题目内容
工业上可以利用废气中的CO2为原料制取甲醇，其反应方程式为：CO2+3H2
CH3OH+H2O。请回答下列问题：
（1）已知常温常压下下列反应的能量变化如下图所示：
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写出由二氧化碳和氢气制备甲醇的热化学方程式__ _。该反应的△S____0(填“>”或“<”或“=”)，在 ______情况下有利于该反应自发进行。
（2）如果上述反应方程式的平衡常数K值变大，则该反应__ （选填编号）。
A．一定向正反应方向移动 B．在平衡移动时正反应速率先增大后减小
C．一定向逆反应方向移动 D．在平衡移动时逆反应速率先减小后增大
（3）如果上述反应在体积不变的密闭容器中发生，能说明反应已达到平衡状态的是 __ （选填编号）。
A．3v正(H2)=v逆(CO2) B．C(H2) = C(CO2)
C．容器内气体的密度不变 D．容器内压强不变
（4）若反应的容器容积为2.0L，反应时间4.0 min，容器内气体的密度增大了2.0g/L，在这段时间内CO2的平均反应速率为 。反应在t1时达到平衡，过程中c(CO2)随时间t变化趋势曲线右图所示。保持其他条件不变，t1时将容器体积压缩到1L，请画出t1后c(CO2)随时间t变化趋势曲线(t2达到新的平衡)。
（1）3H2(g) + CO2(g)= CH3OH(l)+ H2O(l)；ΔH=－50KJ/mol；<； 低温；（2）A、D；
（3）CD；（4）0.01mol.L-1.min-1；画图
解析试题分析：（1）根据题意可得热化学方程式：①CO(g)+H2O(l)=CO2(g)+H2(g) ΔH=－41KJ/mol; ②CO(g) +H2(g) =CH3OH(l)ΔH=－91KJ/mol; ②－①，整理可得3H2(g) + CO2(g)= CH3OH(l)+ H2O(l)；ΔH=－50KJ/mol;由方程式可知，该反应是一个体系的混乱程度减小的反应。所以△S<0；由于该反应的正反应是放热反应，所以反应在低温情况下有利于该反应自发进行。（2）由于该反应的正反应是放热反应，所以上述反应方程式的平衡常数K值变大，则平衡正向移动。由于K只与温度有关，而与压强、浓度等无关，所以只有温度降低才可以满足条件。当降温时，V正、V逆都减小，V逆减小的多，V正>V逆，平衡正向移动，逆反应速率先减小后又略有增加。因此选项为A、D。（3）A．若反应达到平衡，则v正(H2)= 3v逆(CO2)。错误。B．由于二者消耗时是按照3:1的物质的量的关系消耗的，所以在开始加入的这两种气体只有按照某一确定的比例混合，达到平衡时才有关系：C(H2) = C(CO2)。因此不能作为判断平衡的标志。错误。C．由于生成物有液态物质，若反应未达到平衡，则气体的质量就会发生变化，气体的密度也会发生改变。因此容器内气体的密度不变，可以作为判断平衡的标志。正确。D．该反应是反应前后气体体积不等的反应，如果未达到平衡，则气体的物质的量就会发生变化，则容器内气体的压强就会改变。因此容器内压强不变可以作为判断平衡的标志。正确。（4）反应的容器容积为2.0L，容器内气体的密度增大了2.0g/L，则气体的质量增加了2.0g/L×2.0L=4.0g.其中增加的CO2的质量为
；所以Δn(CO2)=" Δm÷M=" 
=0.08mol,因此V(CO2)= Δc(CO2)÷Δt="(0.08mol" ÷2L)÷4min = 0.01mol/(L·min)。
由图像可知：反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(l)+H2O(l)中起始时c(CO2)=0.10mol/L，平衡时c(CO2)=0.025mol/L，则Δc(CO2)=0.075mol/L，所以平衡时各物质的浓度为：c(H2)=0.075mol/L，该反应的平衡常数
；当保持其他条件不变，t1时将容器体积压缩到1L，c(CO2)=0.05mol/L，c(H2)=0.15mol/L，平衡向右移动，设消耗c(CO2)=xmol/L,则消耗c(H2)=3xmol/L，平衡时各物质的浓度分别为c(CO2)="(0.05-x)mol/L" ，c(H2)="(0.15-3x)mol/L" ，平衡常数不变。即
，解得x= 0.025mol/L，则t2达到新的平衡时c(CO2)=0.025mol/L.故t1后c(CO2)随时间t变化趋势曲线为如图所示。
考点：考查热化学方程式的书写、化学平衡状态的判断、反应的方向性、化学反应速率的计算、CO2浓度与时间图像的表示。
我国有丰富的天然气资源。以天然气为原料合成尿素的主要步骤如下图所示（图中某些转化步骤及生成物未列出）：
