题目内容
(14分)我国有丰富的天然气资源。以天然气为原料合成尿素的主要步骤如下图所示（图中某些转化
步骤及生成物未列出）：
（1）“造合成气”发生的热化学方程式是CH4(g)+H2O(g) 
CO(g)+3H2(g)；△H＞0
在恒温恒容的条件下，欲提高CH4的反应速率和转化率，下列措施可行的是 。
A、增大压强 B、升高温度 C、充入He气 D、增大水蒸气浓度
| 温度/℃ | 400 | 500 | 800 |
| 平衡常数K | 9.94 | 9 | 1 |
H2(g)+CO2(g)，该反应平衡常数随温度的变化如下：提高氢碳比[ n（H2O）/n（CO）]，K值 （填“增大”、“不变”或“减小”）；若该反应在400℃时进行，起始通入等物质的量的H2O和CO，反应进行到某一时刻时CO和CO2的浓度比为1∶3，此时v（正） v（逆）（填“＞”、“＝”或“＜”）。
（3）有关合成氨工业的说法中正确的是 。
A、该反应属于人工固氮
B、合成氨工业中使用催化剂能提高反应物的利用率
C、合成氨反应温度控制在500℃左右，目的是使化学平衡向正反应方向移动
D、合成氨工业采用循环操作的主要原因是为了加快反应速率
（4）生产尿素过程中，理论上n(NH3)∶n(CO2)的最佳配比为 ，而实际生产过程中，往往使n(NH3)∶n(CO2)≥3，这是因为 。
（5）当甲烷合成氨气的转化率为60％时，以3.0×108 L甲烷为原料能够合成 L 氨气。（假设体积均在标准状况下测定）
（16分）（每空2分）（1）B D （选对1个得1分，只要选错得0分）
（2）不变；＞ （3）A（4）2:1；有利于提高CO2的转化率，因为NH3极易溶于水，便于分离、回收利用（5）4.8×108
解析试题分析：（1）A、增大压强，反应速率加快，平衡向逆反应方向移动，甲烷的转化率降低，故A错误；B、升高温度，反应速率加快，平衡向正反应方向移动，甲烷的转化率增大，故B正确；C、充入He气，反应混合物的浓度不变，反应速率不变，平衡不移动，甲烷的转化率不变，故C错误；D、增大水蒸气浓度，反应速率加快，平衡向逆反应方向移动，甲烷的转化率增大，故D正确；故选BD；（2）平衡常数只受温度影响，与反应物的浓度无关，提高氢碳比[n（H2O）/n（CO）]，K值不变；令开始H2O和CO的物质的量都是1mol，某一时刻时CO和CO2的浓度比为1:3，设此时参加反应CO为xmol，则（1-x）：x=1：3，解得x=0.75，则：
H2O（g）+CO（g）?H2（g）+CO2（g），
开始（mol）：1 1 0 0
变化（mol）：0.75 0.75 0.75 0.75
某时刻（mol）：0.25 0.25 0.75 0.75
故产生浓度商Qc=0.75×0.75÷（0.25×0.25）=9＜9.94，反应向正反应进行，故v（正）＞v（逆）；（3）A．固氮指由游离态的氮转化为化合态的氮，合成氨属于人工固氮，故A正确；B．催化剂加快反应速率，不能影响平衡移动，不能提高反应物的利用率，故B错误；C．该反应正反应是放热反应，高温不利用氨气的合成，合成氨反应温度控制在500℃左右，在该温度下反应速率较快、催化剂活性较高，故C错误；D．合成氨工业采用循环操作，目的是提高原料的利用率，故D错误；故选A；（4）根据尿素的化学式CO（NH2）2，C、N原子完全利用最后，由C、N原子守恒可知生产尿素过程中，理论上n（NH3）：n（CO2）的最佳配比为2：1；往往使n（NH3）：n（CO2）≥3，这是由于：有利于提高CO2的转化率，且NH3极易溶于水，便于分离、回收利用；（5）由CH4（g）+H2O（g）?CO（g）+3H2（g），N2（g）+3H2（g）?2NH3（g），可得CH4（g）～3H2（g）～2NH3（g），设能够合成氨气的体积为VL，则：
合成气的反应中：CH4——————CO————————3H2，
3.0×108L×60% 3.0×108L×60% 3.0×108L×60%×3
分离二氧化碳过程生成的H2体积：CO～～～～～～～～～～H2，
3.0×108L×60% 3.0×108L×60%
所以产生的氢气的总体积为3.0×108L×60%×3+3.0×108L×60%=12×108L×60%
令产生氨气的体积为V，则： 3H2～～～～～～～～～2NH3
3 2
12×108L×60% V
故V=12×108L×60%×
=4.8×108L
考点：影响化学平衡的因素、化学平衡的有关计算、根据化学方程式的计算等知识。
