题目内容

近年来，碳和碳的化合物在生产生活实际中应用广泛。
(1)在2升的密闭容器中，充有2mol CO与4mol 水蒸气，在催化剂作用下进行如下化学反应：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)，CO的转化率和温度t的关系如下表：

t(℃)
750
850
1000
CO%
0.7
2/3
0.5
 
1000℃时该反应的平衡常数为___________________。850℃时，向该容器中重新通入1mol CO、1.5mol H2O、0.5mol CO2和2molH2，此时反应___________(填“向右进行”、“向左进行”或“处于平衡状态”)。
(2)已知：C(s)＋O2 (g) ===CO2(g) △H1=﹣393.5kJ·mol－1
2H2(g)＋O2(g)=== 2H2O(g) △H2=﹣483.6kJ·mol－1
C(s)＋H2O(g)=== CO(g)＋H2(g) △H3=+131.3kJ·mol－1
则CO和H2O生成CO2和H2的热化学方程式为_______________________________。
(3) 目前工业上可用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
1mol CO2和3mol 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若改变条件使平衡向正反应方向移动，则平衡常数______________(填序号)
a．可能不变    b．可能减小    c．可能增大   d．不变、减小、增大皆有可能
(4)NaHCO3的水溶液呈碱性，其原因是(用文字叙述)_______________________。常温下，向100mL
0.2mol/LNaHCO3溶液中滴加amol/L的醋酸溶液，当滴加到溶液呈中性时，所用去的醋酸体积刚好也
为100mL，此时醋酸的电离常数为b， 用含b的代数式表示醋酸的浓度a=_____________________。

(14分，每空2分) (1)1/3，向右进行  (2)CO(g)+H2O(g)＝CO2(g)+H2(g) △H＝－41.2 kJ/mol
(3)①0.225mol·L－1·min－1(单位和数值各1分) ②ac(对一个给1分，错一个倒扣1分)
(4)HCO3－水解程度大于其电离程度。
a＝0.2(10－7+b)/b或a＝(10－7＋b)/5b(其他表示形式，只要正确均给分)

解析试题分析：（1）       CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)
起始浓度（mol/L）    1       2           0     0
转化浓度（mol/L）   0.5     0.5         0.5   0.5
平衡浓度（mol/L）   0.5     1.5         0.5   0.5
因为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，所以根据反应的化学方程式可知，该反应的平衡常数K＝＝；根据表中数据可知，升高温度，CO的转化率降低。这说明升高温度平衡向逆反应方向移动，因此平衡常数减小，所以850℃时的平衡常数大于。850℃时，向该容器中重新通入1mol CO、1.5mol H2O、0.5mol CO2和2molH2，此时Q＝＝，所以反应向右进行。
（2）根据热化学方程式①C(s)＋O2 (g) ===CO2(g) △H1=﹣393.5kJ·mol－1、②2H2(g)＋O2(g)=== 2H2O(g) △H2=﹣483.6kJ·mol－1、③C(s)＋H2O(g)=== CO(g)＋H2(g) △H3=+131.3kJ·mol－1并依据盖斯定律可知①－②－③即得到CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)，则该反应的反应热△H＝－393.5kJ/mol＋483.6kJ/mol－131.3kJ/mol＝－41.2 kJ/mol。
（3）①根据图像可知，反应进行到10min时，反应达到平衡状态。此时生成甲醇的浓度是0.75mol/L，则根据方程式可知，消耗氢气的浓度是0.75mol/L×3＝2.25mol/L，所以氢气的反应速率v(H2)＝2.25mol/L÷10min＝0.225mol·L－1·min－1。
②如果温度不变，改变条件使平衡向正反应方向移动，则平衡常数不变；由于正反应是放热反应，因此降低温度平衡向正反应方向进行，平衡常数增大，因此正确的答案选ac。
（4）由于HCO3－的水解程度大于HCO3－的电离程度，所以碳酸氢钠溶液显碱性。醋酸的酸性强于碳酸氢钠的，因此反应中有CO2气体生成。根据电荷守恒可知c(Na＋)＋c(H＋)＝c(OH－)＋c(CH3COO－)，溶液显中性，则c(H＋)＝c(OH－)＝10－7mol/L，所以c(CH3COO－)＝c(Na＋)＝0.2mol/L÷2＝0.1mol/L，所以溶液中c(CH3COOH)＝0.5amol/L－c(CH3COO－)＝0.5amol/L－0.1mol/L，所以根据电离平衡常数表达式可知b＝，即b＝，解得a＝。
考点：考查平衡常数、反应热、电离平衡常数、反应速率的计算、热化学方程式的书写以及外界条件对平衡状态的影响、水解平衡和电离平衡的判断等

