题目内容

氨有着广泛的用途，可用于化肥、硝酸、合成纤维等工业生产。
（1）根据最新“人工固氮”的研究报道，在常温、常压、光照条件下，N2在催化剂（掺有少量Fe2O3的TiO2）表面与水发生反应可生成氨气：

该反应在固定体积的密闭容器中进行，有关说法正确的是_____________（填序号字母）。
A．反应处于平衡状态时，
B．反应达到平衡后，
C．体系的总压强不变，说明反应已达平衡
D．混合气体的密度保持不变，说明反应已达平衡
（2）液氨作为一种潜在的清洁汽车燃料已越来越被研究人员重视。它在安全性、价格等方面较化石燃料和氢燃料有着较大的优势。氨在燃烧试验机中相关的反应有：
   ①
 ②
   ③
请写出上述三个反应中、、三者之间关系的表达式，＝_________。
（3）工业制硝酸的主要反应是： ＝
①升高温度，反应的K值减小，则Q______（填“>”、“<”或“＝”）0。
②若反应起始的物质的量相同，下列关系图错误的是________（填序号）。

③在容积固定的密闭容器中发生上述反应，容器内部分物质的浓度如下表：
时间/浓度








起始
4.0
5.5
0
0
第2min
3.2
a
0.8
1.2
第4min
2.0
3.0
2.0
3.0
第6min
2.0
3.0
2.0
3.0
 
反应在第2 min到第4 min时，O2的平均反应速率为________。
反应在第2 min时改变了条件，改变的条件可能是______________________________。
该条件下，反应的平衡常数K＝________。
（1）CD（2分） 
（2）△H3＝（3△H1+2△H2）/5（2分）
（3）①<（2分）  ②AC（2分）
③0.75 mol·L－1·min－1（2分） 使用催化剂或升高温度（2分）  3.0（2分）

试题分析：（1）反应处于平衡状态时，体系中各组分的浓度不变，与c（NH3）·c（O2）和c（NO）·c（H2O）是否相等无关；反应达到平衡后，则一定有3v正（NH3）＝2v逆（H2O）；反应前后气体的物质的量不相等，总压不变，可说明反应已达平衡；反应达到平衡后，混合气体的质量保持不变，说明反应已达平衡。（2）第三个反应中无NO，①×3+②×2可消去NO，然后除以5就可由①②两式得到③式。即：△H3＝（3△H1+2△H2）/5。（3）①反应的K值减小，证明升温平衡逆向移动，因而正反应放热，Q<0。②温度升高，平衡逆向移动，NH3的含量增大，H2O的含量降低，A、C错误；压强增大，反应速率加快，平衡逆向移动，NO的含量降低，B正确；加入催化剂，反应速率加快，平衡不移动，D正确。③第2 min到第4 min，NH3的浓度变化了1.2 mol·L－1，因而O2的浓度变化了1.2mol·L－1 ×5÷4＝1.5 mol·L－1，其平均反应速率为0.75  mol·L－1·min－1。根据物质之间的浓度关系，不可能是加入了物质或减小了体积，但反应速率确实加快了，因而可能是使用了催化剂或升高了温度。由于第4 min到第6 min，反应混合物的浓度不再变化，因而已经达到平衡，将相关数据代入K＝，得K＝3。
练习册系列答案
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中国政府承诺,到2020年,单位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%～50%。
（1）有效减碳的手段之一是节能,下列制氢方法最节能的是　　　　。 
A.电解水制氢:2H2O2H2↑+O2↑
B.高温使水分解制氢:2H2O2H2↑+O2↑
C.太阳光催化分解水制氢:2H2O2H2↑+O2↑
D.天然气制氢:CH4+H2OCO+3H2
（2）CO2可转化成有机物实现碳循环。在体积为1 L的密闭容器中,充入1 mol CO2和3 mol H2,一定条件下反应:CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g）　ΔH="-49.0" kJ/mol,测得CO2和CH3OH（g）的浓度随时间变化如图所示。

①从3 min到9 min,v（H2）=　　　　mol/（L·min）。 
②能说明上述反应达到平衡状态的是　　　　（填编号）。 
A.反应中CO2与CH3OH的物质的量浓度之比为1∶1（即图中交叉点）
B.混合气体的密度不随时间的变化而变化
C.单位时间内消耗3 mol H2,同时生成1 mol H2O
D.CO2的体积分数在混合气体中保持不变
（3）工业上,CH3OH也可由CO和H2合成。参考合成反应CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）的平衡常数:
温度/℃
0
100
200
300
400
平衡常数
667
13
1.9×1
2.4×1
1×1
 
