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氢气是一种新型的绿色能源，又是一种重要的化工原料。
（1）氢气燃烧热值高。实验测得，在常温常压下，1 g H2完全燃烧生成液态水，放出142.9 kJ热量。则H2燃烧热的化学方程式为                    。
（2）氢气是合成氨的重要原料，合成氨反应的热化方程式如下：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)；ΔH＝－92.4 kJ/mol
①当合成氨反应达到平衡后，改变某一外界条件(不改变N2、H2和NH3的量)，反应速率与时间的关系如下图所示。图中t1时引起平衡移动的条件可能是        其中表示平衡混合物中NH3的含量最高的一段时间是           

②温度为T ℃时，将2 a mol H2和a mol N2放入0.5 L密闭容器中，充分反应后测得N2的转化率为50%。则反应的平衡常数为                       
（1） H2(g)＋ 1/2O2(g)＝H2O(l)；ΔH＝－285.8 kJ/mol  
（2）①增大压强　t2－t3　②

试题分析：（1）1g氢气的物质的量是0.5mol，燃烧0.5mol氢气放出142.9kJ热量，所以燃烧1mol氢气放出285.8kJ热量，所以氢气的燃烧热化学反应方程式为：H2（g）+1/2O2（g）=H2O（1）△H=-285.8kJ/mol；
（2）N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）；△H=-92.4kJ/mol；反应是放热反应，反应前后气体体积减小，①依据反应速率与时间的关系图象分析，t1时正逆反应速率都增大，平衡正向移动，引起平衡移动的条件可能是增大压强；表示平衡混合物中NH3的含量最高的一段时间是t2-t3；
②  N2（g）+3H2（g）?2NH2（g）
开始  2amol/L  4amol/L   0
反应  amol/L  3amol/L  2amol/L
平衡  amol/L  amol/L  2amol/L
所以化学平衡常数K=(2amol/L)2/(amol/L)?(amol/L)3=4/a2（L/mol）2，
练习册系列答案
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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作用。
（1）真空碳热还原一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（min）
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在恒容绝热条件下，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2nmol NO（g）的同时消耗nmol 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
已知在25℃时：2C(s)＋O2(g)＝2CO(g)　△H1＝－222kJ/mol
2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(g)　　△H2＝－484kJ/mol
C(s)＋O2(g)＝CO2(g)     △H3＝－394kJ/mol
则25℃时，CO(g)＋H2O(g)＝CO2(g)＋H2(g)的反应热△H4为
A．－82kJ/molB．－41kJ/molC．－312kJ/molD．＋82kJ/mol
空气质量与我们的健康息息相关，目前我国通过监测6项污染物的质量浓度来计算空气质量指数（AQI），SO2、NO2和CO是其中3项中的污染物。
（1）上述3种气体直接排入空气后会引起酸雨的气体有                        （填化学式）。
（2）早期人们曾经使用铅室法生产硫酸，其主要反应为：
SO2（g）＋NO2（g）SO3（g）＋NO（g）
①若已知2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g）  ΔH＝a kJ·mol－1
2NO（g）＋O2（g）2NO2（g）    ΔH＝b kJ·mol－1
则SO2（g）＋NO2（g）SO3（g）＋NO（g）  ΔH＝               kJ·mol－1。
②一定温度下，向固定体积为2 L的密闭容器中充入SO2和NO2各1 mol，发生反应：SO2（g）＋NO2（g）SO3（g）＋NO（g）。下列事实中不能说明该反应达到平衡状态的是         （选填序号）。
a．体系压强保持不变          b．混合气体的颜色保持不变
c．NO的物质的量保持不变    d．每生成1 mol SO3的同时消耗1 mol NO2
③测得②中反应5 min末到达平衡，此时容器中NO与NO2的体积比为3︰1，则这段时间内SO2的反应速率υ（SO2）＝               ，此反应在该温度下的平衡常数K＝                          。
（3）甲醇日趋成为重要的有机燃料，通常利用CO和H2合成甲醇，其反应的化学方程式为CO（g）＋2H2（g）CH3OH（g）。今在一容积可变的密闭容器中，充有10 mol CO和20 mol H2，用于合成甲醇。CO的平衡转化率（α）与温度（T）、压强（P）的关系如图所示：

