2、NH3的浓度之比为1︰3︰2
b．v（N2）正＝3v（H2）逆
c．容器内压强保持不变
d．混合气体的密度保持不变
(2）甲容器中达到平衡所需要的时间t 5min (填>、< 或=)
(3）乙中从反应开始到平衡时N2的平均反应速率 （注明单位）。
(4）分析上表数据，下列关系正确的是________．
a．2c1 =3mol/L b．ω1 = ω2 c．2ρ1 = ρ2
(5）该温度下，容器乙中，该反应的平衡常数K=____ __（用分数表示）（mol/L）－2。
已知化学能与其他形式的能可以相互转化。填写下表的空白:
| 化学反应方程式(例子) | 能量转化形式 |
| ① | 由化学能转化为热能 |
②Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O | |
③CaCO3 CaO+CO2↑ | |
上述反应中属于氧化还原反应的是(填序号) 。