天天向上一本好卷系列答案
小学生10分钟应用题系列答案下列关于判断过程的方向的说法正确的是 （ ）
| A．所有自发进行的化学反应都是放热反应 |
| B．高温高压下可以使石墨转化为金刚石是自发的化学反应 |
| C．由能量判据和熵判据组合而成的复合判据，将更适合于所有的过程 |
| D．同一物质的固、液、气三种状态的熵值相同 |
（16分）I．将一定量NO2和N2O4的混合气体通入体积为1L的恒温密闭容器中，各物质浓度随时间变化的关系如图1所示。
请回答：
（1）下列选项中不能说明该反应已达到平衡状态的是 (填选项字母)。
| A．容器内混合气体的压强不随时间变化而改变 |
| B．容器内混合气体的密度不随时间变化而改变 |
| C．容器内混合气体的颜色不随时间变化而改变 |
| D．容器内混合气体的平均相对分子质量不随时间变化而改变 |
；
（3）计算该反应的平衡常数K= 。
（4）反应进行到20 min时，再向容器内充入一定量NO2，10min后达到新的平衡，此
时测得c(NO2)="0.9" mol／L。
第一次平衡时混合气体中NO2的体积分数为w1，达到新平衡后混合气体中NO2的体积分数为w2，则w1 w2 (填“>”、“=”或“<”)；
请在图2中画出20 min后各物质的浓度随时间变化的曲线(曲线上必须标出“X”和
“Y”)。
II．（1）海水中锂元素储量非常丰富，从海水中提取锂的研究极具潜力。锂是制造化学
电源的重要原料。如LiFePO4电池中某电极的工作原理如下图所示：
该电池的电解质为能传导Li+的固体材料。放电时该电极是电池的 极（填“正”或“负”），该电极反应式为 。
（2）用此电池电解含有0.1 mol/L CuSO4和0.1 mol/L NaCl的混合溶液100 mL，假如电路中转移了0.02 mol e－，且电解池的电极均为惰性电极，阳极产生的气体在标准状况下的体积是__________L.
某同学在用稀硫酸与锌制取氢气的实验中，发现加入少量硫酸铜溶液可加快氢气的生成速率。请回答下列问题：
（1）硫酸铜溶液可以加快氢气生成速率的原因是________________
（2）实验室中现有Na2SO4、CuCl2、MgSO4、K2SO4等4种溶液，可与上述实验中CuSO4
溶液起相似作用的是________；
（3）要加快上述实验中气体产生的速率，还可采取的措施有________________(答两种)
（4）为了进一步研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响，该同学设计了如下一系列实验。将表中所给的混合溶液分别加入到6个盛有过量Zn粒的反应瓶中，
收集产生的气体，记录获得相同体积的气体所需时间。
| 实验 混合溶液 | A | B | C | D | E | F |
| 4mol/L H2SO 4/mL | 30 | V1 | V2 | V3 | V4 | V5 |
| 饱和CuSO4溶液 /mL | 0 | 0.5 | 2.5 | 5 | V6 | 20 |
| H2O /mL | V7 | V8 | V9 | V10 | 10 | 0 |
② 该同学最后得出的结论为：当加入少量CuSO4溶液时，生成氢气的速率会大大提高。但当加入的CuSO4溶液超过一定量时，生成氢气的速率反而会下降。请分析氢气生成速率下降的主要原因
(8分) CO2是最重要温室气体,如何降低大气中CO2的含量及有效地开发利用CO2具有重大意义。
（1）科学家用H2和CO2生产甲醇燃料。为探究该反应原理，进行如下实验：某温度下，在容积为2 L的密闭容器中充入1 mol CO2和3．25 mol H2，在一定条件下反应，测得CO2、CH3OH(g)和H2O(g)的物质的量(n)随时间的变化关系如图所示。
①写出该反应的化学方程式_______________________ 计算从反应开始到3 min时，氢气的平均反应速率v(H2)＝____________________。
②下列措施中一定能使CO2的转化率增大的是___________________ 。
A 在原容器中再充入1 mol H2 B 在原容器中再充入1 mol CO2
C 缩小容器的容积 D 使用更有效的催化剂
E．在原容器中充入1 mol He F．将水蒸气从体系中分离出
（2）科学家还利用氢气在一定条件下与二氧化碳反应生成乙醇燃料，其热化学反应方程式为:2CO2(g)＋6H2(g) 