①上述合成甲醇的反应为                 反应（填“放热”或“吸热”）。
②A、B、C三点的平衡常数KA、KB、KC的大小关系为                     。
③若将达到平衡状态A时生成的甲醇用于构成甲醇一氧气燃料电池，电解质溶液为KOH浓溶液，则该电池工作时正极的电极反应式为                                                  ，理论上通过外电路的电子最多为                       mol。
二甲醚（CH3OCH3）是无色气体，可作为一种新型能源，由合成气（组成为H2、CO、和少量CO2）直接制备二甲醚，其中主要过程包括以下四个反应（均为可逆反应）：
①CO(g)+ 2H2(g) = CH3OH(g)                                 △H1=—90．1 kJ·mol-1
②CO2(g)+ 3H2(g) = CH3OH(g)+H2O(g)                     △H2=—49．0 kJ·mol-1
水煤气变换反应③CO(g) + H2O (g)=CO2(g)+H2(g)            △H3=—41．1 kJ·mol-1
二甲醚合成反应④2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g)         △H4=—24．5 kJ·mol-1
（1）由H2和CO直接制备二甲醚（另一产物为水蒸气）的热化学方程式为                            。
（2）一定温度下，在恒容密闭容器中进行反应①，下列描述能说明反应到达平衡状态的是             。
a.容器中气体平均相对分子质量保持不变
b.容器中气体密度保持不变 
c.CH3OH(g)浓度保持不变
d.CH3OH(g)的消耗速率等于H2 (g)的消耗速率
（3）一定温度下，将8mol CH3OH(g)充入5L密闭容器中进行反应④，一段时间后到达平衡状态，反应过程中共放出49kJ热量，则CH3OH(g)的平衡转化率为       ，该温度下，平衡常数K=             ；该温度下，向容器中再充入2mol CH3OH(g)，对再次达到的平衡状态的判断正确的是             。
a.CH3OH(g)的平衡转化率减小
b.CH3OCH3 (g)的体积分数增大
c.H2O(g)浓度为0．5mol·L-1
d.容器中的压强变为原来的1．25倍
（4）二甲醚—氧气燃料电池具有启动快，效率高等优点，其能量密度高于甲醇燃料电池，若电解质为酸性，二甲醚—氧气燃料电池的负极反应为                             ；消耗2．8L(标准状况)氧气时，理论上流经外电路的电子       mol
化工行业的发展必须符合国家节能减排的总体要求。请回答下列问题：
（1）已知C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)，则该反应的平衡常数表达式为               。
（2）已知在一定温度下，
C（s）+CO2（g）   2CO（g）          △H1
CO（g）+H2O（g）   H2（g）+CO2（g） △H2
C（s）+H2O（g） CO（g）+H2（g）    △H3
则△H1、△H2、△H3之间的关系是：                             。
（3）通过研究不同温度下平衡常数可以解决某些实际问题。已知等体积的一氧化碳和水蒸气进入反应时，会发生如下反应： CO(g)+H2O(g) H2(g)+CO2(g)，该反应平衡常数随温度的变化如表所示。
温度/℃
400
500
800
平衡常数K
9.94
9
1
 
则该反应的正反应方向是     反应（填“吸热”或“放热”），在500℃时，若设起始时CO和H2O的起始浓度均为0.020mol/L，则CO的平衡转化率为     。
（4）从氨催化氧化可以制硝酸，此过程中涉及氮氧化物，如NO、NO2、N2O4等。对反应N2O4(g) 2NO2(g)  △H＞0在温度为T1、T2时，平衡体系中NO2的体积分数随压强变化曲线如图所示。下列说法正确的是      ：

