题目内容

硫元素的化合物在生产、生活中有着广泛的应用。
（1）400℃，1.01× Pa下，容积为1．0L的密闭容器中充入0.5molSO2, (g)和0.3 molO2 (g)，发生反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) △H＝－198kJ/mol。反应中n(SO3)和n(O2)随时间变化的关系如右图所示。反应的平衡常数K＝_______；0到10 min内用SO2表示的平均反应速率_________。根据图中信息，判断下列叙述中正确的是_____（填序号）。

A．a点时刻的正反应速率比b点时刻的大 
B．c点时刻反应达到平衡状态 
C．d点和e点时刻的c(O2)相同 
D．若5 00℃，1.01×105Pa下，反应达到平衡时，n( SO3) 比图中e点时刻的值大 
（2）用NaOH溶液吸收工业废气中的SO2，当吸收液失去吸收能力时，25℃时测得溶液的pH=5.6，溶液中Na＋,H＋, HSO3－,SO32－离子的浓度由大到小的顺序是__________________。
（3）可通过电解法使（2）中的吸收液再生而循环利用（电极均为石墨电极），其工作示意图如下：

HSO3－在阳极室反应的电极反应式为________________________，阴极室的产物_________________。

（共12分）（1）（6分）160 （mol·L-1）-1（2分）； 0.04 mol·L-1·min-1（2分）；AC（2分）
（2）（2分）c(Na+)＞c(HSO3-)＞c(H+)＞c(SO32-)
（3）（4分）HSO3-+H2O－2e－＝SO42-+3H+（2分）   H2、NaOH（2分）

解析试题分析：（1）根据图像可知，反应进行到10min时反应达到平衡状态，平衡时三氧化硫的物质的量是0.4mol，其浓度是0.4mol/L，则
2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)
起始浓度（mol/L）   0.5      0.3       0
转化浓度（mol/L）   0.4     0.2        0.4
转化浓度（mol/L）   0.1     0.1        0.4
所以该反应的平衡常数K＝＝＝160
0到10 min内用SO2表示的平均反应速率0.4mol/L÷10min＝0.04 mol·L-1·min-1。
A、a点时刻反应物的浓度大于b点时刻反应物的浓度，所以a点时刻的正反应速率比b点时刻的大，A正确；
B、c点时刻正逆反应速率不相等，所以反应没有达到平衡状态，B不正确；
C、d点和e点时刻的平衡状态都是相同的，所以c(O2)相同，C正确；
D、正方应是放热反应，所以升高温度平衡向逆反应方向移动，所以若5 00℃，1.01×105Pa下，反应达到平衡时，n( SO3) 比图中e点时刻的值小，D不正确，答案选AC。
（2）当吸收液失去吸收能力时，反应中生成亚硫酸氢钠。25℃时测得溶液的pH＝5.6，这说明HSO3－的电离程度大于HSO3－的水解程度，所以溶液中Na＋,H＋, HSO3－,SO32－离子的浓度由大到小的顺序是c(Na+)＞c(HSO3-)＞c(H+)＞c(SO32-)。
（3）电解池阳极失去电子，发生氧化反应。阴极得到电子，发生还原反应。所以HSO3－在阳极室反应的电极反应式为HSO3-+H2O－2e－＝SO42-+3H+。阴极是溶液中的氢离子得到电子，生成氢气，同时破坏阴极周围水的电离平衡，所以阴极产物是氢气和氢氧化钠。
考点：考查电离平衡常数和反应速率的有关计算；平衡状态以及外界条件对平衡状态的影响；溶液中离子浓度大小比较以及电化学原理的有关判断和应用等

练习册系列答案
相关题目

在一个容积固定的反应器中，有一可左右滑动的密封隔板，左、右两侧分别进行如下可逆反应：2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)；
3Fe(s)＋4H2O(g) Fe3O4(g)＋4H2(g)。左侧中加入SO2、O2、SO3的物质的量分别为x mol、3.25mol、1mol；右侧中加入9 mol的水蒸气和适量的铁粉（忽略铁粉对容器体积的影响）。

