14．(2010·太原十中月考题)有人设计了如下图所示的甲醇(methanol)合成工艺：

其中，①为甲烷气源，压强250.0 kPa，温度25 ℃，流速55.0 m³·s^－1。②为水蒸气源，压强200.0　 kPa，温度150 ℃，流速150.0 m³·s^－1。合成气(含有两种还原性气体)和剩余反应物的混合物经管路③进入25 ℃的冷凝器(condenser)，冷凝物由管路⑤流出。在B中合成的甲醇和剩余反应物的混合物经⑥进入25 ℃的冷凝器，甲醇冷凝后经管路⑦流出，其密度为0.791 g·mL^－1。(已知：理想气体状态方程pV＝nRT，其中p为压强，单位Pa，V为体积，单位m³，R为常数8.314，T为温度，单位K。)

(1)分别写出在步骤A和步骤B中所发生的化学反应的方程式。

(2)假定：所有气体皆为理想气体，在步骤A和B中完全转化，气液在冷凝器中完全分离，计算经步骤A和步骤B后，在一秒钟内剩余物的物质的量。

解析：(1)由合成所得的两种气体都具有还原性，且它们是由甲烷与水反应所得，可知这两种气体分别为CO(g)、H₂(g)；(2)由于压强是常压，不能直接利用体积进行计算，得将体积换算成对应的物质的量，但又是在非标况下的气体，因此应利用题目所给的理想气体状态方程进行计算。

答案：(1)CH₄(g)+H₂O(g) CO(g)+3H₂(g)(一定条件)

CO(g)+2H₂(g) CH₃OH(g)(一定条件)

(2)由pV＝nRT变形得：n＝pV/(RT)

故1秒钟内n(CH₄)＝(250.0×10³×55.0)/(8.314×298)＝5.55×10³(mol)

n[H₂O(g)]＝(200.0×10³×150.0)/(8.314×423)＝8.53×10³(mol)

经步骤A后在③中过量的n[H₂O(g)]＝(8.53×10³－5.55×10³) mol＝2.98×10³ mol，在步骤A中生成的CO和H₂的物质的量之比为1∶3，而在步骤B中消耗的CO和H₂的物质的量之比为1∶2，故经步骤B后剩余的H₂为5.55×10³ mol。

13．(2010·模拟题)钾是一种活泼的金属，工业上通常用金属钠和氯化钾在高温下反应制取。该反应为：Na(l)+KCl(l) NaCl(l)+K(g)；ΔH＞0

各物质的沸点与压强的关系见下表：

(1)在常压下金属钾转变为气态从反应混合物中分离的最低温度约为______，而反应的最高温度应低于　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

(2)在制取钾的过程中，为了提高原料的转化率可以采取的措施是________________________________________________________________________。

解析：(1)依题意知钠与氯化钾的反应为可逆反应Na(l)+KCl(l) NaCl(l)+K(g)；ΔH＞0，若及时将反应混合物中的钾转变为气态分离出去，从而使平衡向生成钾的方向移动，显然温度的选择应高于钾的沸点而低于钠的沸点，即分离钾的最低温度为770 ℃，而反应的最高温度应低于890 ℃。

(2)由所给反应的特点知：降低压强可使所给反应向右移动，有利于提高原料的利用率；另外反应吸热，升高温度，使所给平衡向右移动，也有利于提高原料利用率，但温度过高会使钠也变成蒸气逸出，既可使所得产品不纯，也不利于原料的充分利用。

答案：(1)770 ℃　890 ℃　(2)降低压强或移去钾蒸气，适当升高温度

12．(2010·模拟题)Ⅰ.(1)合成氨工业对化学工业和国防工业具有重　

要意义。工业合成氨生产示意图如右图所示。

①X的化学式为________；

②图中条件选定的主要原因是(选填字母序号)________；

A．温度、压强对化学平衡影响

B．铁触媒在该温度时活性最大

C．工业生产受动力、材料、设备等条件的限制

③改变反应条件，会使平衡发生移动。

如下图表示随条件改变，氨气的百分含量的变化趋势；当横坐标为　

压强时，变化趋势正确的是　　(选填字母序号)；当横坐标为

温度时，变化趋势正确的是　　(选填字母序号)。

(2)常温下氨气极易溶于水，其水溶液可以导电。

①用方程式表示氨气溶于水的过程中存在的可逆反应________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

