题目内容

3．碳和氮是动植物体中的重要组成元素，向大气中过度排放二氧化碳会造成温室效应，氮氧化物会产生光化学烟雾，目前，这些有毒有害气体的处理成为科学研究的重要内容．
（1）用活性炭还原法处理氮氧化物．有关反应为：C（s）+2NO（g）?N2（g）+CO2（g）．
某研究小组向一个容器容积为3L且容积不变的密闭真空容器（固体试样体积忽略不计）中加入NO和足量的活性炭，在恒温（T1℃）条件下反应，测得不同时间（t）时各物质的物质的量（n）如表：
n/mol
t/min		NON2CO2
02.0000
101.160.420.42
200.800.600.60
300.800.600.60
①0min～10min以v（N2）表示的反应速率为0.014mol/（L•min）．
②根据表中数据，计算T1℃时该反应的平衡常数为0.56（保留两位小数）．若某一时刻，容器中有1.2molC、1.2molNO、0.75molN2和1.08molCO2，此时v（正）=v（逆）（填“＞、＜、=”）
③下列各项能判断该反应达到平衡状态的是AC（填序号字母）．
A．v（NO）（正）=2v（N2）（逆）         B．容器内CO2和N2的体积比为1：1
C．混合气体的平均相对分子质量保持不变     D．容器内压强保持不变
④一定温度下，随着NO的起始浓度增大，则NO的平衡转化率不变（填“增大”、“不变”或“减小”）．
（2）将水蒸气通过红热的碳即可产生水煤气．已知：C（s）+H2O（g）?CO（g）+H2（g）△H=+131.3kJ•mol-1，C（s）+CO2（g）?2CO（g）△H=+172.5kJ•mol-1，则CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）的焓变△H=-41.2kJ•mol-1．
（3）在3L容积可变的密闭容器中发生上述反应：H2（g）+CO2（g）?H2O（g）+CO（g），恒温下c（CO）随反应时间t变化的曲线Ⅰ如图所示．
①若在t0时改变一个条件，使曲线Ⅰ变成曲线Ⅱ，则改变的条件是加入催化剂；

②若在t0时刻将容器体积快速压缩至2L（其他条件不变），请在图中画出c（CO）随反应时间t变化的曲线．

分析 （1）①0min～10min内氮气物质的量变化为0.42mol，根据v=$\frac{△c}{△t}$计算v（N2）；
②根据表中数据可知，20min时处于平衡状态，再根据K=$\frac{c（{N}_{2}）×c（C{O}_{2}）}{{c}^{2}（NO）}$计算平衡常数；计算浓度商Qc，与平衡常数相比判断反应进行方向，进而判断v（正）、v（逆）相对大小；
③A．平衡状态时不同物质表示的正逆速率之比等于化学计量数之比；
B．由于氮气与二氧化碳化学计量数之比为1：1，则容器内生成容器内CO2和N2的体积比始终为1：1；
C．混合气体总的物质的量不变，随反应进行混合气体总质量增大，则混合气体的平均相对分子质量增大，平均相对分子质量保持不变说明到达平衡；
D．容器内压强始终保持不变；
④一定温度下，NO的起始浓度增大，等效为增大压强，反应前后气体的物质的量不变，平衡不移动，NO的转化率不变；
（2）已知：①C（s）+H2O（g）?CO（g）+H2（g）△H=+131.3kJ•mol-1，
②C（s）+CO2（g）?2CO（g）△H=+172.5kJ•mol-1，
根据盖斯定律，①-②可得：CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g），则焓变为二者之差；
（3）①若在t0时改变一个条件，使曲线Ⅰ变成曲线Ⅱ，改变条件瞬间CO浓度不变，平衡时CO的浓度不变，改变条件不影响平衡移动，同时缩短到达平衡的时间，升高温度影响平衡移动，反应为气体体积不变的反应，增大压强平衡不移动，但CO的浓度会增大，应是使用催化剂；
②若在t0时刻将容器体积快速压缩至2L（其他条件不变），瞬间CO的浓度变为$\frac{2mol/L×3L}{2L}$=3mol/L，增大压强最终平衡不移动，反应物转化率不变，故平衡时CO的浓度为$\frac{3mol/L×3L}{2L}$=4.5mol/L，反应速率加快，缩短到达平衡时间．