下列说法正确的是　　　　。 
A.该反应正反应是放热反应
B.该反应在升高温度时,CH3OH（g）的体积分数减小,说明v正（CH3OH）减小,v逆（CH3OH）增大
C.在T ℃时,1 L密闭容器中,投入0.1 mol CO和0.2 mol H2,达到平衡时,CO转化率为50%,则此时的平衡常数为100
D.工业上采用稍高的压强（5 Mpa）和250 ℃,是因为此条件下,原料气转化率最高
我国是个钢铁大国,钢铁产量为世界第一,高炉炼铁是最为普遍的炼铁方法。
I.已知反应 Fe2O3(s)+ CO(g)Fe(s)+ CO2(g) ΔH＝-23.5 kJ·mol-1，该反应在
1000℃的平衡常数等于4。在一个容积为10L的密闭容器中,1000℃时加入Fe、Fe2O3、CO、CO2各1. 0mol,反应经过l0min后达到平衡。
（1）CO的平衡转化率=____________
（2）欲提高CO的平衡转化率,促进Fe2O3的转化,可采取的措施是________
a．提高反应温度
b．增大反应体系的压强
c．选取合适的催化剂
d．及时吸收或移出部分CO2
e．粉碎矿石,使其与平衡混合气体充分接触
Ⅱ.高炉炼铁产生的废气中的CO可进行回收,使其在一定条件下和H2反应制备甲醇:
CO(g)+ 2H2(g)CH3OH(g)。请根据图示回答下列问题:

（1）从反应开始到平衡,用H2浓度变化表示平均反应速率v(H2)=________
（2）若在温度和容器相同的三个密闭容器中,按不同方式投入反应物,测得反应达到平衡吋的有关数据如下表：
容器
反应物投入的量
反应物的
转化率
CH3OH的浓度
能量变化
(Q1、Q2、Q3均大于0)
甲
1mol CO和2mol H2
α1
c1
放出Q1kJ热量
乙
1mol CH3OH
α2
c2
吸收Q2kJ热量
丙
2mol CO和4mol H2
α3
c3
放出Q3kJ热量
 
则下列关系正确的是________
A．c1=c2     B．2Q1=Q3   C．2α1=α3      D．α1+α2 =1
E．该反应若生成1mol CH3OH，则放出(Q1+Q2)kJ热量
Ⅲ．以甲烷为燃料的新型电池，其成本大大低于以氢为燃料的传统燃料电池，目前得到广泛的研究，如图是目前研究较多的一类固体氧化物燃料电池工作原理示意图。回答下列问题：

（1）B极上的电极反应式为                                            
（2）若用该燃料电池做电源，用石墨做电极电解100mL 1mol/L的硫酸铜溶液，当两极收集到的气体体积相等时，理论上消耗的甲烷的体积为            （标况下）。
键能是指断开1mol共价键吸收的能量或形成1mol共价键放出的能量，已知H－H键能为436kJ/mol，H－Cl键能为431kJ/mol，H2(g)＋Cl2(g)＝HCl(g) △H＝－akJ/mol则Cl－Cl键能为
A．(2a－426)kJ/molB．(426－a)kJ/mol
C．(426－2a)kJ/molD．(426＋a)kJ/mol
已知：①CO（g）＋O2（g）=CO2（g）　ΔH＝－283.0 kJ·mol－1
②H2（g）＋O2（g）=H2O（g） ΔH＝－241.8 kJ·mol－1
则CO（g）＋H2O（g）=H2（g）＋CO2（g）的ΔH为
A．+41.2 kJ?mol-1B．－41.2 kJ?mol-1C．+82.4kJ?mol-1D．－524.8 kJ?mol-1
氢氟酸（HF）是一种弱酸。25℃时，向20mL0.1mol/L氢氟酸中加入VmL 0.1mol/LNaOH溶液充分反应。已知：
HF（aq）＋OH－（aq）＝F－（aq）＋H2O（l）  △H＝－67.7kJ/mol
H＋（aq）＋OH－（aq）＝H2O（l）         △H＝－57.3kJ/mol
根据题意，下列判断或结论正确的是
A．氢氟酸的电离过程是吸热的
B．当V＝20时，溶液中：c（F－）＜c（Na＋）＝0.1mol/L
C．当V＜20时，溶液中离子浓度关系可能为：c（Na＋）＝c（F－）
D．当V＞20时，溶液中离子浓度关系一定为：c（Na＋）＞c（F－）＞c（OH－）＞c（H＋）
（Ⅰ）甲醇燃料电池（DNFC）被认为是21世纪电动汽车最佳候选动力源。
（1）25℃、101 kPa时，1 mol CH3OH完全燃烧生成稳定的氧化物放出热量726.51 kJ/mol，则甲醇燃烧的热化学方程式为:　　　　                                    　 。
（2）甲醇燃料电池的结构示意图如下。甲醇进入      极（填“正”或“负”），写出该极的电极反应式                       。