练习册系列答案
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(14分)某化学反应2A(g)B(g)+D(g)在四种不同条件下进行，B、D起始浓度为零，反应物A的浓度(mol/L)随反应时间(min)的变化情况，根据下述数据，完成下列填空：

实验
序号
温度/℃
时间/min
0
10
20
30
40
50
60
1
800℃
1.0
0.80
0.67
0.57
0.50
0.50
0.50
2
800℃
c2
0.60
0.50
0.50
0.50
0.50
0.50
3
800℃
c 3
0.92
0.75
0.63
0.60
0.60
0.60
4
820℃
1.0
0.40
0.25
0.20
0.20
0.20
0.20
 
(1)在实验l过程中，10 min～20 min时间内用B表示该反应的平均化学反应速率为        mol/(L·min)。
(2)在实验2过程中，A的初始浓度c2=     mol/L，反应经20min就达到平衡，可推测实验2中还隐含的条件是                          。
(3)设实验3的化学反应速率为v3，实验1的化学反应速率为v1，则v3    v1，且c3       1.0 mol/L (填“＜”、“＞”或“=”)。
(4)比较实验4和实验l，可推测该反应是          反应(填“吸热”或“放热”)。理由是          
                                                   。

(14分)工业制硝酸的主要反应是4NH3(g)+5O2(g)  4NO(g)+6H2O(g)ΔH=-akJ/mol(a﹥0)
(1)如果将4molNH3和5molO2放入容器中，达到平衡时，放出热量0.8akJ，则反应时转移的电子数为
              mol
(2)若其他条件不变，下列关系图中错误的是          （选填序号）

(3)t℃时，在容积固定的密闭容器中发生上述反应，容器内各物质的浓度如下表

 浓度(mol/L)             
时间(min)
c(NH3)
c(O2)
c(NO)
c(H2O)
起  始
4.0
5.5
0
0
第2min
3.2
x
0.8
1.2
第4min
2.0
3.0
2.0
3.0
第6min
2.0
3.0
2.0
3.0
 
①反应在第2mim到第4mim时，反应速率v(O2)=             
②第2min时改变了条件，改变的条件可能是            
A．升高温度     B．使用了催化剂     C．减小压强     D．增加了生成物
③在相同的温度下，起始向容器中加入NH3、O2、NO和H2O(g)的浓度都为1mol/L，则该反应将向      _______方向进行(填“正反应”.“逆反应”.“不移动”)
（4）工业上用水吸收二氧化氮生产硝酸，生成的NO2气体经过多次氧化、吸收的循环操作使其充分转化为硝酸（假定上述过程中无其它损失），现有23吨NO2经过2次氧化吸收得到20℅的稀硝酸     吨。
（5）成品硝酸的浓度为60%～70%，为了制浓硝酸，常用Mg(NO3)2作吸水剂，然后进行蒸馏，不用CaCl2或MgCl2作吸水剂的原因是__________________________________________

实现 “节能减排” 和“低碳经济”的一项重要课题就是如何将CO2转化为可利用的资源。目前工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇。一定条件下发生反应：
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)，下图1表示该反应过程中能量(单位为kJ·mol-1)的变化：

（1）关于该反应的下列说法中，正确的是      (填字母)。
A．△H＞0，△S＞0           B．△H＞0，△S＜0
C．△H＜0，△S＜0           D．△H＜0，△S＞0
（2）为探究反应原理，现进行如下实验，在体积为l L的密闭容器中，充入l mol CO2和4mol H2，一定条件下发生反应：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)，测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如上图2所示。
①从反应开始到平衡，CH3OH的平均反应速率v(CH3OH) ＝  ；H2的转化率w(H2) =   。
②该反应的平衡常数表达式K＝       。
③下列措施中能使化学平衡向正反应方向移动的是        (填字母)。
A．升高温度
B．将CH3OH(g)及时液化抽出
C．选择高效催化剂
D．再充入l molCO2和4 molH2
（3）25℃，1.01×105Pa时，16g液态甲醇完全燃烧，当恢复到原状态时，放出363.3kJ的热量，写出该反应的热化学方程式：      。
（4）选用合适的合金为电极，以氢氧化钠、甲醇、水、氧气为原料，可以制成一种以甲醇为原料的燃料电池，此电池的负极应加入和通入的物质有      ；其正极的电极反应式是：       。

