题目内容

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
（1）C（3分）　（2）①0.125（2分）　②D（3分）
（3）AC（4分）
（1）电解和高温都需要消耗大量能源,太阳光催化分解水制氢最节能。（2）①根据图像可知,从3 min到9 min内CO2减少了0.25 mol/L,所以H2减少了0.75 mol/L,故v（H2）=0.125mol/（L·min）。②在一定条件下,当可逆反应的正反应速率和逆反应速率相等时（但不为0）,反应体系中各种物质的浓度或含量不再发生变化的状态,称为化学平衡状态,故D对;平衡时浓度不再发生变化,但物质之间的浓度不一定相等或满足某种关系,故A错;密度是混合气的质量和容器容积的比值,在反应过程中质量和容积始终是不变的,故B错;选项C中反应速率的方向是相同的,由于速率之比是相应的化学计量数之比,因此C中的关系始终成立,不正确。（3）根据表中数据可知,随着温度的升高,K值是逐渐减小的,这说明升高温度,平衡向逆反应方向移动,因此正反应是放热反应,选项A正确;升高温度,v正（CH3OH）和v逆（CH3OH）均增大,选项B不正确;平衡时CO、氢气、甲醇的浓度分别是（mol/L）0.05、0.1、0.05,所以平衡常数K==100,选项C正确;由于正反应是放热的,因此升高温度不利于反应物的转化,故D错,答案选AC。
练习册系列答案
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煤制备CH4是一种有发展前景的新技术。
I. 煤炭气化并制备CH4包括以下反应:
C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2 (g)    ΔH 1 = +131 kJ/mol 
CO(g) + H2O(g)=CO2 (g)+ H2(g)     ΔH 2 = ?41 kJ/mol  
CO(g) + 3H2 (g)=CH4 (g)+ H2O(g)    ΔH 3 = ?206 kJ/mol 
(1)写出煤和气态水制备CH4(产物还有CO2)的热化学方程式                                   。
(2)煤转化为水煤气(CO和H2)作为燃料和煤直接作为燃料相比，主要的优点有                    。
(3)写出甲烷—空气燃料电池(电解质溶液为KOH溶液)中负极的电极反应式                      。
II. 对以上反应CO(g)  + H2O(g) CO2 (g)+ H2(g)  ΔH 2 = ?41 kJ/mol，起始时在密闭容器中充入1.00 molCO和1.00 molH2O，分别进行以下实验，探究影响平衡的因素（其它条件相同且不考虑任何副反应的影响）。实验条件如下表：
实验编号
容器体积/L
温度/°C
①
2.0
1200
②
2.0
1300
③
1.0
1200
 
(1)实验①中c(CO2)随时间变化的关系见下图，请在答题卡的框图中，画出实验②和③中c(CO2)随时间变化关系的预期结果示意图。

(2)在与实验①相同的条件下，起始时充入容器的物质的量：n(CO)=n(H2O)=n(CO2) =n( H2)=1.00mol。通过计算，判断出反应进行的方向。（写出计算过程。）
盖斯定律认为能量总是守恒的,不管化学反应过程是一步完成或分几步完成,整个过程的热效应是相同的。
已知:①H2O(g)=H2O(l) ΔH1=-Q1 kJ/mol
②C2H5OH(g)=C2H5OH(l) ΔH2=-Q2 kJ/mol
③C2H5OH(g)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(g)ΔH3=-Q3 kJ/mol
若使23 g液态无水酒精完全燃烧,最后恢复到室温,则放出的热量为(单位:kJ)（  ）
A．Q1+Q2+Q3B．1.5Q1-0.5Q2+0.5Q3
C．0.5Q1-1.5Q2+0.5Q3D．0.5(Q1+Q2+Q3)
(1)已知：
①Fe(s)＋O2(g)=FeO(s)　ΔH＝－272.0 kJ·mol－1
②2Al(s)＋O2(g)=Al2O3(s)　ΔH＝－1675.7 kJ·mol－1
Al和FeO发生铝热反应的热化学方程式是____________________________________