（Ⅱ）铅蓄电池是典型的可充型电池，它的正负极隔板是惰性材料，电池总反应式为：Pb＋PbO2＋4H＋＋2SO42－2PbSO4＋2H2O，请回答下列问题（不考虑氢、氧的氧化还原）：
（1）放电时：正极的电极反应式是                      电解液中H2SO4的浓度将变　　　 ；
（2）在完全放电耗尽PbO2和Pb时，若按右图连接，电解一段时间后，则在A电极上生成　　　　B电极上生成　　　     　。

 
下图是煤化工产业链的一部分，试运用所学知识，解决下列问题：

I．已知该产业链中某反应的平衡表常数达式为：K＝，它所对应反应的化学方程式为                                            。
II．二甲醚（CH3OCH3）在未来可能替代柴油和液化气作为洁净液体燃料使用，工业上以CO和H2为原料生产CH3OCH3。工业制备二甲醚在催化反应室中（压力2．0～10．0Mpa，温度230～280℃）进行下列反应：
①CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) △H1＝－90．7kJ·mol－1
②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g) △H2＝－23．5kJ·mol－1
③CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) △H3＝－41．2kJ·mol－1
（1）催化反应室中总反应的热化学方程式为                                         。
830℃时反应③的K＝1．0，则在催化反应室中反应③的K    1．0（填“＞”、“＜”或“＝”）。
（2）在某温度下，若反应①的起始浓度分别为：c(CO)＝1 mol/L，c(H2)＝2．4 mol/L，5 min后达到平衡，CO的转化率为50％，则5 min内CO的平均反应速率为      　     ；若反应物的起始浓度分别为：c(CO)＝4 mol/L，c(H2)＝a mol/L；达到平衡后，c(CH3OH)＝2 mol/L，a＝        mol/L。
（3）反应②在t℃时的平衡常数为400，此温度下，在0．5L的密闭容器中加入一定的甲醇，反应到某时刻测得各组分的物质的量浓度如下：
物质
CH3OH
CH3OCH3
H2O
c(mol/L)
0．8
1．24
1．24
 
①此时刻v正   v逆（填“大于”“小于”或“等于”
②平衡时二甲醚的物质的量浓度是                    。
以二甲醚、空气、KOH 溶液为原料，以石墨为电极可直接构成燃料电池，则该电池的负极反应式为                                              ；若以1．12L/min（标准状况）的速率向电池中通入二甲醚，用该电池电解500mL2mol/L CuSO4溶液，通电0．50 min后，计算理论上可析出金属铜的质量为                         
（1）已知：① TiO2(s)＋2Cl2(g)=TiCl4(l)＋O2(g)　ΔH＝＋140 kJ·mol－1
②2C(s)＋O2(g)=2CO(g)　ΔH＝－221 kJ·mol－1
写出TiO2和焦炭、氯气反应生成液态TiCl4和CO气体的热化学方程式：________________。
（2）有一类甲醇质子交换膜燃料电池，需将甲醇蒸气转化为氢气，两种反应原理是：
A．CH3OH(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋3H2(g)　ΔH＝＋49.0 kJ·mol－1
B．CH3OH(g)＋3/2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－676.7 kJ·mol－1
由上述方程式可知，CH3OH的标准燃烧热________(填“大于”“等于”“小于”或“不能确定”)－676.7 kJ·mol－1。已知水的气化热为44 kJ·mol－1，则氢气燃烧的热化学方程式为__________________________。

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