（1）“造合成气”发生的热化学方程式是CH4(g)+H2O(g) 
CO(g)+3H2(g)；△H＞0
在恒温恒容的条件下，欲提高CH4的反应速率和转化率，下列措施可行的是 。
A、增大压强 B、升高温度 C、充入He气 D、增大水蒸气浓度
（2）“转化一氧化碳”发生的方程式是H2O(g) +CO(g) 
H2(g)+CO2(g)，该反应平衡常数随温度的变化如下：
| 温度/℃ | 400 | 500 | 800 |
| 平衡常数K | 9.94 | 9 | 1 |
提高氢碳比[ n（H2O）/n（CO）]，K值 （填“增大”、“不变”或“减小”）；若该反应在400℃时进行，起始通入等物质的量的H2O和CO，反应进行到某一时刻时CO和CO2的浓度比为1∶3，此时v（正） v（逆）（填“＞”、“＝”或“＜”）。
（3）有关合成氨工业的说法中正确的是 。
A、该反应属于人工固氮
B、合成氨工业中使用催化剂能提高反应物的利用率
C、合成氨反应温度控制在500℃左右，目的是使化学平衡向正反应方向移动
D、合成氨工业采用循环操作的主要原因是为了加快反应速率
（4）生产尿素过程中，理论上n(NH3)∶n(CO2)的最佳配比为 ，而实际生产过程中，往往使n(NH3)∶n(CO2)≥3，这是因为 。
（5）当甲烷合成氨气的转化率为60％时，以3.0×108 L甲烷为原料能够合成 L 氨气。（假设体积均在标准状况下测定）
放出气泡很慢，加入少量MnO
很快产生气体：________；
zC达到平衡：
Si(S)+2ZnCl2(l) △H1＜0
N2O4(g) ΔH＝-a kJ·mol－1 (a>0) 。N2O4的物质的量浓度随时间变化如图。达平衡时， N2O4的浓度为NO2的2倍，回答下列问题。
（16分）高铁酸钠（Na2FeO4）具有很强的氧化性，广泛应用于净水、电池工业等领域。以粗FeO(含有CuO、Al2O3和SiO2等杂质)制备高铁酸钠的生产流程如下，回答下列问题：
已知：NaClO不稳定，受热易分解。
（1）粗FeO酸溶过程中通入水蒸气（高温），其目的是__________________________。
（2）操作I目的是得到高纯度FeSO4溶液，则氧化I中反应的离子方程式为_________。
（3）本工艺中需要高浓度NaClO溶液，可用Cl2与NaOH溶液反应制备
①Cl2与NaOH溶液反应的离子方程式为_________________。
②在不同温度下进行该反应，反应相同一段时间后，测得生成NaClO浓度如下：
| 温度/℃ | 15 | 20 | 25 | 30 | 35 | 40 | 45 |
| NaClO浓度/mol·L-1 | 4.6 | 5.2 | 5.4 | 5.5 | 4.5 | 3.5 | 2 |
其原因为____________________________________________________________________。
（4）工业也常用电解法制备Na2FeO4，其原理为Fe+2OH-+2H2O电解FeO42-+3H2↑。请用下列材料设计电解池并在答题卡的方框内画出该装置。
可选材料：铁片、铜片、碳棒、浓NaOH溶液、浓HCl等
其阳极反应式为：________________________________。
2C(g)+xD(g)，经过5 min后达到化学平衡，此时生成2 molC。又知在此时D的平均速率为0．15 mol·L-1·min-1。甲醇可作为燃料电池的原料。以CH4和H2O为原料，通过下列反应来制备甲醇。
I：CH4(g)+H2O(g)
CO(g)+3H2(g) △H=+206.0kJ?molˉ1
II：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H=－129.0kJ?molˉ1
（1）CH4(g)与H2O(g)反应生成CH3OH(g)和H2(g)的热化学方程式为 。
（2）将1.0mol CH4和1.0mol H2O(g)通入容积为100 L的反应室，在一定条件下发生反应I，测得在一定的压强下CH4的转化率与温度的关系如图。
①假设100℃时达到平衡所需构时间为5min，则用H2表示该反应的平均反应速率为 。
②1000C时反应I的平衡常数为 。
（3）在压强为0.1 MPa、温度为300℃条件下，将a molCO与2a mol H2的混合气体在催化剂作用下发生反应II生成甲醇，平衡后将容器舶容积压缩到原来的1/2，其他条件不变，对平衡体系产生的影响是 （填字母序号）。
| A．平衡常数K增大 | B．正反应速率加快，逆反应速率减慢 |
| C．CH3OH的物质的量增加 | D．重新平衡c(H2)/c(CH3OH)减小 |
