题目内容
【题目】工业上一般在密闭容器中采下列反应合成甲醇：CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g)
（1）不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图所示。
①该反应△H_______0(填“>”或“<”)，则该反应__________自发进行(填“一定能”、“一定不能”、“ 不一定”)
②实际生产条件控制在250℃、1.3×104kPa左右，选择此压强的理由是_____________。
（2）某温度下，将2molCO和6molH2充入2L的密闭容器中，充分反应后，达到平衡时测得c(CO)=0.1mol·L-1。
①若此时向体系中再充入0.6mo1CO和0.6mo1CH3OH，则平衡__________(填“向正反应方向移动”或“向逆反应方向移动”或“不移动”)
②在其他条件不变的情况下，将容器体积压缩到原来的
，与原平衡相比，下列有关说法正确的是_________(填序号)。
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n(H2)/n(CH3OH)增大
③若保持同一温度起始投料为amolCO、bmolH2、cmolCH3OH，欲使平衡混合物中各组成与原平衡相同，且开始时该反应向逆反应方向进行，c的取值范围是_____________。
【答案】 < 不一定 该压强下，CO的转化率已较高(90%左右)，再增大压强CO转化率提高不大，且生产成本增加 向正反应方向移动 bc 1.8<c≤2
【解析】(1)①由图像可知，压强一定时，温度越高CO的转化率越小，说明升高温度平衡向逆反应方向移动，则正反应为放热反应，即△H＜0；该反应正反应是气体物质的量减小的反应，故熵减小，即△S＜0；由△G=△H-T△S＜0，反应自发进行，可知该反应在低温趋向自发进行，高温下不能自发进行，该反应不一定自发进行，故答案为：＜；不一定；
②由图可知，在250℃、1.3×104kPa左右，CO转化率已较高(达90%左右)，增大压强CO转化率提高不大，且生产成本增加，故实际生产条件控制在1.3×104kPa左右，故答案为：该压强下，CO转化率已较高(90%左右)，再增大压强CO转化率提高不大，且生产成本增加；
(2)①2molCO和6molH2充入2L的密闭容器中，CO、H2的起始浓度分别为
=1mol/L、
=3mol/L，充分反应后，达到平衡时测得c(CO)=0.1mol/L，CO浓度变化为1mol/L-0.1mol/L=0.9mol/L，则：
CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)
开始(mol/L)：1 3 0
变化(mol/L)：0.9 1.8 0.9
平衡(mol/L)：0.1 1.2 0.9
故该温度下，该反应的平衡常数K=
=6.25，向体系中再充入0.6mo1CO和0.6mo1CH3OH，Qc=
=2.08＜K，平衡向正反应方向移动，故答案为：向正反应方向移动；
②a．增大压强，平衡时氢气的浓度增大，故a错误；b．增大压强，反应物、生成物的浓度都增大，故正、逆反应速率都加快，故b正确；c．增大压强平衡向正反应方向移动，甲醇的物质的量增加，故c正确；d．增大压强平衡向正反应方向移动，氢气的物质的量减小、甲醇的物质的量增大，故重新平衡时
减小，故d错误，故答案为：bc；
③由①计算可知，平衡时CH3OH的物质的量为0.9mol/L×2L=1.8mol，所以c＞1.8mol平衡向逆反应进行，按化学计量数转化到左边，得到2molCO时c的值最大，所以c最大为2mol，所以1.8＜c≤2，故答案为：1.8＜c≤2。
【题目】钾、钙、钠、铁等活泼金属可以与水等反应，对其中可能的反应进行探究。为实现金属钠在隔绝空气条件下与水反应并收集生成的气体，某研究性学习小组设计了如图发生装置。
(1) Y液体可以选用__________ (填序号)。
A.苯 B.饱和的食盐水 C.四氯化碳
(2)实验前检验该装置气密性的方法是_______________。
(3)钾、钙、钠、镁等活泼金属都能在CO2气体中燃烧。他们对钠在CO2气体中燃烧后的产物中的白色物质进行了如下探究:
[实验] 将燃烧的钠迅速伸人盛满CO2的集气瓶中，钠在其中继续燃烧，反应后冷却，瓶底附者黑色颗粒，瓶壁上粘附着白色物质。
[提出假设]
假设1：白色物质是Na2O
假设2：白色物质是Na2CO3
假设3：白色物质是__________
[设计实验方案·验证假设] 该小组对燃烧后的白色产物进行如下探究:
实验操作 | 实验现象 | 结论 | |
方案1 | 取少量白色物质于试管中，加入适量水，振荡，样品全部溶于水，向其中加人无色酚酞试液 | 溶液变成红色 | 白色物质为Na2O |
方案2 | ①取少量白色物质于试管中，加入适量水，振荡，样品全部游于水，向其中加入过量的CaCl2溶液 | 出现白色沉淀 | |
②静置片刻，取上层清液于试管中，滴加无色酚酞试液 | 无明显现象 |
[思考与交流]
①钠在二氧化碳中燃烧的化学方程式为__________________。甲同学认为方案1得到的结论不正确，其理由是____________。
②丙同学认为白色物质有可能是氢氧化钠，你是否同意丙同学的观点，简述理由:__________
(4) 镁任空气中可以与CO2、O2、N2反应。也可以与NOx发生类似反应，氮化镁(Mg3N2) 是一种新型无机材料，纯净的氮化镁是淡黄色固体，热稳定性较好。氮化镁极易与水反应，该反应属于非氧化还原反应，产物是一种碱和一种气体。实验室探究金属Mg在NOx中的燃烧产物。同答下列问题:
①推测金属Mg在NOx中的燃烧产物为MgO、N2和Mg3N2,则反应的化学方程式为________。
②设计如图所示装置完成反应且验证产物中有N2 (夹持装置已略去，部分装置可重复使用)。
选择图中的装置，按气流方向将其连接，用接口字母表示的顺序为________。装置A中仪器名称为________，反应的化学方程式为__________。验证产物中有N2生成的现象为____________。
③检验Mg与NOx反应产物中是否存在Mg3N2的操作、现象和结论为__________。
