摘要：某反应在高温时能自发进行.在低温时逆反应能自发进行.则对其正反应的判断正 确的是 A．放热反应.熵增加 B．放热反应.熵减少 C．吸热反应.熵增加 D．吸热反应.熵减少

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（14分）

I．我国即将建成自己的载人空间站。载人航天器的生态系统中，不仅要求分离去除CO2，还要求提供充足的O2。
⑴某种电化学装置可实现如下转化：2CO2=2CO+O2，CO可用作燃料。已知该反应的某极反应为：4OH-－4e-=O2↑+2H2O，则另一极反应为：           。
⑵有人提出，可以设计某温度下的反应：2CO=2C+O2（△H>O、△S<O）来消除CO的污染。请你判断该温度下上述反应是否能发生并说明理由是                。
Ⅱ.大气固氮属于自然固氮，合成氨是目前人工固氮的主要方法。科学家一直致力“人工固氮”新方法的研究。
⑴有关大气固氮(以N2+O2   2NO为例)、人工固氮(以N2+3H2 2NH3为例)反应的平衡常数的值如下表。

反应
N2+02 2NO        
N2+3H22NH3
温度/℃
 27
2000
100
400
K
 3.84×10-31
 0.1
3.4×109
2.0x104
下列说法正确的是           。(填字母)
a．大气固氮与人工固氮都是放热反应
b．人类模拟大气固氮无现实意义
c．寻找在常温下合成氨的高效催化剂是目前人工固氮的新方向
d．在常温下，人工固氮非常容易进行
⑵已知：N2(g)+3H2(g)  2NH3(g)    =-92.4kJ·mol-1
2H2(g)+02(g)="2H20(1)        " ="-571.6" kJ·mol-1
据报道，在常温、常压、光照、催化剂的条件下，N2可以与水反应，则反应 N2(g)+3H20(1)=2NH3(g)+3／2O2(g)的=          KJ·mol-1。
⑶某研究小组在673 K、30 MPa下，在体积为的密闭容器中进行反应：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)，其(H2)和(NH3)随时间变化的关系如图所示。

①下列叙述正确的是           。(填字母)
A．点a的正反应速率比点b的大
B．点c处反应达到化学平衡状态
C．若t3时由673 K升至773 K，则(H2)将增大
②从开始到平衡时反应的平均速率(以H2的浓度变化表示)(H2)=              。
③若开始时(N2)=(H2)，则反应的平衡常数=            (用代数式表示)。

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（14分）

I．我国即将建成自己的载人空间站。载人航天器的生态系统中，不仅要求分离去除CO2，还要求提供充足的O2。
⑴某种电化学装置可实现如下转化：2CO2=2CO+O2，CO可用作燃料。已知该反应的某极反应为：4OH-－4e-=O2↑+2H2O，则另一极反应为：           。
⑵有人提出，可以设计某温度下的反应：2CO=2C+O2（△H>O、△S<O）来消除CO的污染。请你判断该温度下上述反应是否能发生并说明理由是                。
Ⅱ.大气固氮属于自然固氮，合成氨是目前人工固氮的主要方法。科学家一直致力“人工固氮”新方法的研究。
⑴有关大气固氮(以N2+O2   2NO为例)、人工固氮(以N2+3H2 2NH3为例)反应的平衡常数的值如下表。
反应
N2+02 2NO        
N2+3H22NH3
温度/℃
 27
2000
100
400
K
 3.84×10-31
 0.1
3.4×109
2.0x104
下列说法正确的是           。(填字母)
a．大气固氮与人工固氮都是放热反应
b．人类模拟大气固氮无现实意义
c．寻找在常温下合成氨的高效催化剂是目前人工固氮的新方向
d．在常温下，人工固氮非常容易进行
⑵已知：N2(g)+3H2(g)  2NH3(g)    =-92.4kJ·mol-1
2H2(g)+02(g)="2H20(1)        " ="-571.6" kJ·mol-1
据报道，在常温、常压、光照、催化剂的条件下，N2可以与水反应，则反应 N2(g)+3H20(1)=2NH3(g)+3／2O2(g)的=          KJ·mol-1。
⑶某研究小组在673 K、30 MPa下，在体积为的密闭容器中进行反应：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)，其(H2)和(NH3)随时间变化的关系如图所示。

