题目内容

如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：

（1）已知该产业链中某反应的平衡常数表达式为：，它所对应反应的化学方程式是
_________________________________。
（2）合成甲醇的主要反应是：2H2（g）+CO（g）CH3OH（g）+90.8kJ，t℃下此反应的平衡常数为160。此温度下，在密闭容器中开始只加入CO、H2，反应l0min后测得各组分的浓度如下：
物质
H2
CO
CH3OH
浓度（mol/L）
0.2
0.1
0.4
 
①该时间段内反应速率v(H2)=      
②比较此时正、逆反应速率的大小：v正       v逆（填“>”、“<”或“=”）
③反应达到平衡后，保持其它条件不变，若只把容器的体积缩小一半，平衡向      (填“逆向”、“正向”或“不”)移动，平衡常数K          (填“增大”、“减小” 或“不变”)。
（3）固氮是科学家致力研究的重要课题。自然界中存在天然的大气固氮过程：N2 (g) + O2 (g) →2NO (g) －180.8 kJ，工业合成氨则是人工固氮。分析两种固氮反应的平衡常数，下列结论正确的是       。
 反应
大气固氮
工业固氮
温度/℃
27
2000
25
350
400
450
K
3.84×10-31
0.1
5×108
1.847
0.507
0.152
 
A．常温下，大气固氮很难进行，而工业固氮却能非常容易进行
B．模拟大气固氮应用于工业上的意义不大
C．工业固氮时温度越低，氮气与氢气反应越完全
D．K越大说明合成氨反应的速率越大
（1）C+H2O (g)CO + H2     （2分）              
（2）①0.08mol/(L·min)  ② ＞   ③ 正向 ，不变 （各1分，共4分） 
（3）BC   （2分）

试题分析：（1）化学平衡常数是在一定条件下，当可逆反应达到平衡状态时，生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值，所以根据平衡表达式可知，生成物为CO、H2，反应物含有H2O，三者化学计量数分别为1、1、1，根据原子守恒可知，另一反应物为固体C，因此该反应的化学方程式为C（s）+H2O（g）CO（g）+H2（g）。
（2）①由表中数据可知，l0min内甲醇的浓度变化为0.4mol/L，所以用甲醇表示的反应速率v（CH3OH）＝0.4mol/L÷10min＝0.04mol/（L?min）。又因为速率之比等于化学计量数之比，故v（H2）＝2v（CH3OH）＝2×0.04mol/（L?min）＝0.08mol/（L?min）。
②10min时，CO的浓度为0.1mol/L，氢气的浓度为0.2mol/L，甲醇的浓度为0.4mol/L，故此时的浓度商，小于平衡常数160，故反应向正反应进行，即v正＞v逆。
③容器的体积缩小一半，压强增大，平衡向体积减小的方向移动，故平衡向正反应移动；平衡常数只受温度影响，与压强无关，温度不变，平衡常数不变。
（3）A、化学平衡常数说明可逆反应正向进行的程度，与反应进行的难易程度无关，故A错误；B、大气固氮的进行程度很小，利用大气固氮原理进行工业生成，产率很小，没有实际意义，故B正确；C、合成氨是放热反应，温度越低，有利于平衡向正反应移动，反应的转化率越高，反应越完全，故C正确；D、化学平衡常数说明可逆反应正向进行的程度，与反应速率无关，故D错误
练习册系列答案
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现有反应：mA(g)+ B(g)2C(g)，达到平衡后，当升高温度时，A的转化率变小；当减小压强时，混合体系中C的质量分数不变，则:
（1）该反应的△H     0（填“>”或“<”），且m    1(填“＞”“=”“＜”)。
（2）若加入B(假设容器的体积不变)，则A的转化率  ，B的转化率  。 (填“增大”“减小”或“不变”)
（3）若B是有色物质，A、C均无色，则加入C(假设容器的体积不变)时混合物颜色          ，而维持容器内压强不变，充入氖气时，混合物颜色          (填“变深”“变浅”或“不变”)。
（4）一定温度下，向1L密闭容器中加入1mol C(g)使其分解，气体A的物质的量随时间的变化如下图所示。则0~2 min内的平均反应速率υ(C)=                。
一定条件下，容积为2 L的密闭容器中，通入2 mol N2、3 mol H2进行反应N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)，20 min后，N2的物质的量为1.9 mol，1 h后测得容器内气体的压强不再改变，且为反应开始时压强的0.8倍，则下列叙述正确的是（  ）
A．1 h后反应进行完全，容器中的N2浓度为0.55 mol·L－1
B．前20 min用NH3表示的反应速率为0.01 mol·L－1·min－1
C．增加H2的浓度或降低温度，平衡将向正反应方向移动，且反应速率均加快
D．当容器内压强不改变时，说明反应已达到平衡状态
碳酸二甲酯(DMC)是一种近年来受到广泛关注的环保型绿色化工产品。在催化剂作用下，可由甲醇和CO2直接合成DMC：CO2 + 2CH3OH → CO(OCH3)2 + H2O，但甲醇转化率通常不会超过1%是制约该反应走向工业化的主要原因。某研究小组在其他条件不变的情况下，通过研究温度、反应时间、催化剂用量分别对转化数(TON)的影响来评价催化剂的催化效果。计算公式为：TON=转化的甲醇的物质的量/催化剂的物质的量。
（1）已知25℃时，甲醇和DMC的标准燃烧热分别为△H1和△H2，则上述反应在25℃时的焓变△H3=_____。
（2）根据反应温度对TON的影响图（下左图）判断该反应的焓变△H________0（填“>”、“=”或“<”），理由是________________________________。