②氨水中水电离出的c(OH-)　　10-7 mol·L-1(填写“>”、“<”或“=”)。

③将相同体积、相同物质的量浓度的氨水和盐酸混合后，溶液中离子浓度由大到小依次为________________________________________________________________________。

(3)氨气具有还原性，在铜的催化作用下，氨气和氟气反应生成A和B。A为铵盐，B在标准状况下为气态。在此反应中，若每反应1体积氨气，同时反应0.75体积氟气；若每反应8.96 L氨气(标准状况)，同时生成0.3 mol A。

①写出氨气和氟气反应的化学方程式________________________________________________________________________；

②在标准状况下，每生成1　 mol B，转移电子的物质的量为________mol。

Ⅱ.为了防止铁制品生锈，可对其表面进行“发蓝”处理：把铁制品浸入热的NaNO₂、NaNO₃、NaOH混合溶液中，使它的表面氧化成一层致密的Fe₃O₄氧化膜。发生的反应可表示如下：

①3Fe+NaNO₂+5NaOH3Na₂FeO₂+NH₃+H₂O

②8Fe+3NaNO₃+5NaOH+2H₂O===4Na₂Fe₂O₄+3NH₃

③Na₂FeO₂+Na₂Fe₂O₄+2H₂OFe₃O₄+4NaOH

某研究小组发现，若上述热的混合溶液中NaOH的含量太少，氧化膜的厚度就太薄；若NaOH的含量太多，氧化膜的厚度也太薄。请用化学平衡移动原理解释发生这种现象的原因。

解析：Ⅰ.要准确理解工业合成氨适宜条件的选择。实际工业生产要求产量高，而产量由生产周期(速率问题)和产率(平衡问题)共同决定。还要考虑成本，故(1)②选BC。对(3)，F₂与NH₃反应，氮的化合价必然升高，产物可能为N₂：2NH₃+3F₂===N₂+6HF，也可能为NF₃(由8e^－稳定结构的需要决定其组成)：4NH₃+3F₂NF₃+3NH₄F，由题中数据确定为后者。

答案：Ⅰ.(1)①NH₃　②BC　③c　a　

(2)①NH₃+H₂ONH₃·H₂ONH₄⁺+OH^－ ②<　③c(Cl^－)>c(NH₄⁺)>c(H⁺)>c(OH^－)

　(3)①4NH₃+3F₂NF₃+3NH₄F　②6

Ⅱ.反应①、③是可逆反应，反应②是不可逆反应，当NaOH含量较少时，使反应①生成的Na₂FeO₂及反应②生成的Na₂Fe₂O₄的质量都较少，致使反应③生成的Fe₃O₄的质量也少，氧化膜的厚度就薄。当NaOH含量太多时，尽管反应①、②生成的Na₂FeO₂及Na₂Fe₂O₄的质量增加，但太多的NaOH又会使反应③的化学平衡向逆反应方向移动，结果使生成的Fe₃O₄的质量变小，氧化膜的厚度也变薄。由此可见，铁制品进行“发蓝”处理时，NaOH的含量是控制氧化膜厚度的重要因素之一。

11．四川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)：

请回答下列问题：

(1)已知0.5 mol甲烷与0.5 mol水蒸气在t ℃、p kPa时，完全反应生成一氧化碳和氢气(合成气)，吸收了a kJ热量，该反应的热化学方程式是：________________________________________________________________________。

(2)在合成氨的实际生产过程中，常采取的措施之一是：将生成的氨从混合气体中及时分离出来，并将分离出氨后的氮气和氢气循环利用，同时补充氮气和氢气。请运用化学反应速率和化学平衡的观点说明采取该措施的理由：________________________________________________________________________。

