题目内容

CO2是生活中常见的化合物之一，随着世界工业经济的发展、人口的剧增，全球能源紧张及世界气候面临越来越严重的问题，人类对CO2的性质研究和综合利用日益重视。
Ⅰ．在催化剂作用下，可由甲醇和CO2直接合成碳酸二甲酯(DMC)：CO2 + 2CH3OH → CO(OCH3)2 + H2O，但甲醇转化率通常不会超过1%，这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）根据反应温度对TON的影响图（相同时间内测定），判断该反应的焓变△H________0（填“＞”、“＝”或“＜”），理由是____________________________________。

（2）根据反应时间对TON的影响图（上图），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：________。
（3）根据该研究小组的实验及催化剂用量对TON的影响图（见上右图），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
Ⅱ.如果人体内的CO2不能顺利排除体外会造成酸中毒，缓冲溶液可以抵御外来少量酸或碱对溶液pH的影响，人体血液里主要通过碳酸氢盐缓冲体系(H2CO3/HCO3-)维持pH稳定。己知正常人体血液在正常体温时，H2CO3的一级电离常数Ka1=10-6.1，c(HCO3-):c(H2CO3)≈20:1，lg2=0.3。
(4)由题给数据可算得正常人体血液的pH________(保留一位小数)。
(5)正常人体血液中H2CO3、HCO3-、OH-、H+四种微粒浓度由大到小关系为：         。
(6)当少量的酸、碱进入血液中时，血液pH变化不大，其原因是　　　　　　　　　　　  。

（1）＜； 经过相同的反应时间，温度较低时，反应未达到平衡；温度较高时，反应已达到平衡，随着温度升高，TON减小，即平衡向左移动，说明该反应放热  （2）1×10-3 mol·L-1·h-1
（3）AB    (4) 7.4       (5)c(HCO3-)＞c(H2CO3)＞c(OH-)＞c(H+)
(6)当少量酸进入血液中时，HCO3-就与H+发生反应来维持血液的pH稳定，当少量碱进入血液中时，H2CO3就与OH_发生反应来维持血液的pH稳定

解析试题分析：（1）根据图像可知，经过相同的反应时间，温度较低时，反应未达到平衡；温度较高时，反应已达到平衡，随着温度升高，TON减小，即平衡向左移动，说明该反应放热。
（2）根据图像可知，4～7 h内DMC变化量为30－20＝10，则根据TON＝转化的甲醇的物质的量/催化剂的物质的量可知，转化的甲醇物质的量是0.6×10—5 mol×10＝6×10—5 mol，其浓度是6×10—5 mol÷0.01L＝6×10—3 mol/L，生成DMC的浓度是3×10—3 mol/L，所以4～7 h内DMC的平均反应速率＝3×10—3 mol/L÷3h＝1×10-3 mol·L-1·h-1。
（3）A、由甲醇和CO2直接合成DMC，可以利用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，A正确；B、在反应体系中添加合适的脱水剂，可以降低生成物水蒸气的浓度，促使平衡向正反应方向进行，甲醇的转化率增大，因此将提高该反应的TON，B正确；C、根据TON＝转化的甲醇的物质的量/催化剂的物质的量可知，TON与甲醇转化的量以及催化剂的量均有关系，所以当催化剂用量低于1.2×10—5 mol时，随着催化剂用量的增加，甲醇的平衡转化率不一定烃提高，C不正确；D、催化剂不能改变平衡状态，因此DMC的产率与催化剂无关系，D不正确，答案选AB。
（4）Ka＝ ，Ka=10-6.1mol?L-1，正常血液中c（HCO3-）：c（H2CO3）≈20：1，则c（H+）=10-7.4mol?L-1，则pH＝7.4。
（5）根据（4）中分析可知正常人体血液显碱性，c(OH-)＞c(H+)。已知Ka＝＝10-6.1，血液样品pH为7.4，则c（H+）=10-7.4mol/L，所以 ＝10?6.1÷10?7.4＝101.3，因此血液中H2CO3、HCO3-、OH-、H+四种微粒浓度由大到小关系为c(HCO3-)＞c(H2CO3)＞c(OH-)＞c(H+)。
（6）血液中存在H2CO3HCO3-+H+平衡，酸性增强时，血液中氢离子浓度增大，电离平衡逆向移动，碱性增强时氢氧根离子浓度增大，平衡正向移动，因此可以维持血液的pH稳定。
考点：考查外界条件对反应速率和平衡状态的影响、可逆反应计算以及溶液中pH计算和离子浓度大小比较

