题目内容
某工厂以天然气、水蒸气和空气为原料和能源合成氨的流程如右图：
该流程中外热式一级烃转化器系指以 CH4为燃料在烃气转化器外面加热使之维持 8000C高温的工业装置。内热式一级烃气转化器系指以H2在装置内燃烧为能量维护一级烃气转化器所生成的CO与H2O(g)反应生成CO2和H2所需10000C高温的装置。在编号为i－v的反应器中发生如下反应：
| A．CH4+2O2＝CO2 +2H2O | B．CH4+H2O(g)＝CO +3H2 |
| C．2CH4+3H2O(g)＝CO + CO2 +7H2 | D．K2CO3+CO2 +H2O＝2KHCO3 |
CO2 + H2ΔH＜0 F．2H2 +O2＝2H2O（1）反应A发生在编号为______的反应器中，它的作用是_______________________________。
（2）反应F发生在编号为____________的反应器中。
（3）反应D的作用是____________。
（4）属于制备合成氨原料气的反应有______(填化学方程式编号）。
（5）为什么转化反应要分两步——第一步在4000C时进行,第二步在200 0C时进行？
________________________________________________________________________________。
（1） ⅰ 2分 该反应放出的热量使反应C在800℃下进行 2分 （2） ⅱ 2分
（3） 除去混合气体中的CO2 2分 （4） B、C、E 3分
（5） 400℃时能加快反应E的速率,缩短达到平衡所需要的时间 2分；又因该反应是放热反应,故在200℃时有利于提高CO的转化率 2分
解析试题分析：（1）由于外热式一级烃转化器系指以 CH4为燃料在烃气转化器外面加热使之维持 8000C高温的工业装置，即容器ⅰ中是以甲烷燃烧为提供能量的装置，所以反应A发生容器ⅰ中，其作用是该反应放出的热量使反应C在800℃下进行。
（2）由于内热式一级烃气转化器系指以H2在装置内燃烧为能量维护一级烃气转化器所生成的CO与H2O(g)反应生成CO2和H2所需10000C高温的装置，即该装置是以氢气燃烧提供能量，所以反应F发生在容器ⅱ中。
（3）由于碳酸钾可以吸收CO2，因此反应D的作用是除去混合气体中的CO2。
（4）合成氨需要的原料是氢气与氨气，而反应B、C、E中均有氢气生成，所以属于制备合成氨原料气的反应有B、C、E。
（5）由于温度高反应速率快，到达平衡的时间少。所以分两步进行的原因是400℃时能加快反应E的速率,缩短达到平衡所需要的时间；又因该反应是放热反应，降低温度有利于平衡向正反应方向进行，故在200℃时有利于提高CO的转化率。
考点：考查外界条件对反应速率与平衡状态的影响、合成氨工业氢气制备流出的有关判断
xC（g）＋2D（g），经5min后，测得D的浓度为0.5mol/L，c（A）∶c（B）＝3∶5，C的平均反应速率为0.1mol/（L·min）。求：将一定量纯净的氨基甲酸铵固体置于特制的密闭真空容器中（假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计），在恒定温度下使其达到分解平衡：NH2COONH4（s） 
2NH3（g）＋CO2（g）
实验测得不同温度下的平衡数据列于下表：
| 温度/℃ | 15.0 | 20.0 | 25.0 | 30.0 | 35.0 |
| 平衡总压 强/kPa | 5.7 | 8.3 | 12.0 | 17.1 | 24.0 |
| 平衡气体总浓度/mol· L－1 | 2.4× 10－3 | 3.4× 10－3 | 4.8× 10－3 | 6.8× 10－3 | 9.4× 10－3 |
（1）可以判断该分解反应已经达到平衡的是________。
A．2v（NH3）＝v（CO2）
B．密闭容器中总压强不变
C．密闭容器中混合气体的密度不变
D．密闭容器中氨气的体积分数不变
（2）根据表中数据，列式计算25.0 ℃时的分解反应平衡常数：_______________。
（3）取一定量的氨基甲酸铵固体放在一个带活塞的密闭真空容器中，在25.0 ℃下达到分解平衡。若在恒温下压缩容器体积，氨基甲酸铵固体的质量将________（填“增加”、“减少”或“不变”）。
Fe(s)＋CO2(g) ΔH＞0。已知在1 100 ℃时，该反应的化学平衡常数K=0.263。
CH3OH(g)+H2O(g) ΔH＝－49.0 kJ·mol-1，现向体积为1 L的密闭容器中，充入1 mol CO2和3 mol H2，反应过程中测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间的变化如图所示。
增大的是 (填符号)。(1)在100 ℃恒温条件下将0.100 mol的N2O4充入体积为1 L的真空密闭容器中，发生反应：N2O4(g)
2NO2(g) ΔH＞0。隔一定时间对该容器内的物质进行分析，得到如下数据：
