题目内容
（14分）用氮化硅陶瓷代替金属制造发动机的耐热部件，能大幅度提高发动机的热效率。工业上用化学气相沉积法制备氮化硅，其反应如下：3SiCl4(g)+2N2(g)+6H2(g)
Si3N4(s)+12HCl(g)，在温度T0下的2 L密闭容器中，加入0．30 mol SiC14, 0．20 mol N2． 0．36 mol H2进行上述反应，2min后达到平衡，测得固体的质量增加了2．80 g
（1） SiCl4的平均反应速率为＿＿＿
（2）平衡后，若改变温度，混合气体的平均相对分子质量与温度的关系如图所示，下列说法正确的是
| A．该反应在任何温度下可自发进行 |
| B．若混合气体的总质量不变，表明上述反应己达到平衡状态 |
| C．其他条件不变，增大Si3N4的物质的量，平衡向左移动 |
| D．按3:2:6的物质的量比增加反应物，SiC14（g）的转化率降低 |
假设温度为T1时向该反应容器中同时加入。(SiC14) =0．3 mol/L，c(H2) =0．3 mol/L,，c(N2) ＝
x mol/L, c (HCl) ＝0．3 mol/L和足量Si3N4 (s),若要使平衡建立的过程中HCl浓度减小，x的取值
范围为＿＿＿
（4）该反应的原子利用率为＿＿＿＿
（5）工业上制备SiCl4的反应过程如下：
写出二氧化硅、焦炭与Cl 2在高温下反应生成气态SiC14和一氧化碳的热化学方程式_____
（14分）
（1）0．015mol/(L?min)（2分） （2）AB（2分）
（3）T3（2分） 0 ≤ x < 0．15（3分） （4）24．22%（2分）
（5）SiO2(s)+2C(s)+2Cl2(g)=SiCl4(g)+2CO(g) ?H=(a+b-c)kJ?mol?1（3分）
解析试题分析：（1）反应生成的n(Si3N4)=2．8g÷140g/mol=0．02mol，则反应的SiCl4为：n(SiCl4)=3n(Si3N4)=3×0．02mol=0．06mol，则v(Si3N4)=0．06mol÷2L÷2min=0．015mol/(L?min)。
（2）正反应方向，气体的物质的量增大，气体的质量减小，根据图像可知温度升高，混合气体的平均相对分子质量增大，所以升温平衡向逆反应方向移动移动，则该反应为放热反应。A、因为该反应?H <0，?S>0，所以?H?—T?S恒小于0，在任何温度下可自发进行，正确；B、因为Si3N4为固体，反应前后气体的质量不相等，所以若混合气体的总质量不变，表明反应己达到平衡状态，正确；C、因为Si3N4为固体，所以其他条件不变，增大Si3N4的物质的量，对平衡无影响，错误；D、按3:2:6的物质的量比增加反应物，H2的体积分数增大，所以SiC14（g）的转化率增大，错误。
（3）该反应为放热反应，随着温度升高，平衡常数减小，所以T3温度最低，反应速率最小，达到平衡所需时间最长；当反应恰好达到平衡时，根据平衡常数可得：0．312÷（0．33×0．36×x2）=1．2，解得x=0．15mol，要使平衡建立的过程中HCl浓度减小，反应向左进行，所以0 ≤ x < 0．15
（4）根据化学方程式，原子的利用率=140÷（140+12×36．5）×100%=24．22%
（5）首先写出化学方程式并注明状态：SiO2(s)+2C(s)+2Cl2(g)=SiCl4(g)+2CO(g)，然后根据盖斯定律求算焓变，该反应可由已知的3个反应经① + ②—③求得，所以?H=(a+b-c)kJ?mol?1，进而可写成化学方程式。
考点：本题考查化学反应速率、化学平衡、原子利用率、热化学方程式的书写。
CH3OH(g)+H2O(g) ΔH＝－49.0 kJ/mol。
可用尿素
还原（尿素中C元素的化合价为+4价），反应的方程式为：
。当消耗掉12g尿素时，转移电子的物质的量是 。
）,改流程中发生的主要反应有：
KJ/mol
。在一容积可变的密闭容器中充有10mol CO和20molH2，在催化剂作用下发生反应生成甲醇，CO的平衡转化率（a）与温度(T)、压强（P）的关系如图所示。
0（填“>”或“<”）。若达到平衡状态A时，容器的体积为10L，则在平衡状态B时容器的体积为 L。
转化成都(NH4)2SO3，再氧化成(NH4)2SO4，(NH4)2SO4溶液中离子浓度大小顺序为 ；已知25℃时，0.05mol/L(NH4)2SO4溶液的
，则
= （用含a的代数式表示，已知
的电离常数
）。（15分）火力发电厂释放出大量氮氧化物（NOx）、SO2和CO2等气体会造成环境问题。对燃煤废气进行脱硝、脱硫和脱碳等处理，可实现绿色环保、节能减排、废物利用等目的。
（1）脱硝。利用甲烷催化还原NOx：
CH4(g) ＋ 4NO2(g) ＝4NO(g) ＋ CO2(g) ＋ 2H2O(g) △H1＝－574 kJ·mol－1
