题目内容
2013年12月2日，我国在西昌卫星发射中心用“长征三号甲”运载火箭将“嫦娥三号”探月卫星成功送入太空，进一步向广寒宫探索。“长征三号甲”是三级液体助推火箭，一、二级为常规燃料，常规燃料通常指以肼（N2H4）为燃料，以二氧化氮做氧化剂。
Ⅰ．常规燃料通常指以肼（N2H4）为燃料，以二氧化氮做氧化剂。但有人认为若用氟气代替二氧化氮作氧化剂，反应释放的能量更大（两者反应生成氮气和氟化氢气体）。
已知：N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g) △H = －543kJ·mol－1
H2(g)+ F2(g) = HF(g) △H = －269kJ·mol－1
H2(g)+ O2(g) = H2O(g) △H = －242kJ·mol－1
请写出肼和氟气反应的热化学方程式：_____________________________。
Ⅱ．氧化剂二氧化氮可由NO和 O2生成，已知在2 L密闭容器内，800 ℃时反应：
2NO(g)＋O2(g)
2NO2(g) ΔH 的体系中，n(NO)随时间的变化如表：
| 时间(s) | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| n(NO)(mol) | 0.200 | 0.100 | 0.080 | 0.050 | 0.050 | 0.050 |
| n(O2)(mol) | 0.100 | 0.050 | 0.040 | 0.025 | 0.025 | 0.025 |
(1) 已知：K800℃>K1000℃，则该反应的ΔH ______0（填“大于”或“小于”），用O2表示从0～2 s内该反应的平均速率为__________。
（2)能说明该反应已达到平衡状态的是________。
a．容器内颜色保持不变 b． 2v逆(NO)＝v正(O2)
c．容器内压强保持不变 d．容器内密度保持不变
（3）为使该反应的速率增大，提高NO的转化率，且平衡向正反应方向移动应采取的措施有 。
（4）在上述条件下，计算通入2 mol NO和1 mol O2的平衡常数K＝______________。
（5）在上述条件下，若开始通入的是0.2 mol NO2气体，达到化学平衡时，则NO2的转化率为 。
Ⅰ．N2H4(g)+2F2(g)=N2(g)+4HF(g) △H=－1135kJ·mol－1 （2分）
Ⅱ．(1) 小于（2分） 0.015 mol·L－1·s－1 （2分）
（2) a 、c （2分） （3）通入氧气、增大压强（2分）
（4）720 （2分） （5）25%（2分）
解析试题分析：Ⅰ．由N2H4（g）+O2（g）=N2（g）+2H2O（g）；△H=-543kJ?mol-1①H2(g)+ F2(g) = HF(g) △H = －269kJ·mol－1②
H2(g)+ O2(g) = H2O(g) △H = －242kJ·mol－1③
利用盖斯定律可知①+②×4-③×2可得反应N2H4（g）+2F2（g）=N2（g）+4HF（g），
该反应的△H=（-543kJ?mol-1）+4×（-269kJ?mol-1）-2×（-242kJ?mol-1）=-1135kJ?mol-1，
故答案为：N2H4（g）+2F2（g）=N2（g）+4HF（g）△H=-1135kJ?mol-1
Ⅱ．(1) 化学平衡常数，是指在一定温度下，可逆反应都达到平衡时各生成物浓度的化学计量数次幂的乘积除以各反应物浓度的化学计量数次幂的乘积所得的比值，据此书写；K800℃>K1000℃，说明升高温度平衡向逆反应移动，故正反应是放热反应；v(O2)=（0.100－0.040）mol/2L×2 s＝0.015 mol·L－1·s－1
（2)a．容器内颜色保持不变 ，说明二氧化氮的浓度保持一个定值，反应达到平衡状态，正确；
B．2v逆(NO)＝v正(O2)，v(NO)与v(O2)的速率比不等于方程式前面的系数，不能判断是否达到平衡，错误．
c．反应是气体压强减小的反应，平衡状态容器内压强保持不变，说明反应达到平衡，正确；
d．由于气体的质量不变，气体的体积不变，则无论是否达到平衡状态，都存在气体的密度保持不变的特征，不能判断是否达到平衡，错误。