CH3CH2OH(g)＋3H2O(g) ΔH＝a kJ·mol－1，
（3）在一定压强下，测得该反应的实验数据如表所示。请根据表中数据回答下列问题。
 温度(K) CO2转化率/(%)n(H2)/n(CO2) | 500 | 600 | 700 | 800 |
| 1．5 | 45 | 33 | 20 | 12 |
| 2 | 60 | 43 | 28 | 15 |
| 3 | 83 | 62 | 37 | 22 |
②恒温下，向反应体系中加入固体催化剂，则该反应的反应热a值________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
③在一定温度下，增大
的值，CO2转化率_________，生成乙醇的物质的量________(填“增大”、“减小”、“不变”或“不能确定”)。 
（正反应放热），若反应达到平衡后，测得混合气体的体积为7体积。据此回答下列问题：
、随着人类对温室效应和资源短缺等问题的重视，如何降低大气中CO2的含量及有效地开发利用CO2，引起了普遍的重视。
（1）目前工业上有一种方法是用CO2来生产甲醇：CO2(g)+3H2(g) 
CH3OH(g)+H2O(g)
下图表示该反应进行过程中能量（单位为kJ·mol-1）的变化。该反应是 （填“吸热”或“放热”）反应。
（2）某温度下，若将6mol CO2和8 mol H2充入2L的密闭容器中，测得H2的物质的量随时间变化的曲线如下图实线所示（图中字母后的数字表示对应的坐标）。
①在反应进行的0～1min内，该反应的平均速率v(H2)＝ 。
②如果改变影响化学平衡的一个因素（如：温度、浓度、压强），反应将向着能够减弱这种改变的方向进行（如增大H2的浓度，反应向右进行以减弱外界条件增大H2的浓度的影响）直至达到新的平衡。若上述反应体系不改变反应物的物质的量，仅分别改变某一实验条件再进行两次实验，测得H2的物质的量随时间变化如图中虚线所示，曲线I改变的实验条件是 ，曲线Ⅱ改变的实验条件是 。
（3）下列各项中，不能够说明CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)已达到平衡的是 （单选）。
| A．恒温、恒容条件下，容器内的压强不发生变化 |
| B．一定条件下，CH3OH消耗的速率和CH3OH生成的速率相等 |
| C．一定条件下，H2O(g)的浓度保持不变 |
| D．一定条件下，单位时间内消耗1 mol CO2，同时生成1 mol CH3OH |
（12分）超音速飞机在平流层飞行时，尾气中的NO会破坏臭氧层。科学家正在研究利用催化技术将尾气中的NO和CO转变成CO2和N2，化学方程式如下：
2NO＋2CO 
2CO2＋N2
为了测定在某种催化剂作用下的反应速率，在某温度下用气体传感器测得不同时间的NO和CO浓度如下表：
| 时间/s | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| c(NO)/ mol·L-1 | 1.00×10-3 | 4.50×10-4 | 2.50×10-4 | 1.50×10-4 | 1.00×10-4 | 1.00×10-4 |
| c(CO)/ mol·L-1 | 3.60×10-3 | 3.05×10-3 | 2.85×10-3 | 2.75×10-3 | 2.70×10-3 | 2.70×10-3 |
（1）写出该反应的平衡常数表达式K= 。
（2）前2s内的平均反应速率v(N2)=_____________。
（3）在上述条件下反应能够自发进行，则反应的
0（填写“>”、“<”、“=”）。（4）假设在密闭容器中发生上述反应，达到平衡时下列措施能提高NO转化率的是 。
A.选用更有效的催化剂 B.升高反应体系的温度
C．降低反应体系的温度 D.缩小容器的体积
（5）研究表明：在使用等质量催化剂时，增大催化剂比表面积可提高化学反应速率。为了分别验证温度、催化剂比表面积对化学反应速率的影响规律，某同学设计了三组实验，部分实验条件已经填在下面实验设计表中，请在表格中填入剩余的实验条
件数据。
| 实验编号 | T/℃ | NO初始浓度 mol·L-1 | CO初始浓度 mol·L-1 | 催化剂的比表面积 ㎡·g-1 |
| Ⅰ | 280 | 1.2×10-3 | 5.8×10-3 | 82 |
| Ⅱ | | | 5.8×10-3 | 124 |
| Ⅲ | 350 | 1.2×10-3 | | |