CH4(g) ＋ 4NO(g) ＝2N2(g) ＋ CO2(g) ＋ 2H2O(g) △H2＝－1160 kJ·mol－1
甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式为 。
（2）脱碳。将CO2转化为甲醇：CO2(g)＋3H2(g)
CH3OH(g)＋H2O(g) △H3
①在一恒温恒容密闭容器中充入1 mol CO2和3 mol H2进行上述反应。测得CO2和CH3OH(g)浓度随时间变化如图1所示。回答：0~10 min内，氢气的平均反应速率为 mol/(L·min)；第10 min后，保持温度不变，向该密闭容器中再充入1 mol CO2(g)和1 mol H2O(g)，则平衡 （填“正向”、“逆向”或“不”）移动。
②取五份等体积的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的关系曲线如图2所示，则上述CO2转化为甲醇的反应的△H3 0（填“＞”、“＜”或“＝”）。
（3）脱硫。利用Na2SO3溶液可脱除烟气中的SO2。Na2SO3可由NaOH溶液吸收SO2制得。NaOH溶液吸收SO2的过程中，pH随n(SO32-)︰n(HSO3﹣)变化关系如下表：
| n(SO32﹣)︰n(HSO3﹣) | 91︰9 | 1︰1 | 9︰91 |
| pH | 8.2 | 7.2 | 6.2 |
② 当溶液呈中性时，离子浓度关系正确的是（选填字母）： 。
a．c(Na+)=2c(SO32-)+c(HSO3-)
b．c(Na+) > c(HSO3-) > c(SO32-) > c(H+) = c(OH-)
c．c(Na+) + c(H+) = c(SO32-) + c(HSO3-) + c(OH-)
某市对大气进行监测,发现该市首要污染物为可吸入颗粒物PM2.5(直径小于等于2.5μm的悬浮颗粒物),其主要来源为燃煤、机动车尾气等。因此,对PM2.5、SO2、NOx等进行研究具有重要意义。
请回答下列问题:
(1)将PM2.5样本用蒸馏水处理制成待测试样。
若测得该试样所含水溶性无机离子的化学组分及其平均浓度如下表:
| 离子 | K+ | Na+ | N | S | N | Cl- |
| 浓度/mol·L-1 | 4×10-6 | 6×10-6 | 2×10-5 | 4×10-5 | 3×10-5 | 2×10-5 |
(2)为减少SO2的排放,常采取的措施有:
①将煤转化为清洁气体燃料。
已知:H2(g)+
O2(g) H2O(g) ΔH="-241.8" kJ·mol-1 ①C(s)+
O2(g) CO(g) ΔH="-110.5" kJ·mol-1 ②写出焦炭与水蒸气反应的热化学方程式: 。
②洗涤含SO2的烟气。以下物质可作洗涤剂的是 。
a.Ca(OH)2 b.Na2CO3 c.CaCl2 d.NaHSO3
(3)汽车尾气中NOx和CO的生成及转化
①已知汽缸中生成NO的反应为:
N2(g)+O2(g)
2NO(g) ΔH>0若1 mol空气含0.8 mol N2和0.2 mol O2,1 300℃时在密闭容器内反应达到平衡,测得NO为8×10-4mol。计算该温度下的平衡常数K= 。
汽车启动后,汽缸温度越高,单位时间内NO排放量越大,原因是 。
②汽车燃油不完全燃烧时产生CO,有人设想按下列反应除去CO:
2CO(g) 2C(s)+O2(g)
已知该反应的ΔH>0,简述该设想能否实现的依据:
。
③目前,在汽车尾气系统中装置催化转化器可减少CO和NO的污染,其化学反应方程式为 。
（14分）从能量的变化和反应的快慢等角度研究反应：
。
（1）为了加快正反应速率，可以采取的措施有________（填序号，下同）。
| A．使用催化剂 | B．提高氧气的浓度 |
| C．提高反应的温度 | D．降低反应的温度 |
（3）从断键和成键的角度分析上述反应中能量的变化。已知：化学键的键能：
| 化学键 | H—H | O＝O | H—O |
键能 | 436 | 496 | 463 |
（4）已知1克氢气完全燃烧生成液态水放出QKJ的热量，则氢气燃烧生成液态水的热化学反应方程式为
（5）氢氧燃料电池的总反应方程式为
。其中，氢气在________（填“正”或“负”）极发生________反应（填“氧化”或“还原”）。电路中每转移0．2mol电子，标准状况下消耗H2的体积是________L。 
下面关于化学反应的限度的叙述中，正确的是
| A．化学反应的限度都相同 |
| B．可以通过改变温度控制化学反应的限度 |
| C．可以通过延长化学反应的时间改变化学反应的限度 |
| D．当一个化学反应在一定条件下达到限度时，反应即停止 |