练习册系列答案
相关题目

（6分）某学习小组利用铁与稀硫酸的反应，进行“探究影响化学反应速率因素”的实验。结果如下表：

实验
序号
铁的质量/g
铁的
形态
V(H2SO4)
/mL
c(H2SO4)
/mol·L-1
反应前溶液
的温度/℃
金属完全消
失的时间/s
1
0.10
片状
50
0.8
20
200
2
0.10
粉状
50
0.8
20
25
3
0.10
片状
50
1.0
20
125
4
0.10
片状
50
1.0
35
50
请分析上表信息，回答下列问题。
（1）实验1、2 表明　　　　 　对反应速率有影响。
（2）仅表明反应物浓度对反应速率产生影响的实验有　   　 （填实验序号）。
（3）该探究实验中，影响反应速率的因素还有　　　 　　　　　，体现该影响因素的实验有　　　　　　（填实验序号）。
（4）进行实验3时，若将稀硫酸改为50 mL 2.0 mol·L-1 盐酸（其他条件不变），发现：放出气泡的速率，盐酸明显比硫酸快。你认为可能的原因是                。（忽略温度对反应速率的影响）

（14分）捕碳技术(主要指捕获CO2)在降低温室气体排放中具有重要的作用。目前NH3和(NH4)2CO3已经被用作工业捕碳剂，它们与CO2可发生如下可逆反应：
反应Ⅰ：2NH3(l)＋H2O(l)＋CO2(g)  (NH4)2CO3(aq)            ΔH1
反应Ⅱ：NH3(l)＋H2O(l)＋CO2(g) NH4HCO3(aq)               ΔH2
反应Ⅲ：(NH4)2CO3(aq)＋H2O(l)＋CO2(g) 2NH4HCO3(aq)    ΔH3
请回答下列问题：
(1)ΔH3与ΔH1、ΔH2之间的关系是：ΔH3＝            。
(2) 反应Ⅲ的化学平衡常数表达式为                      。
(3)为研究温度对(NH4)2CO3捕获CO2效率的影响，在某温度T1下，将一定量的(NH4)2CO3溶液置于密闭容器中，并充入一定量的CO2气体(用氮气作为稀释剂)，在t时刻，测得容器中CO2气体的浓度。然后分别在温度为T2、T3、T4、T5下，保持其他初始实验条件不变，重复上述实验，经过相同时间测得CO2气体浓度，得到趋势图(见图1)。则：
①ΔH3       0(填“＞”、“＝”或“＜”)。
②在T1～T2及T4～T5两个温度区间，容器内CO2气体浓度呈现如图1所示的变化趋势，其原因是   
                     。
③反应Ⅲ在温度为T1时，溶液pH随时间变化的趋势曲线如图2所示。当时间到达t1时，将该反应体系温度迅速上升到T2，并维持该温度。请在该图中画出t1时刻后溶液的pH变化总趋势曲线。
  
图1                               图2
(4)利用反应Ⅲ捕获CO2，在(NH4)2CO3初始浓度和体积确定的情况下，提高CO2吸收量的措施有   
   。
(5)下列物质中也可以作为CO2捕获剂的是       。