A．A、C两点的反应速率：A＞C
B．A、C两点气体的颜色：A深，C浅
C．B、C两点的气体的平均相对分子质量：B＜C
D．由状态A到状态B，可以用加热的方法
E．A、C两点的化学平衡常数：A=C
（5）工业上用Na2SO3吸收尾气中的SO2，再用下图装置电解(惰性电极)NaHSO3制取H2SO4（阴离子交换膜只永许阴离子通过），阳极电极反应式为：               ，阳极区逸出气体的成分为       （填化学式）。
已知：P4(g)+6Cl2(g)＝4PCl3(g) △H＝a kJ?mol—1、P4(g)+10Cl2(g)＝4PCl5(g) △H＝b kJ?mol—1
P4具有正四面体结构，PCl5中P－Cl键的键能为c kJ?mol—1，PCl3中P－Cl键的键能为1．2c kJ?mol—1。下列叙述正确的是
A．P－P键的键能大于P－Cl键的键能
B．可求Cl2(g)+ PCl3(g)＝4PCl5(s)的反应热△H
C．Cl－Cl键的键能为(b－a+5．6c)/4 kJ?mol—1
D．P－P键的键能为(5a－3b+12c)/8 kJ?mol—1
雾霾已经严重影响我们的生存环境。火力发电厂释放出大量的氮氧化物（NOx）、二氧化硫和二氧化碳等气体会造成环境污染。

图22-1                  图22-2                     图22-3
（1）利用甲烷催化还原NOx：
①CH4(g) + 4NO2(g) =" 4NO(g)" + CO2(g) + 2H2O(g)  △H1=-574kJ?mol-1 
②CH4(g) + 4NO(g) = 2N2(g) + CO2(g) + 2H2O(g)  △H2=-1160kJ?mol-1
甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式为                   。
（2）将CO2转化为甲醇的热化学方程式为：
CO2(g) + 3H2(g) = CH3OH(g) + H2O(g)  △H3
①取五份等体积CO2和H2的混合气体（物质的量之比均为1∶3），分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中，发生上述反应，反应相同时间后，测得甲醇的体积分数φ(CH3OH) 与反应温度T的关系曲线（见图22-1），则上述CO2转化为甲醇反应的△H3       0（填“＞”、“＜”或“=”）。
②在一恒温恒容密闭容器中充入1mol CO2和3mol H2，进行上述反应。测得CO2和CH3OH（g）的浓度随时间变化如图22-2所示。
下列说法正确的是    （填字母代号）。
A．第10min后，向该容器中再充入1molCO2和3molH2，则再次达到平衡时c(CH3OH) ="1.5" mol/L
B．达到平衡时，氢气的转化率为0.75
C．0～10分钟内，氢气的平均反应速率为0.075mol/（L?min）
D．该温度下，反应的平衡常数的值为3/16
E．升高温度将使n(CH3OH)/n(CO2)增大
（3）某种脱硫工艺中将烟气经处理后，与一定量的氨气、空气反应，生成硫酸铵和硝酸铵的混合物作为副产品化肥。设烟气中的SO2、NO2的物质的量之比为1∶1，则该反应的化学方程为              。
（4）电化学降解NO3- 的原理如题22-3图所示。
①电源正极为       (填“A”或“B”)，阴极反应式为                     。
②若电解过程中转移了1mol电子，则膜两侧电解液的质量变化差(△m左－△m右)为     g。
盖斯定律在生产和科学研究中有很重要的意义。有些反应的反应热虽然无法直接测得，但可通过间接的方法测定。现根据下列3个热化学反应方程式：
①Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g)△H＝―24．8kJ?mol-1
②3Fe2O3(s)+CO(g)=2Fe3O4(s)+CO2(g)△H＝―47．2kJ?mol-1
③Fe3O4(s)+CO(g)=3FeO(s)+CO2(g)△H＝+640．5kJ?mol-1
写出CO气体还原FeO固体得到Fe固体和CO2气体的热化学反应方程式：__________________________________________________

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