(3)当甲烷合成氨气的转化率为75%时，以5.60×10⁷ 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)

(4)已知尿素的结构简式为COH₂NNH₂，请写出两种含有碳氧双键的尿素的同分异构体的结构简式：①____________________；②__________________。

解析：本题以四川的天然气资源合成氨为依托，综合考查热化学方程式的书写、化学反应速率、化学平衡、利用化学方程式(关系式)进行计算和同分异构体的书写等知识。着重考查学生的知识迁移能力和利用所学知识解决实际问题的能力，这是今后命题的方向。

(1)因0.5 mol甲烷与0.5 mol 水蒸气完全反应生成一氧化碳和H₂吸收了a kJ热量，则1 mol甲烷与1 mol水蒸气反应需吸收2a kJ的热量，所以该反应的热化学方程式为

CH₄(g)+H₂O(g) 　　　　　　CO(g)+3H₂(g)；ΔH＝+2a kJ·mol^－1。

(2)N₂与H₂合成NH₃的反应(N₂+3H₂2NH₃)是一个可逆反应，在该反

应中，补充氮气和氢气有利于增大反应速率，分离氨和补充氮气与氢气都有利于平衡向正反应方向移动，同时循环利用可以提高原料利用率节约原料。

(3)由CH₄+2H₂O　　　　　　 CO₂+4H₂的方程式和合成氨的方程式可以推出如下关系：CH₄-4H₂-NH₃，由此关系式可以求得

V(NH₃)＝5.6 L×10⁷×75%×＝1.12×10⁸ L。

(4)因所写同分异构体需含有碳氧双键，根据价键理论结合尿素的结构简式很容易写出其

同分异构体为

答案：(1)CH₄(g)+H₂O(g)　　　　　　 CO(g)+3H₂(g)；ΔH＝2a kJ/mol　(2)及时分离NH₃及补充N₂和H₂，都为了增大反应物的转化率；补充N₂和H₂还能增大反应速率，提高生产效率

(3)1.12×10⁸ L　(4)

10．某密闭容器中充入等物质的量的气体A和B，一定温度下发生反应：A(g)+xB(g) 2C(g)，达到平衡后，只改变反应的一个条件，测得容器中物质的浓度、反应速率随时间的变化如下图所示，下列说法中正确的是　　　 　　　　　　　　　　　　　　 (　)

A．30 min时降低温度，40 min时升高温度

B．8 min前A的平均反应速率为0.08 mol·(L·s)^－1

C．反应方程式中的x＝1，正反应为吸热反应

D．20 min-40 min间该反应的平衡常数均为4

解析：本题考查化学反应速率和化学平衡移动。从图中看出，x＝1,30 min时，正逆反应速率同时下降，但平衡没有移动，说明是降低压强，40 min时，正逆反应速率都增大，平衡逆向移动，说明是升高温度，正反应是放热反应，所以A、C选项错误；8 min前Δc(A)＝0.64 mol·L^－1，则Δv(A)＝＝0.08 mol·(L·min)^－1，B选项单位错误。

答案：D

9．(2010·模拟题)氨催化氧化是硝酸工业的基础，在某催化剂　

作用下只发生主反应①和副反应②：

4NH₃(g)+5O₂(g) 4NO(g)+6H₂O(g)；

ΔH＝－905 kJ/mol　 ①，　

4NH₃(g)+3O₂(g) 2N₂(g)+6H₂O(g)；

ΔH＝－1 268 kJ/mol　②。反应①、②的产率与反应温度

的关系如图所示。下列说法正确的是　　　　　　 (　)

A．工业上进行氨催化氧化生成NO时，温度应控制在780-840℃

之间

B．工业上采用物料比n(O₂)/n(NH₃)在1.7-2.0，主要是为了提高反应速率

C．在加压的条件下生产能力可提高5-6倍，是因为加压可提高转化率

D．氮气氧化为NO的热化学方程式为：N₂(g)+O₂(g)2NO(g)；ΔH＝+363 kJ/mol

解析：工业上进行氨催化氧化生成NO时，温度控制在780-840℃之间时NO的产率最高，故选项A说法正确；工业上采用物料比n(O₂)/n(NH₃)在1.7-2.0，目的是提高NH₃的转化率；加压可提高生产能力，是因为提高了反应速率；由盖斯定律知N₂(g)+O₂(g)2NO(g)；ΔH＝+181.5 kJ/mol