(2)某可逆反应在不同条件下的反应历程分别为A、B(如上图所示)。
①根据图判断该反应达到平衡后，其他条件不变，升高温度，反应物的转化率________(填“增大”“减小”或“不变”)；
②其中B历程表明此反应采用的条件为________(选填序号)。
A．升高温度　　　　  B．增大反应物的浓度   C．降低温度  D．使用催化剂
(3)1000 ℃时，硫酸钠与氢气发生下列反应：Na2SO4(s)＋4H2(g)Na2S(s)＋4H2O(g)
该反应的平衡常数表达式为________________________________；
已知K1000 ℃<K1200 ℃，若降低体系温度，混合气体的平均相对分子质量将会________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(4)常温下，如果取0.1 mol·L－1 HA溶液与0.1 mol·L－1 NaOH溶液等体积混合(混合后溶液体积的变化忽略不计)，测得混合液的pH＝8。
①混合液中由水电离出的OH－浓度与0.1 mol·L－1 NaOH溶液中由水电离出的OH－浓度之比为________；
②已知NH4A溶液为中性，又知将HA溶液加到Na2CO3溶液中有气体放出，试推断(NH4)2CO3溶液的pH________7(填“<”“>”或“＝”)；相同温度下，等物质的量浓度的下列四种盐溶液按pH由大到小的排列顺序为(填序号)________。
a．NH4HCO3  b．NH4A       c．(NH4)2CO3  d．NH4Cl
煤化工是以煤为原料,经过化学加工使煤转化为气体、液体、固体燃料以及各种化工产品的工业过程。
(1)已知在25 ℃、101 kPa时,C(s)、H2(g)和CO(g)燃烧的热化学方程式分别为:
C(s)+O2(g)CO2(g)　ΔH1="-393.5" kJ/mol;
H2(g)+O2(g)H2O(g)　ΔH2="-241.8" kJ/mol;
CO(g)+O2(g)CO2(g)　ΔH3="-283.0" kJ/mol;
①则C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)　ΔH=　　　　,该反应平衡常数的表达式为K=　　　　　　　　　　;升高温度,则K值　　　　(填“变大”、“变小”或“不变”)。 
②如果①反应在容积不变的密闭容器中进行,当反应达到平衡时　　　　(填编号)。 
a.v正(CO)∶v逆(H2)=1∶1
b.碳的质量保持不变
c.v正(CO)=v逆(H2O)
d.容器中的压强不变
③在容积不变的密闭容器中进行①反应,可以使c(CO)增大的是　　　　。 
a.升高温度
b.充入He(g),使体系压强增大
c.将H2(g)从体系中分离出来
d.加入催化剂
(2)将不同量的CO(g)和H2O(g)分别通入体积为2 L的恒容密闭容器中,进行反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),得到如下2组数据:
实验组
温度/℃
起始量/mol
平衡量/mol
达到平衡所
需时间/min
H2O
CO
H2
CO
1
650
2
4
1.6
2.4
5
2
900
1
2
0.4
1.6
3
①实验1中以v(CO2)表示的反应速率为　                     。 
②向实验2的平衡混合物中再加入0.4 mol H2O(g)和0.4 mol CO2,达到新平衡时CO的转化率　　　　(填“变大”、“变小”或“不变”)。
某种优质燃油由甲、乙两种有机物混合而成，甲、乙两种物质含有C、H、O三种元素中的两种或三种。已知甲、乙及CO、H2的燃烧热如下：
物质
甲
乙
CO
H2
燃烧热/(kJ·mol－1)
1 366
5 518
283
286
 

取甲、乙按不同比例混合的燃油23 g，在足量的O2中燃烧时，放出的热量Q与混合物中乙的物质的量分数x的关系如图所示。试求：
(1)乙的相对分子质量Mr(乙)＝________。
(2)160 g由甲、乙以等物质的量混合而成的燃油在347.2 L O2中恰好完全燃烧，得492.8 L气体，冷却到室温时，还剩余224 L(气体体积均在标准状况下测定)。由此可求得混合物中，C、H、O的原子个数比为________。甲、乙的分子式为：甲________；乙________。
(3)1 mol由甲、乙以等物质的量混合而成的燃油在一定量的O2中燃烧，放出热量2 876 kJ，则反应中生成CO________mol。
氯化铁是一种重要的化工原料，无水氯化铁遇潮湿空气极易吸水生成FeCl3·nH2O。
（1）实验室用如下装置（部分加热、夹持等装置已略去）制备无水氯化铁固体。

①装置A中仪器z的名称是___________。
②简述检验装置A气密性的操作：______________________。
③按气流方向连接各仪器接口，顺序为a→_________ →__________ →_________ →__________→b→c→_________→__________，装置D的作用是______________________。
（2）工业上制备无水氯化铁的一种工艺流程如下：

①吸收塔中发生反应的离子方程式为_________________________________________。
②简述由FeCl3·6H2O晶体得到无水氯化铁的操作：________________________________。
③用碘量法测定所得无水氯化铁的质量分数：称取m克无水氯化铁样品，溶于稀盐酸，再转移到100 mL容量瓶中，用蒸馏水定容；取出10 mL，加入稍过量的KI溶液，充分反应后，滴入指示剂_________（填试剂名称），用c mol/L的Na2S2O3溶液进行滴定，终点时消耗V mLNa2S2O3溶液（已知：I2＋2S2O32－＝2I－＋S4O62－）。则样品中氯化铁的质量分数为____________。
（3）若已知：
Fe(OH)3(aq)Fe3＋(aq)＋3OH－(aq) △H＝a kJ/mol
H2O(l)H＋(aq)＋OH－(aq)  △H＝b kJ/mol
请写出Fe3＋发生水解反应的热化学方程式________________________________________。
氨是最重要的化工产品之一。
(1)合成氨用的氢气可以甲烷为原料制得。有关化学反应的能量变化如下图所示。

反应①②③为________反应(填“吸热”或“放热”)。
CH4(g)与H2O(g)反应生成CO(g)和H2(g)的热化学方程式为___________。
(2)用氨气制取尿素[CO(NH2)2]的反应为：2NH3(g)＋CO2(g)CO(NH2)2(l)＋H2O(g)。
①某温度下，向容积为10 L的密闭容器中通入2 mol NH3和1 mol CO2，反应达到平衡时CO2的转化率为50%。该反应的化学平衡常数表达式为K＝______。该温度下平衡常数K的计算结果为_____。
②为进一步提高CO2的平衡转化率，下列措施中能达到目的的是________。
A．提高NH3的浓度B．增大压强
C．及时转移生成的尿素D．使用更高效的催化剂
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＝________。

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