题目内容

合成氨技术的创立开辟了人工固氮的重要途径，其研究来自正确的理论指导，合成氨反应的平衡常数K值和温度的关系如下：

温 度（℃）
360
440
520
K值
0．036
0．010
0．0038
 
（1）①由上表数据可知该反应为放热反应，理由是                               。
② 理论上，为了增大平衡时H2的转化率，可采取的措施是         。（填序号）
a．增大压强              b．使用合适的催化剂
c．升高温度             d．及时分离出产物中的NH3
（2）原料气H2可通过反应 CH4(g) + H2O (g)CO(g) + 3H2(g) 获取，已知该反应中，当初始混合气中的  恒定时，温度、压强对平衡混合气CH4含量的影响如下图所示：

①图中，两条曲线表示压强的关系是：P1         P2（填“>”、“=”或“<”）。
②该反应为         反应（填“吸热”或“放热”）。
（3）原料气H2还可通过反应CO(g) + H2O(g)CO2 (g) + H2(g) 获取。
①T ℃时，向容积固定为5 L的容器中充入1 mol水蒸气和1 mol CO，反应达平衡后，测得CO的浓度为0．08 mol·L-1，则平衡时CO的转化率为         ，该温度下反应的平衡常数K值为         。
②保持温度仍为T ℃，改变水蒸气和CO的初始物质的量之比，充入容器进行反应，下列描述能够说明体系处于平衡状态的是         （填序号）。
a．容器内压强不随时间改变
b．混合气体的密度不随时间改变
c．单位时间内生成a mol CO2的同时消耗a mol H2
d．混合气中n (CO) : n (H2O) : n (CO2) : n (H2)＝1 : 16 : 6 : 6

（1）①随温度升高，反应的平衡常数K减小 ②a、d
（2）① <     ②吸热
（3）① 60 % ； 或2．25 ② c和d

解析试题分析：
（1）①观察数据随温度的升高K减小，可知该反应为放热反应。②增大平衡时H2的转化率，改变条件是平衡正向移动，可以加压，降温，增大N2的浓度，减小氨气的浓度，所以答案a、d可以。
（2）分析图像可知，恒定温度时，   P2点对应的CH4含量高于P1点，再由反应的特点，CH4(g) + H2O (g)CO(g) + 3H2(g)，正向气体体积增大，压强越大CH4含量越高，所以，P1<P2；②恒定压强时，温度越高，CH4含量越低，该反应为吸热反应。
（3）①CO的起始浓度为0．2 mol·L-1，?c=0．2 mol·L-1-0．08 mol·L-1=0．012 mol·L-1．所以CO的转化率为0．012/0．2=0．6． 该反应的各物质的平衡浓度为[CO]= [H2O]=0．08 mol·L-1; [CO2] ="[" H2]=0．12 mol·L-1,常数K=0．12×0．12/0．08×0．08=9/4=2．25；
②对于该反应而言容器内压强，混合气体的密度始终不随时间改变，ab错误。
c．单位时间内生成a mol CO2的同时消耗a mol H2，体现v正=v逆，正确；d．改变水蒸气和CO的初始物质的量之比，当n (CO) : n (H2O) : n (CO2) : n (H2)＝1 : 16 : 6 : 6时，Q=K达到平衡状态。
考点：化学反应的限度的考查

练习册系列答案
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“低碳循环”引起各国的高度重视，已知煤、甲烷等可以与水蒸气反应生成以CO和H2为主的合成气，合成气有广泛应用。试回答下列问题：
(1)高炉炼铁是CO气体的重要用途之一，其基本反应为：FeO(s)＋CO(g) 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。
①温度升高，化学平衡移动后达到新的平衡，此时平衡常数K值   (填“增大”、“减小”或“不变”)；
②1 100 ℃时测得高炉中，c(CO2)="0.025" mol·L-1，c(CO)="0.1" mol·L-1，则在这种情况下，该反应向   进行(填“左”或“右”)，判断依据是          。
(2)目前工业上也可用CO2来生产燃料甲醇，有关反应为：CO2(g)+3H2(g) 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。

①从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率v(H2)＝       。
②反应达到平衡后，下列措施能使增大的是           (填符号)。

A．升高温度 B．再充入H2 C．再充入CO2 D．将H2O(g)从体系中分离
E．充入He(g)

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

化学反应原理在科研和生产中有广泛应用。
Ⅰ、如图装置所示，A、B中的电极为多孔的惰性电极；C、D为夹在浸有Na2SO4溶液的滤纸条上的铂夹；电源有a、b两极。若A、B中充满KOH溶液后倒立于KOH溶液的水槽中。切断K1，闭合K2、K3通直流电。

回答下列问题：
（1） a是电源的   极，写出A中的电极反应式为_____。
（2）湿的Na2SO4滤纸条上能观察到的现象有____________。
（3）电解一段时间后，A、B中均有气体包围电极，若此时切断K2、K3，闭合K1，发现电流表的指针移动，写出此时B中的电极反应式为          。
Ⅱ、甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景。工业上一般采用下列反应合成甲醇：CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)   ΔH，下表所列数据是该反应在不同温度下的化学平衡常数(K)。请回答下列问题：