A．NH4Cl B．Na2CO3 C．HOCH2CH2OH D．HOCH2CH2NH2

（17分）研究氮氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相互作用时，涉及如下反应：
2NO2（g）+NaCl（s）NaNO3（s）+ClNO（g）  K1  ?H < 0 （I）
2NO（g）+Cl2（g）2ClNO（g）               K2  ?H < 0 （II）
（1）4NO2（g）+2NaCl（s）2NaNO3（s）+2NO（g）+Cl2（g）的平衡常数K=         （用K1、K2表示）。
（2）为研究不同条件对反应（II）的影响，在恒温条件下，向2L恒容密闭容器中加入0.2mol NO和0.1mol Cl2，10min时反应（II）达到平衡。测得10min内v（ClNO）=7.5×10-3mol?L-1?min-1，则平衡后n（Cl2）=          mol，NO的转化率а1=       。其它条件保持不变，反应（II）在恒压条件下进行，平衡时NO的转化率а2        а1（填“>”“<”或“=”），平衡常数K2           （填“增大”“减小”或“不变”。若要使K2减小，可采用的措施是                             。
（3）实验室可用NaOH溶液吸收NO2，反应为2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O。含0.2mol NaOH的水溶液与0.2mol NO2恰好完全反应得1L溶液A，溶液B为0.1mol?L?1的CH3COONa溶液，则两溶液中c（NO3?）、c（NO2-）和c（CH3COO?）由大到小的顺序为                   。（已知HNO2的电离常数Ka=7.1×10-4mol?L?1，CH3COOH的电离常数K a=1.7×10-5mol?L?1，可使溶液A和溶液B的pH相等的方法是             。
a．向溶液A中加适量水       b．向溶液A中加适量NaOH
c．向溶液B中加适量水       d．向溶液B中加适量NaOH

(17分)运用化学反应原理研究碳的化合物具有重要意义。
（1）常温下可用于检测CO，反应原理为：。向2L密闭容器中加入足量，并通人1molCO，CO2的体积分数随时间的变化如下图所示。

①0～0.5min内的平均反应速率_____________。
②保持温度和体积不变，若开始加入CO(g)的物质的量是原来的2倍，则下列说法正确的是____________(填代号)。
a．生成I2的质量为原来的2倍
b．混合气体的平均摩尔质量不变
c．达到平衡的时间为原来的2倍
d．混合气体的密度不变
③反应达a点时，欲增大容器中的体积分数，可采取的措施为____________。
（2）以为催化剂，可以将的混合气体直接转化为乙酸。
①若该反应的原子利用率为100％，则______________。
②在25℃下，将pH=a的氢氧化钠溶液与pH=b的醋酸溶液等体积混合，若两溶液恰好完全反应，则________14(填“>”、“<”或“=”)；该温度下醋酸的电离常数K=__________(用含a、b的式子表示)。
（3）利用反应可以处理汽车尾气，若将该反应设计为原电池，用熔融Na2O作电解质，其正极电极反应式为________________________________。

（6分）将6molA气体和2molB气体在2L密闭容器中混合并在一定条件下发生反应：3A（g）+B（g）xC（g）+2D（g）。若经5min后反应达到平衡状态，容器内的压强变小，并知D的平均反应速率为0.2mol/（L?min）,请填写下列空白：
①x的数值为      ；  ②A的平均反应速率为            ； ③5min时B的转化率为         。

(14分)
含硫化合物在工业生产中有广泛的用途。
（1）对于可逆反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) △H＜0，下列研究目的和图示相符的是       
（填序号）

序号
A
B
C
D
目的
压强对平衡的影响
温度对转化率的影响
增加O2浓度对速率的影响
浓度对平衡常数的影响
图示




（2）在5000C有催化剂存在的条件下，向容积为2L的甲乙两个密闭容器中均充入2molSO2和1molO2。甲保持容积不变，乙保持压强不变，充分反应后，均达平衡状态，此时SO3的体积分数甲
      乙。（填“>”“<”或“="”" ）
（3）向2L的甲容器中充入2molSO2、1molO2，测得SO2的平衡转化率与温度的关系如下图所示。