（3）根据外界条件对反应速率与平衡的移动分析解答。
（4）平衡常数K，只和温度有关，所以通入2 mol NO和1 mol O2的平衡常数K和表格中的平衡常数相同。
2NO(g) ＋ O2(g) 2NO2(g)
初始（mol） 0.200 0.100 0
变化（mol） 0.150 0.075 0.150
平衡（mol） 0.050 0.025 0.150
浓度（mol/L） 0.025 0.0125 0.0750
K＝
＝
＝720
（5）在上述条件下，若开始通入的是0.2molNO2气体，和开始通入0.200molNO和0.100molO2等效，所以达到平衡状态时NO2浓度是0.0750mol/L，初始浓度是0.100mol/L，所以反应了0.0250mol/L，即NO2转化率是25%。
考点：考查化学平衡，盖斯定律。
阅读快车系列答案CH4(g)＋2NO2(g)
N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－867 kJ·mol－1。该反应可用于消除氮氧化物的污染。在130 ℃和180 ℃时，分别将0.50 mol CH4和a mol NO2充入1 L的密闭容器中发生反应，测得有关数据如下表：
| 实验 编号 | 温度 | 时间/min | 0 | 10 | 20 | 40 | 50 |
| 1 | 130 ℃ | n(CH4)/mol | 0.50 | 0.35 | 0.25 | 0.10 | 0.10 |
| 2 | 180 ℃ | n(CH4)/mol | 0.50 | 0.30 | 0.18 | | 0.15 |
(1)开展实验1和实验2的目的是______________________________。
(2)180 ℃时，反应到40 min，体系________(填“是”或“否”)达到平衡状态，理由是__________________________；
CH4的平衡转化率为________。
(3)已知130 ℃时该反应的化学平衡常数为6.4，试计算a的值。(写出计算过程)
(4)一定条件下，反应时间t与转化率α(NO2)的关系如图所示，请在图像中画出180 ℃时，压强为p2(设压强p2>p1)的变化曲线，并做必要的标注。
(5)根据已知求算：ΔH2＝________。
CH4(g)＋4NO2(g)
4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH1＝－574 kJ·mol－1CH4(g)＋4NO(g)
2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH2 “温室效应”是哥本哈根气候变化大会研究的环境问题之一。CO2是目前大气中含量最高的一种温室气体。因此，控制和治理CO2是解决“温室效应”的有效途径。
（1）下列措施中，有利于降低大气中CO2浓度的有 （填字母）。
A．采用节能技术，减少化石燃料的用量
B．鼓励乘坐公交车出行，倡导低碳生活
C．利用太阳能、风能等新型能源替代化石燃料
（2）一种途径是将CO2转化成有机物实现碳循环。如：
2CO2（g）+2H2O（l）＝C2H4（g）+3O2（g） △Hl="+1411.0" kJ／mol
2CO2（g）+3H2O（l）＝C2H5OH（l）+3O2（g） △H2="+1366.8" kJ／mol
则由乙烯水化制乙醇的热化学方程式是 。
（3）在一定条件下，6H2（g）+2CO2（g）
CH3CH2OH（g）+3H2O（g）。
| 温度（K） CO2转化率（%） n（H2）/n（CO2） | 500 | 600 | 700 | 800 |
| 1.5 | 45 | 33 | 20 | 12 |
| 2 | 60 | 43 | 28 | 15 |
| 3 | 83 | 62 | 37 | 22 |
根据上表中数据分析：
①温度一定时，提高氢碳比[
]，CO2的转化率 （填“增大”“减小”或“不变”）。②该反应的正反应为 （填“吸”或“放”）热反应。