（3）根据反应时间对TON的影响图（上右图），已知溶液总体积10mL，反应起始时甲醇0.25mol，催化剂0.6×10—5 mol，计算该温度下，4～7 h内DMC的平均反应速率：________；计算10 h时，甲醇的转化率：________。
（4）根据该研究小组的实验及催化剂用量对TON的影响图（下图），判断下列说法正确的是___  __。

a. 由甲醇和CO2直接合成DMC，可以利用价廉易得的甲醇把影响环境的温室气体CO2转化为资源，在资源循环利用和环境保护方面都具有重要意义
b. 在反应体系中添加合适的脱水剂，将提高该反应的TON
c. 当催化剂用量低于1.2×10—5 mol时，随着催化剂用量的增加，甲醇的平衡转化率显著提高
d. 当催化剂用量高于1.2×10—5 mol时，随着催化剂用量的增加，DMC的产率反而急剧下降
工业上采用乙烯和水蒸气合成乙醇的原理为：CH2=CH2(g) + H2O(g) CH3CH2OH(g)。下图是乙烯的转化率随温度、压强的变化关系，下列说法正确的是（   ）
A．该反应为吸热反应
B．工业上采用7MPa左右，250～300℃，是综合考虑反应速率和乙醇的产率等因素的结果
C．相同温度下，压强越大，乙烯的转化率越大，平衡常数越大
D．给予足够的压强和适当的温度，可实现乙烯的转化率为 100%
化学学科中的平衡理论主要包括：化学平衡、电离平衡、水解平衡和溶解平衡四种，且均符合勒夏特列原理。请回答下列问题：
（1）常温下，取 pH=2的盐酸和醋酸溶液各100mL, 向其中分别加入适量的Zn粒，反应过程中两溶液的pH变化如图所示。则图中表示醋酸溶液中pH变化曲线的是       ( 填“A”或“B”)。 设盐酸中加入的Zn质量为m1，醋酸溶液中加入的Zn质量为 m2。 则 m1       m2 ( 选填“<”、“=”、“>”)