温度
250℃
300℃
350℃
K
2.041
0.270
0.012
 
（4）由表中数据判断ΔH       0（填“＞”、“＜”或“＝”）。
（5）其他条件不变，只改变其中一个条件，下列措施可提高甲醇产率的是     。
A．升高温度；B．使用合适的催化剂；C．缩小容器的容积；D．充入过量的H2；E．恒压时，充入He；F．从体系中分离出CH3OH
（6）某温度下，将2mol CO和6 mol H2充入2L密闭容器中，反应进行到4min末达到平衡，此时测得c(CO) ＝0.2 mol/L ，则0~4min内H2的反应速率为     ；若保持温度容积不变再向其中充入一定量的CH3OH，重新达到化学平衡状态，与原平衡状态相比，此时平衡混合气体中CH3OH的体积分数     （填“变大”、“变小”、或“不变”）。

氮化硅(Si3N4)是一种新型陶瓷材料，它可由石英与焦炭在高温的氮气流中，通过以下反应制得：3SiO2(s)+6C(s)+ 2N2(g)  Si3N4(s)  + 6CO(g)
（1）该反应的氧化剂是               ，2molN2参加反应转移电子数为               ；
（2）该反应的平衡常数表达式为K＝　　　　　         　；
（3）若CO的生成速率为v(CO)＝18mol·L-1·min-1，则N2的消耗速率为v(N2)＝         
（4）达到平衡后，改变某一外界条件（不改变N2、CO的量），反应速率v与时间t的关系如图。图中t4时引起平衡移动的条件可能是                     ；图中表示平衡混合物中CO的含量最高的一段时间是           。

（5）若该反应的平衡常数为 K＝729，则在同温度下1L密闭容器中，足量的SiO2和C与2mol N2充分反应，则N2的转化率是              (提示：272 = 729)

Ⅰ．课本中通过向草酸（H2C2O4）溶液中滴加用硫酸酸化高锰酸钾中研究浓度对化学反应速率的影响，请你写出该反应的化学方程式                              ，该反应不需使用指示剂的原因是                          ；
Ⅱ．某同学根据课本外界条件对化学反应速率的影响原理，设计了硫代硫酸钠与硫酸反应有关实验，实验过程的数据记录如下（见表格），请结合表中信息，回答有关问题：

实验
序号
反应温度
（℃）
参加反应的物质
Na2S2O3
H2SO4
H2O
V/mL
c/mol?L-1
V/mL
c/mol?L-1
V/mL
A
20
10
0．1
10
0．1
0
B
20
5
0．1
10
0．1
5
C
20
10
0．1
5
0．1
5
D
40
5
0．1
10
0．1
5
 
（1）写出上述反应的离子方程式                           
（2）根据你所掌握的知识判断，在上述实验中反应速率最快的可能是     （填实验序号）
（3）在利用比较某一因素对实验产生的影响时，必须排除其他因素的变动和干扰，即需要控制好与实验有  关的各项反应条件．其中：
①能说明温度对该反应速率影响的组合比较是     ；（填实验序号）
②A和B、A和C的组合比较所研究的问题是                          
③B和C的组合比较所研究的问题是                                
（4）教材是利用了出现黄色沉淀的快慢来比较反应速率的快慢，请你分析为何不采用排水法测量单位时间内气体体积的大小的可能原因：                                   

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。

已知反应A（g）+B(g)C(g)+D(g)△H＜0回答下列问题：
（1）该反应是________反应（填“吸热”或“放热”）
（2）当反应达到平衡时，升高温度，A的转化率________（填“增大”“减小”或“不变”）。原因是________________________________________。
（3）反应体系中加入催化剂，对反应热是否有影响？________；原因是_________________________________________________。
（4）反应体系中加入催化剂，反应速率________（填“增大”“减小”或“不变”）；反应的活化能________（填“增大”“减小”或“不变”）。

甲醇是重要的化学工业基础原料和清洁液体燃料。工业上可利用CO或CO2来生产燃料甲醇。已知甲醇制备的有关化学反应以及在不同温度下的化学反应平衡常数如下表所示：

化学反应
平衡常数
温度℃
500
800
①2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)
K1
2.5
0.15
②H2(g)+CO2(g) H2O (g)+CO(g)
K2
1.0
2.50
③3H2(g)+CO2(g)CH3OH(g)+H2O (g)
K3
 
 
 
（1）反应②是      （填“吸热”或“放热”）反应。
（2）某温度下反应①中H2的平衡转化率（a）与体系总压强(P)的关系，如图所示。则平衡状态由A变到B时，平衡常数K(A)    K(B)（填“＞”、“＜”或“＝”）。据反应①与②可推导出K1、K2与K3之间的关系，则K3=      （用K1、K2表示）。

（3）在3 L容积可变的密闭容器中发生反应②，已知c(CO)与反应时间t变化曲线Ⅰ如图所示，若在t0时刻分别改变一个条件，曲线Ⅰ变为曲线Ⅱ和曲线Ⅲ。

当曲线Ⅰ变为曲线Ⅱ时，改变的条件是                          。
当曲线Ⅰ变为曲线Ⅲ时，改变的条件是                          。
（4）甲醇燃料电池有着广泛的用途，同时Al-AgO电池是应用广泛的鱼 雷电池，其原理如图所示。该电池的负极反应式是             

（5）一定条件下甲醇与一氧化碳反应可以合成乙酸。通常状况下，将a mol/L的醋酸与b mol/LBa(OH)2溶液等体积混合，反应平衡时，2c(Ba2＋)= c(CH3COO－)，用含a和b的代数式表示该混合溶液中醋酸的电离常数为               。

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