（4）下图是乙醇燃料电池（电解质溶液为KOH溶液）的结构示意图，则b处通入的是 （填“乙醇”或“氧气”），a处发生的电极反应是 。
氮是地球上含量最丰富的一种元素，氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用。请回答下列问题：
（1）右图是1 mol NO2和1mol CO反应生成CO2和NO过程中能量变化示意图，请写出NO2和CO反应的热化学方程式 。
（2）在0.5L的密闭容器中，一定量的氮气和氢气进行如下化学反应：N2(g)+3H2(g) 
2NH3(g)△H<0其化学平衡常数K与温度t的关系如右表：请完成下列问题；
| t/℃ | 200 | 300 | 400 |
| K | K1 | K2 | 0.5 |
①试比较K1、K2的大小，K1____K2（填写“>”、“=”或“<”）
②下列各项能作为判断该反应达到化学平衡状态的依据是____一（填序号字母）
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
③400℃时，反应2NH3(g)
N2(g)+3H2(g)的化学平衡常数的值为 。当测得NH3和N2、H2的物质的量分别为3mol和2mol、1mol时，则该反应的v（N2）正 __ v（N2）逆（填写“>”、“=”或“<”=） 
2NH3 △H ="-92.4" kJ/mol,开始他们将N2和H2混合气体20mol (体积比1：1)充入5L合成塔中.反应前压强为P0,反应过程中压强用P表示，反应过程中P/P0与时间t的关系如图所示。请回答下列问题：
CH3OH(g)。图1表示反应中的能量变化；图2表示一定温度下，在体积为1L的密闭容器中加入2mol H2和一定量的CO后，CO和CH3OH(g)的浓度随时间变化。
CH3OH(g)的化学平衡常数为 。达到平衡后若保持其它条件不变，将容器体积压缩为0.5L，则平衡 移动 (填“正向”、“逆向”或“不”)。雾霾已经严重影响我们的生存环境。火力发电厂释放出大量的氮氧化物（NOx）、二氧化硫和二氧化碳等气体会造成环境污染。
图22-1 图22-2 图22-3
（1）利用甲烷催化还原NOx：
①CH4(g) + 4NO2(g) =" 4NO(g)" + CO2(g) + 2H2O(g) △H1=-574kJ?mol-1
②CH4(g) + 4NO(g) = 2N2(g) + CO2(g) + 2H2O(g) △H2=-1160kJ?mol-1
甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式为 。
（2）将CO2转化为甲醇的热化学方程式为：
CO2(g) + 3H2(g) = CH3OH(g) + H2O(g) △H3
①取五份等体积CO2和H2的混合气体（物质的量之比均为1∶3），分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中，发生上述反应，反应相同时间后，测得甲醇的体积分数φ(CH3OH) 与反应温度T的关系曲线（见图22-1），则上述CO2转化为甲醇反应的△H3 0（填“＞”、“＜”或“=”）。
②在一恒温恒容密闭容器中充入1mol CO2和3mol H2，进行上述反应。测得CO2和CH3OH（g）的浓度随时间变化如图22-2所示。
下列说法正确的是 （填字母代号）。
| A．第10min后，向该容器中再充入1molCO2和3molH2，则再次达到平衡时c(CH3OH) ="1.5" mol/L |
| B．达到平衡时，氢气的转化率为0.75 |
| C．0～10分钟内，氢气的平均反应速率为0.075mol/（L?min） |
| D．该温度下，反应的平衡常数的值为3/16 |
（3）某种脱硫工艺中将烟气经处理后，与一定量的氨气、空气反应，生成硫酸铵和硝酸铵的混合物作为副产品化肥。设烟气中的SO2、NO2的物质的量之比为1∶1，则该反应的化学方程为 。
（4）电化学降解NO3- 的原理如题22-3图所示。
①电源正极为 (填“A”或“B”)，阴极反应式为 。
②若电解过程中转移了1mol电子，则膜两侧电解液的质量变化差(△m左－△m右)为 g。