在下列事实中，什么因素影响了化学反应的速率？
（1）熔化的KClO3放出气泡很慢，撒入少量MnO2很快产生气体。               。
（2）同浓度、同体积的盐酸中放入同样大小的锌粒和镁条，产生气体有快有慢。      。
（3）同样大小的石灰石分别在0.1mol·L-1的盐酸和1mol·L-1的盐酸中，反应速率不同。               。
（4）工业上常将固体燃料粉碎进行燃烧。                         。
（5）夏天的食品易霉变，冬天就不易发生该现象。                        。

已知可逆反应CO＋H2O(g) CO2＋H2，达到平衡时，K＝，K是常数，只与温度有关，与浓度无关。
（1）830K时，若起始时：c(CO)＝2mol/L，c(H2O)＝3mol/L，平衡时CO的转化率为60%，水蒸气的转化率为      ；K值为       。
（2）830K，若只将起始时c(H2O)改为6mol/L，则水蒸气的转化率为      。
（3）若830K时，起始浓度c(CO)＝a mol/L，c(H2O)＝b mol/L，H2的平衡浓度c(H2)＝c mol/L，a、b、c之间的关系式是                 。

在2 L密闭容器中，800 ℃时反应2NO(g)＋O2(g) 2NO2(g)体系中，n(NO)随时间的变化如下表：

时间(s)
0
1
2
3
4
5
n(NO)/mol
0.020
0.010
0.008
0.007
0.007
0.007
 

（1）A点处，v(正)________v(逆)，A点正反应速率________B点正反应速率(用“大于”、“小于”或“等于”填空)。
（2）如图中表示NO2的变化的曲线是________。用O2表示从0～2 s内该反应的平均速率v＝________________。
（3）能说明该反应已经达到平衡状态的是________。
a．v(NO2)＝2v(O2)                b．容器内压强保持不变
c．v逆(NO)＝2v正(O2)        d．容器内的密度保持不变
（4）能使该反应的反应速率增大的是________。
a．及时分离出NO2气体     b．适当升高温度
c．增大O2的浓度          d．选择高效的催化剂

（14分）研究CO2的利用对促进低碳社会的构建具有重要意义。
（1）将CO2与焦炭作用生成CO，CO可用于炼铁等。
已知：①Fe2O3(s) + 3C(石墨) =" 2Fe(s)" + 3CO(g) △H 1 = +489．0 kJ·mol－1
        ②C(石墨) +CO2(g) = 2CO(g)  △H 2 = +172．5 kJ·mol－1
则CO还原Fe2O3(s)的热化学方程式为                                 。
（2）二氧化碳合成甲醇是碳减排的新方向，将CO2转化为甲醇的热化学方程式为：
CO2(g) +3H2(g)CH3OH(g) +H2O(g) △H
①该反应的平衡常数表达式为K=                                      。
②取一定体积CO2和H2的混合气体（物质的量之比为1∶3），加入恒容密闭容器中，发生上述反应反应过程中测得甲醇的体积分数φ(CH3OH)与反应温度T的关系如图1所示，则该反应的ΔH                       0 （填“>”、“<”或“＝”）。

③在两种不同条件下发生反应，测得CH3OH的物质的量随时间变化如图2所示，曲线I、Ⅱ对应的平衡常数大小关系为KⅠ     KⅡ(填“>”、“<”或“＝”)。
（3）以CO2为原料还可以合成多种物质。
①工业上尿素[CO(NH2)2]由CO2和NH3在一定条件下合成，其反应方程式为       。
当氨碳比＝3，达平衡时CO2的转化率为60%，则NH3的平衡转化率为：         。
②用硫酸溶液作电解质进行电解，CO2在电极上可转化为甲烷，该电极反应的方程式为            。

（8分）某温度时，在0.5L密闭容器中某一反应的A、B气体物质的量随时间变化的曲线如图所示，由图中数据分析求得：

（1）该反应的化学方程式为______________________________。
（2）反应开始至4min时，B的平均反应速率为____________。
（3）平衡时A的转化率为________。第4min时，正逆反应速率的大小关系为：υ(正)___υ(逆)（填“＞”、“＜”或“＝”，下同），第8min时，υ(正)___υ(逆)。

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