答案：A

8．(2010·沈阳市五校联考题)600℃时，在一密闭容器中，将二氧　

化硫和氧气混合发生反应：2SO₂(g)+O₂(g) 2SO₃(g)；

ΔH＜0。反应过程中SO₂、O₂、SO₃物质的量变化如图，下列

说法不正确的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 (　)

A．反应从0 min开始，到第一次平衡时，二氧化硫的转化率

为40%

B．反应进行到10 min至15 min的曲线变化可能是升高了温

度

C．反应进行至20 min时，曲线发生变化是因为通入了氧气

D．在15-20 min；25-30 min内时反应处于平衡状态

解析：图象的纵坐标表示的是物质的量、横坐标表示的是时间。根据曲线变化趋势可知开始时只有SO₂、O₂，第一次平衡为15-20 min，第二次平衡为25-30 min，故D正确；第一次平衡时SO₂的转化率为0.04/0.2＝0.2，故A错；在10 min时反应突然加快，这可能是升高温度或增大压强，故B正确；在20 min时只有氧气的量突然增加，故C正确。

答案：A

7．(2010·模拟题)在一定温度和压强下，下列各可逆反应达到化学

平衡状态，各反应有如图所示的对应关系：

(1)N₂(g)+3H₂(g) 2NH₃(g)；ΔH＜0(曲线Ⅰ)

(2)H₂(g)+I₂(g) 2HI(g)；ΔH＞0(曲线Ⅱ)

(3)2SO₃(g) 2SO₂(g)+O₂(g)；ΔH＞0(曲线Ⅲ)

则图象中y轴可以表示　　　　　　 　　　　　　　　　 　　 (　)

①平衡混合气中一种生成物的体积分数　②平衡混合气中一种反应物的体积分数　③平衡混合气中一种生成物的产率　④平衡混合气中一种反应物的转化率

A．①②③　 　　　B．①②④　 　　　C．①③④ 　　　D．②③④

解析：本题主要考查化学平衡知识。反应(1)是气体物质的量减小的反应，压强增大时，平衡正向移动，平衡混合气中一种反应物的体积分数减小，不符合题意。其他反应可类似分析。

答案：C

6．(2010·模拟题)某化学学习小组探究在其他条件不变时，改变某一条件对反应：

2A(g)+B(g) 2C(g)；ΔH<0化学平衡的影响，得到的变化规律如图所示(已知图中p表示压强，且p₂>p₁；T表示温度，且T₂>T₁；n表示物质的量，v表示反应速率)。由此可判断下列图象不正确的是　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 (　)

解析：因反应是正方向气体体积减小的放热反应，故在同温下加压平衡右移，A的平衡转化率增大，A正确；升温平衡左移，使产物C的物质的量减小，但温度越高，反应速率越快，达到平衡所用时间越少，B正确；加压平衡右移，应是v_正>v_逆，C不正确；升温平衡左移，平衡混合物的总物质的量变大，而气体总质量不变，根据＝m/n可知温度越高，气体平均相对分子质量越小，D正确。

答案：C

5．(2010·模拟题)已知可逆反应aA+bBcC中，物质的含量A%　

和C%随温度的变化曲线如图所示，下列说法正确的是(　)

A．该反应在T₁、T₃时达到过化学平衡

B．该反应在T₂时达到化学平衡

C．升高温度，平衡会向正反应方向移动

D．该反应的正反应是吸热反应

解析：根据图象分析可知T₂前生成物C的含量随温度的升高而增大，T₂后随温度的升高而降低，所以T₂时反应达到平衡状态，因此该反应的正反应为放热反应。

答案：B