（2）在体积为3L的密闭容器中，CO与H2在一定条件下反应生成甲醇：CO ( g) + 2H2( g) → CH3OH(g) 。反应达到平衡时，平衡常数表达式K=                  ，升高温度，K值           (填“增大”、“减小”或“不变”)。在500℃，从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率v(H2)=                    
（3）常温下，某纯碱溶液中滴入酚酞，溶液呈红色。说明该溶液呈     性。在分析该溶液遇酚酞呈红色原因时，甲同学认为是配制溶液所用的纯碱样品中混有NaOH 所致；乙同学认为是溶液中Na2CO3电离出的CO32-水解所致。请你设计一个简单的实验方案给甲和乙两位同学的说法以评判(包括操作、现象和结论)                                                              。
已知A(g)+B(g) C(g)+D(g)反应的平衡常数和温度的关系如下：
温度/℃
700
900
830
1000
1200
平衡常数
1.7
1.1
1.0
0.6
0.4
回答下列问题：
（1） 830℃时，向一个5 L的密闭容器中充入0.20mol的A和0.80mol的B，如反应初始6s内A的平均反应速率v(A)="0.003" mol·L-1·s-1，则6s时c(A)＝________mol·L-1， C的物质的量为______ mol；此时，正反应速率_____________（填“大于”、“小于”或“等于”）逆反应速率。
（2）在恒容密闭容器中判断该反应是否达到平衡的依据为________(填正确选项前的字母)：
a．压强不随时间改变     b.气体的密度不随时间改变
c. c(A)不随时间改变     d.单位时间里生成c和D的物质的量相等   
（3）1200℃时反应C(g)+D(g) A(g)+B(g)的平衡常数的值为___________________。
（4）绝热容器不与外界交换能量，在恒容绝热条件下，进行2M(g)+N（g）2P（g）+Q（s）反应，按下表数据投料，反应达到平衡状态，测得体系压强升高，简述该反应的平衡常数与温度的变化关系：__________________________________________________________________________________。
物  质
M
N
P
Q
起始投料/mol
2
1
2
0
 
工业上以氨气为原料(铂铑合金网为催化剂)催化氧化法制硝酸的过程如下：

O2

 

（1）己知反应一经发生，铂铑合金网就会处于红热状态。写出氨催化氧化的化学方程式：______________________________________________；当温度升高时，该反应的平衡常数K值___________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
（2）硝酸厂尾气常用的处理方法是催化还原法：催化剂存在时用H2将NO2还原为N2。已知：
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)   △H= a  kJ·mol－1
N2(g)+2O2(g)=2NO2(g)   △H= b  kJ·mol－1
H2O(1)=H2O(g)         △H= c   kJ·mol－1
则反应2NO2(g)+4H2(g)=N2(g)+4H2O(1)的△H=_________。(用a、b、c表示)
（3）①合成氨反应的化学方程式为N2+3H22NH3，该反应在固定容积的密闭容器中进行。下列各项标志着该反应达到化学平衡状态的是____________(填序号)
A．容器内N2、H2、NH3的浓度之比为1∶3∶2
B．3v正(N2)=v逆(H2)
C．容器内压强保持不变
D．混合气体的相对分子质量保持不变
E．1mol N≡N键断裂，同时1mol H—H键断裂
②若在恒温条件下，将N2与H2按一定比例混合通入一个容积为2L的密闭容器中，5min反应达平衡，n(N2)=1mol，n(H2)=1mol，n(NH3)=2mol，则反应速率v(N2)=________________，H2的平衡转化率=_________________；若保持容器的温度不变，在10min时将容器的容积压缩为lL，请在答题卡坐标图中，画出从反应开始至15min时c(NH3)随时间变化曲线示意图。
下列说法正确的是 (　　)
①活化分子间的碰撞一定能发生化学反应
②普通分子有时也能发生有效碰撞
③升高温度会加快反应速率，原因是增加了活化分子的有效碰撞次数
④增大反应物浓度会加快反应速率的原因是单位体积内有效碰撞的次数增多
⑤使用催化剂能提高反应速率，原因是提高了分子的能量，使有效碰撞频率增大
⑥化学反应实质是活化分子有合适取向时的有效碰撞
A．③④⑥B．①②⑤　C．③④⑤⑥　D．②③④

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