| t/s c/(mol·L－1) | 0 | 20 | 40 | 60 | 80 | 100 |
| c(N2O4)/(mol·L－1) | 0.100 | a | 0.5b | 0.4b | | |
| c(NO2)/(mol·L－1) | 0 | 0.060 | b | c1 | c2 | c3 |
请回答下列问题：
①表中a＝________，在0～20 s内N2O4的平均反应速率为_______mol·(L·s)－1。
②已知100 ℃时该反应的平衡常数为0.36，则表中b、c1、c2的大小关系为________，c3＝________mol·L－1，达到平衡时N2O4的转化率为________________________________。
(2)室温下，把SiO2细粉放入蒸馏水中，不断搅拌，能形成H4SiO4溶液，反应原理如下：
SiO2(s)＋2H2O(l)??H4SiO4(aq) ΔH
①写出该反应的化学平衡常数K的表达式：____________________________。
②实际上，在地球的深处，由于压强很大，固体、液体都会受到影响。在一定温度下，在10 000 m以下的地球深处，上述反应的方向是________(填“正方向”、“逆方向”或“不移动”)，理由是_______________________________。
25 ℃时，在体积为2 L的密闭容器中，气态A、B、C的物质的量n随时间t的变化如图1所示，已知达到平衡后，降低温度，A的转化率将增大。
| t2～t3 | t4～t5 | t5～t6 | t7～t8 |
| K1 | K2 | K3 | K4 |
(1)根据图1数据，写出该反应的化学方程式：__________________。此反应的平衡常数表达式K＝___，从反应开始到第一次平衡时的平均速率v(A)为___。
(2)在5～7 min内，若K值不变，则此处曲线变化的原因是__________。
(3)如图2表示此反应的反应速率v和时间t的关系图，各阶段的平衡常数如表所示。K1、K2、K3、K4之间的关系为________(用“>”、“<”或“＝”连接)。A的转化率最大的一段时间是________。
b．
c．
d．HI
的物质的量随时间的变化如图所示。0~2min内的平均反应速率
_________。
b．
c．
d．
一定温度下，在2L密闭容器中NO2和O2可发生下列反应： 4NO2(g)+O2(g)
2N2O5(g)+5286 kJ已知体系中n(NO2)随时间变化如下表：
| t(s) | 0 | 500 | 1000 | 1500 |
| n(NO2)(mol) | 20 | 13.96 | 10.08 | 10.08 |
（1）能说明该反应已达到平衡状态的是 。
A．v（NO2）=4v（O2） B．容器内压强保持不变
C．v逆（N2O5）=2v正（O2） D．容器内密度保持不变
（2）反应达到平衡后，NO2的转化率为 ，此 时若再通入一定量氮气，则NO2的转化率将 (填“增大”、“减小”、“不变”)。
（3）图中能表示N2O5的浓度变化的曲线是 ，用O2表示从0~500s内该反应的平均速率v= 。
（4）能使该反应的反应速率增大，且平衡向正应方向移动的是 。
A．及时分离出NO2气体 B．适当升高温度
C．增大O2的浓度 D．选择高效催化剂
某小组利用H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液反应来探究“外界条件对化学反应速率的影响”。实验时，先分别量取两种溶液，然后倒入试管中迅速振荡混合均匀，开始计时，通过测定褪色所需时间来判断反应的快慢。该小组设计了如下方案：
| 实验编号 | H2C2O4溶液 | 酸性KMnO4溶液 | 温度 | ||
| 浓度(mol·L－1) | 体积(mL) | 浓度(mol·L－1) | 体积 (mL) | ||
| ① | 0.10 | 2.0 | 0.010 | 4.0 | 25 |
| ② | 0.20 | 2.0 | 0.010 | 4.0 | 25 |
| ③ | 0.20 | 2.0 | 0.010 | 4.0 | 50 |
（1）已知反应后H2C2O4转化为CO2逸出，KMnO4转化为MnSO4，每消耗1molH2C2O4转移_______mol电子。为了观察到紫色褪去，H2C2O4与KMnO4初始的物质的量需要满足的关系为n(H2C2O4)∶n(KMnO4)≥______。
（2）探究温度对化学反应速率影响的实验编号是________(填编号，下同)，可探究反应物浓度对化学反应速率影响的实验编号是________。
（3）实验①测得KMnO4溶液的褪色时间为40s，忽略混合前后溶液体积的微小变化，这段时间内平均反应速率v(KMnO4)＝________mol·L－1·min－1。
（4）已知实验③中c(MnO4-)～反应时间t的变化曲线如下图。若保持其他条件不变，请在图中画出实验②中c(MnO4-)～t的变化曲线示意图。