Ⅰ.在T1温度下，反应进行到状态D时，v正     v逆。（填“>”“<”或“="”" ）
Ⅱ.T3温度下，平衡时测得反应放出的热量为Q1，在相同温度下若再向容器中通入2molSO2、1molO2，重新达到平衡，测得反应又放出热量Q2 。则下列说法中正确的是          。（填序号）
A．相同温度下新平衡时容器中的压强是原平衡时的两倍
B．Q2一定大于Q1
C．新平衡时SO2的转化率一定大于80%
　
（4）在甲容器中充入一定量的SO2和1.100molO2，在催化剂作用下加热，当气体的物质的量减少0.315mol时反应达到平衡，此时测得气体压强为反应前的82.5%，则SO2的转化率为                   。
　（5）若用氢氧化钠溶液吸收SO2气体恰好得到酸式盐，已知该酸式盐溶液呈弱酸性，则溶液中各离子浓度由大到小的顺序为                           。（用离子浓度符号表示）
　（6）一定温度下，用水吸收SO2气体，若得到pH=5的H2SO3溶液，则溶液中亚硫酸氢根离子和亚硫酸根离子的物质的量浓度之比为    　　          。（已知该温度下H2SO3的电离常数：Ka1=1.0×10-2mol/L，Ka2=6.0×10-3mol/L）

(15分)含铬污水处理是污染治理的重要课题。污水中铬元素以Cr2O72-和CrO42-形式存在，常见除铬基本步骤是：

（1）加酸可以使CrO42-转化为Cr2O72-： 2CrO42- + 2H+ Cr2O72- + H2O
若常温下pH=1溶液中Cr2O72-浓度为0．1 mol?L-1，Cr2O72-浓度是CrO42-浓度的10倍，该化学平衡常数K=      。
（2）六价铬的毒性大约是三价铬的100倍，二氧化硫还原法是在酸性溶液中通SO2将Cr2O72-还原，反应的离子方程式为                                 。而后再加碱将Cr3+沉淀，已知常温下Ksp［Cr(OH)3］ =10-32,要使c(Cr3+)降低到10-5mol?L-1，溶液的pH应升高到    。
（3）电解还原法是利用电解产生的Fe2+将Cr2O72-还原为Cr3+．电解装置所用的电极材料是碳棒和铁片，其中铁片连接直流电源的      极。
（4）Cr(OH)3为绿色粘性沉淀，类似于Al(OH)3既溶于酸又能溶于强碱溶液。Cr(OH)3溶于稀硫酸的化学方程式为                                                    。往100．00mL 0．1000 mol?L-1CrCl3溶液滴加1．000mol?L-1NaOH溶液, 请画出生成沉淀的物质的量与加入NaOH溶液体积的关系图:

由于温室效应和资源短缺等问题，如何降低大气中的CO2含量并加以开发利用，引用了各界的普遍重视。目前工业上有一种方法是用CO2生产燃料甲醇。一定条件下发生反应：CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)，该反应的能量变化如图所示：

(1)上述反应平衡常数K的表达式为               ，温度降低，平衡常数K       (填“增大”、“不变”或“减小”)。
(2)在体积为2 L的密闭容器中，充入1 mol CO2和3 mol H2，测得CO2的物质的量随时间变化如下表所示。从反应开始到5 min末，用氢气浓度变化表示的平均反应速率v(H2)＝       。

t/min
 		0
 		2
 		5
 		10
 		15
 
n(CO2)/mol
 		1
 		0.75
 		0.5
 		0.25
 		0.25
 
 
(3)下列条件能使上述反应的反应速率增大，且平衡向正反应方向移动的是       (填写序号字母)
a．及时分离出CH3OH气体
b．适当升高温度
c．保持容器的容积不变，再充入1 mol CO2和3 mol  H2
d．选择高效催化剂

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