①下列叙述正确的是           。(填字母)
A．点a的正反应速率比点b的大
B．点c处反应达到化学平衡状态
C．若t3时由673 K升至773 K，则(H2)将增大
②从开始到平衡时反应的平均速率(以H2的浓度变化表示)(H2)=              。
③若开始时(N2)=(H2)，则反应的平衡常数=            (用代数式表示)。
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(13分)按要求完成下列各小题。
(1)用CO2来生产燃料甲醇的反应原理：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)，某些化学键的键能数据如下表：
化学键
C－C
C－H
H－H
C－O
C=O
H－O
键能/kJ·mol-1
348
413
436
358
750
463
计算反应上述反应的焓变△H=_______________________
写出上述反应的平衡常数表达式K=__________________，若升高温度，则平衡常数K________(填“增大”或“减小”或“不变”)。该反应的△S______0(填“>”或“<”或“=”)，在 _________(填“较高”或“较低”)温度下有利于该反应自发进行。
(2)在25℃下，向浓度均为0．01 mol?L-1的MgCl2和AlCl3混合溶液中逐滴加入氨水，先生成__________沉淀(填化学式)，生成该沉淀的离子方程式为________________。
（已知25℃时Ksp[Mg(OH)2]=1.8×10-11，Ksp[Al(OH)3]=3×10-34。）
(3)某温度(t℃)时，测得0.01mol·L-1的NaOH溶液的pH＝11。在此温度下，将pH＝2的H2SO4溶液VaL与pH＝12的NaOH溶液VbL混合，若所得混合液为中性，则Va︰Vb＝              。
(4)在25℃时，将cmol·L-1的醋酸溶液与0.02mol·L-1NaOH溶液等体积混合后溶液刚好呈中性，用含c的代数式表示CH3COOH的电离常数Ka=____________________。
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(13分)按要求完成下列各小题。

(1)用CO2来生产燃料甲醇的反应原理：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)，某些化学键的键能数据如下表：

化学键

C－C

C－H

H－H

C－O

C=O

H－O

键能/kJ·mol-1

348

413

436

358

750

463

计算反应上述反应的焓变△H=_______________________

写出上述反应的平衡常数表达式K=__________________，若升高温度，则平衡常数K________(填“增大”或“减小”或“不变”)。该反应的△S______0(填“>”或“<”或“=”)，在 _________(填“较高”或“较低”)温度下有利于该反应自发进行。

(2)在25℃下，向浓度均为0．01 mol・L-1的MgCl2和AlCl3混合溶液中逐滴加入氨水，先生成__________沉淀(填化学式)，生成该沉淀的离子方程式为________________。

（已知25℃时Ksp[Mg(OH)2]=1.8×10-11，Ksp[Al(OH)3]=3×10-34。）

(3)某温度(t℃)时，测得0.01mol·L-1的NaOH溶液的pH＝11。在此温度下，将pH＝2的H2SO4溶液VaL与pH＝12的NaOH溶液VbL混合，若所得混合液为中性，则Va︰Vb＝                。

(4)在25℃时，将cmol·L-1的醋酸溶液与0.02mol·L-1NaOH溶液等体积混合后溶液刚好呈中性，用含c的代数式表示CH3COOH的电离常数Ka=____________________。

 

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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+2CO2CO2+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浓度如表：

时间/s

0

1

2

c(NO)/mol·L-1

1.00×10-3

4.50×10-4

2.50×10-4

c(CO)/ mol·L-1

3.60×10-3

3.05×10-3

2.85×10-3

 

时间/s

3

4

5

c(NO)/mol·L-1

1.50×10-4

1.00×10-4

1.00×10-4

c(CO)/ mol·L-1

2.75×10-3

2.70×10-3

2.70×10-3

请回答下列问题（均不考虑温度变化对催化剂催化效率的影响）：

(1)在上述条件下反应能够自发进行，则反应的ΔH________0(填写“＞”、“＜”、“＝”)。

(2)前2 s内的平均反应速率v(N2)=________。

(3)在该温度下，反应的平衡常数K=________。

(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。

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/ m2·g-1

Ⅰ

280

1.20×10-3

5.80×10-3

82

Ⅱ

 

 

 

124

Ⅲ

350

 

 

124

①请在上表空格中填入剩余的实验条件数据。

②请在给出的坐标图中，画出上表中的三个实验条件下混合气体中NO浓度随时间变化的趋势曲线图，并标明各条曲线的实验编号。

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