当x在一定范围内变化时，均可以通过调节反应器的温度，使两侧反应都达到平衡，并且隔板恰好处于反应器位置2处。请填写以下空白：
（1）若x＝1.5，则左侧反应在起始时向__________（填“正反应”或“逆反应”）方向进行。欲使反应维持向该方向进行，则x的取值范围是________________。
（2）若x＝2，则左侧反应在起始时向__________（填“正反应”或“逆反应”）方向进行，平衡时混合气中SO2所占的体积分数为_________。

合成氨的流程示意图如下：

回答下列问题：
(1)工业合成氨的原料是氮气和氢气。氮气是从空气中分离出来的，通常使用的两种分离方法是____________、____________；氢气的来源是水和碳氢化合物，写出分别采用煤和天然气为原料制取氢气的化学方程式________________________，__________________________。
(2)设备A中含有电加热器，触媒和热交换器，设备A的名称是________，其中发生的化学反应方程式为__________________________。
(3)设备B的名称为________，其中m和n是两个通水口，入水口是________(填“m”或“n”)。不宜从相反方向通水的原因是________________________________________。
(4)设备C的作用是____________________________________________。
(5)在原料气制备过程中混有的CO对催化剂有毒害作用，欲除去原料气中的CO，可通过如下反应来实现：
CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)
已知1 000 K时该反应的平衡常数K＝0.627，若要使CO的转化率超过90%，则起始物中c(H2O)∶c(CO)不低于________。

某课外兴趣小组对H2O2的分解速率做了如下实验探究。
⑴ 下表是该小组研究影响过氧化氢（H2O2）分解速率的因素时采集的一组数据：
用10mL H2O2制取150mLO2所需的时间（秒）

① 该小组在设计方案时，考虑了浓度、a:    、b:     等因素对过氧化氢分解速率的影响。
② 从上述影响H2O2分解速率的因素a和b中任选一个，说明该因素对该反应速率的影响：
                                                                            。
⑵ 将质量相同但聚集状态不同的MnO2分别加入到5mL 5%的双氧水中，并用带火星的木
条测试。测定结果如下：

催化剂（MnO2）
操作情况
观察结果
反应完成所需的时间
粉末状
混合不振荡
剧烈反应，带火星的木条复燃
3.5分钟
块状
反应较慢，火星红亮但木条未复燃
30分钟
 
① 写出H2O2发生的化学反应方程式 _______________                  ______。
② 实验结果说明催化剂作用的大小与________           _________有关。


碳、氮和铝的单质及其化合物在工农业生产和生活中有重要的作用。
（1）真空碳热还原—氯化法可实现由铝矿制备金属铝，其相关的热化学方程式如下：
2Al2O3(s)＋2AlCl3(g)＋6C(s)=6AlCl(g)＋6CO(g)   △H＝a kJ·mol－1
3AlCl(g) ＝2Al(l)＋AlCl3(g)                    △H＝b kJ·mol－1
反应Al2O3(s)＋3C(s)＝2Al(l)＋3CO(g)的△H=      kJ·mol－1（用含a、b的代数式表示）；
（2）用活性炭还原法可以处理氮氧化物。某研究小组向某密闭容器中加入一定量的活性炭和NO，发生反应C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)  △H="Q" kJ·mol－1在T1℃时，反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下：

          时间（mol/L）
浓度（mol/L）
 0
10
20
30
40
50
NO
1.00
0.68
0.50
0.50
0.60
0.60
N2
0
0.16
0.25
0.25
0.30
0.30
CO2
0
0.16
0.25
0.25
0.30
0.30
①0～10min内，NO的平均反应速率v(NO)＝       ，T1℃时，该反应的平衡常数K＝      ；
②30min后，只改变某一条件，反应重新达到平衡，根据上表中的数据判断改变的条件可能是      （填字母编号）。
a．通入一定量的NO            b．加入一定量的活性炭
c．加入合适的催化剂           d．适当缩小容器的体积   
③若30min后升高温度至T2℃，达到平衡时，容器中NO、N2、CO2的浓度之比为3：1：1，则Q        0（填“>”或“<”）。
④在恒容条件下，能判断该反应一定达到化学平衡状态的依据是     （填选项编号）。
a．单位时间内生成2n mol NO(g)的同时消耗n mol CO2(g) 
b．反应体系的温度不再发生改变
c．混合气体的密度不再发生改变                
d．反应体系的压强不再发生改变
（3）铝电池性能优越，Al—Ag2O电池可用作水下动力电源，其原理如下图所示：
           
请写出该电池正极反应式          ；常温下，用该化学电源和惰性电极电解300ml硫酸铜溶液（过量），消耗27mg Al，则电解后溶液的pH＝     （不考虑溶液体积的变化）。

在1大气压390℃时，可逆反应： 2NO2        2NO+O2达到平衡，此时平衡混合气体的密度是相同条件下H2密度的19.6倍，求NO2的分解率。

甲醇被称为2l世纪的新型燃料，工业上通过下列反应Ⅰ和Ⅱ，用CH4和H2O为原料来制备甲醇：
CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)……Ⅰ   CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ……Ⅱ。
（1）将1.0 mol CH4和2.0 mol H2O(g)通入容积为100L反应室，在一定条件下发生反应I，CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如图。

①已知100℃时达到平衡所需的时间为5min，则用H2表示的平均反应速率为          。
②图中的P1    P2（填“<”、“>”或“=”），100℃时平衡常数的值为           。
（2）在压强为0.1 MPa条件下, 将a mol CO与 3a mol H2的混合气体在催化剂作用下，自发反应Ⅱ，生成甲醇。
③该反应的△H    0；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1mol CO和3mol H2
④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设计表中。
实验编号
T(℃)
n(CO)/n(H2)
P（Mpa）
i
150
1/3
0.1
ii
 
 
5
iii
350
 
5
 
a．请在上表空格中填入剩余的实验条件数据。
b．根据反应Ⅱ的特点，在给出的坐标图中，补画出在5MPa条件下CO的转化率随温度变化的趋势曲线示意图，并标明压强。

工业上“固定”和利用CO2能有效地减轻“温室’效应。有一种用CO2生产甲醇燃料的方法：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH =－49.0 kJ·mol－1
（1）在相同温度和容积不变时，能说明该反应已达平衡状态的是　   

A．n(CO2)∶n(H2)∶n(CH3OH)∶n(H2O)＝1∶3∶1∶1
B．容器内压强保持不变
C．H2的消耗速率与CH3OH的消耗速率之比为3∶1
D．容器内的密度保持不变
（2）一定温度时将6 mol CO2和8 mol H2充入2L的密闭容器中，测得H2的物质的量随时间变化如图所示(实线)。图中数据a(1，6)代表的意思是：在1 min时H2的物质的量是6 mol。

① a点正反应速率　　逆反应速率(填“大于”、“等于”或“小于”)。
② 仅改变某一实验条件时，测得H2的物质的量随时间变化如图中虚线所示，曲线Ⅰ对应的实验条件改变是　      ，曲线Ⅱ对应的实验条件改变是　  　 　。
③ 在题给图中绘出加入催化剂对应的曲线。
④ 结合图给实线的数据，计算该温度时反应的化学平衡常数。（写出计算过程）
（3）甲醇可用以制燃料电池，常用KOH作电解质溶液，负极的电极反应式为：       。

某化学实验小组的同学用下列仪器组装两套完全相同的装置定量探究浓度对反应速率的影响。

（1）为达到本实验目的其装置连接顺序为：a连________，________连________.
（2）连接好装置后的下一步操作是            
（3）锥形瓶中发生反应的离子方程式为                       
（4）两套装置的分液漏斗所装的试剂分别为1mol/L硫酸和4mol/L硫酸,该小组同学要测定并记录的数据如下表：

加入的试剂
H2的体积（相同条件下）
反应时间
反应速率
1mol/L硫酸酸
10mL
t1
v1
4mol/L硫酸
10mL
t2
v2
该小组同学通过实验得到的结果是：v1 小于v2，其定量依据是_______________________.
（5）另有一组同学测定了每隔一分钟，锥形瓶中硫酸的浓度，记录结果如下：

请在给定的坐标图中作出v(H2)-t的图像.

请解释0到4mim时该化学反应速率随时间变化的原因：                                          .
（6）除上述实验方案可定量测定该反应的化学反应速率外，还可能有的实验测定方案有：                      （任写一种）.

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