解答 解：（1）①0min～10min内氮气物质的量变化为0.42mol，则v（N2）=$\frac{\frac{0.42mol}{3L}}{10min}$=0.014mol/（L•min），
故答案为：0.014mol/（L•min）；
②根据表中数据可知，20min时处于平衡状态，平衡时氮气、二氧化碳物质的量均为0.6mol，NO为0.8mol，平衡常数K=$\frac{c（{N}_{2}）×c（C{O}_{2}）}{{c}^{2}（NO）}$=$\frac{\frac{0.6}{3}×\frac{0.6}{3}}{（\frac{0.8}{3}）^{2}}$=0.56；
由反应前后气体的物质的量不变，可以用物质的量代替浓度计算浓度商，则Qc=$\frac{0.75×1.08}{1．{2}^{2}}$=0.56=K，故处于平衡状态，则，此时v（正）=v（逆），
故答案为：0.56；=；
③A．由于v（NO）（逆）=2v（N2）（逆），而v（NO）（正）=2v（N2）（逆），则v（NO）（逆）=v（NO）（正），反应处于平衡状态，故A正确；
B．由于氮气与二氧化碳化学计量数之比为1：1，则容器内生成容器内CO2和N2的体积比始终为1：1，不能说明到达平衡，故B错误；
C．混合气体总的物质的量不变，随反应进行混合气体总质量增大，则混合气体的平均相对分子质量增大，平均相对分子质量保持不变说明到达平衡，故C正确；
D．反应前后气体的物质的量不变，容器内压强始终保持不变，故D错误，
故选：AC；
④一定温度下，NO的起始浓度增大，等效为增大压强，反应前后气体的物质的量不变，平衡不移动，NO的转化率不变，
故答案为：不变；
（2）已知：①C（s）+H2O（g）?CO（g）+H2（g）△H=+131.3kJ•mol-1，
②C（s）+CO2（g）?2CO（g）△H=+172.5kJ•mol-1，
根据盖斯定律，①-②可得：CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g），则△H=131.3kJ•mol-1-172.5kJ•mol-1=-41.2kJ•mol-1，
故答案为：-41.2kJ•mol-1；
（3）①若在t0时改变一个条件，使曲线Ⅰ变成曲线Ⅱ，改变条件瞬间CO浓度不变，平衡时CO的浓度不变，改变条件不影响平衡移动，同时缩短到达平衡的时间，升高温度影响平衡移动，反应为气体体积不变的反应，增大压强平衡不移动，但CO的浓度会增大，应是使用催化剂，
故答案为：加入催化剂；
②若在t0时刻将容器体积快速压缩至2L（其他条件不变），瞬间CO的浓度变为$\frac{2mol/L×3L}{2L}$=3mol/L，增大压强最终平衡不移动，反应物转化率不变，故平衡时CO的浓度为$\frac{3mol/L×3L}{2L}$=4.5mol/L，反应速率加快，缩短到达平衡时间，c（CO）随反应时间t变化的曲线为：，
故答案为：．

点评 本题考查化学平衡有关计算、化学平衡影响因素、平衡状态判断、平衡常数计算及应用、反应热的计算等，（3）中作图为易错点，注意CO的浓度问题，难度中等．

练习册系列答案
相关题目
15．分液漏斗在使用前，必须进行的操作是（　　）
A．打开活塞B．拔下玻璃塞C．检查是否漏水D．检查是否干燥
16．下列反应的离子方程式中正确的是（　　）
A．将Al条投入NaOH溶液中：Al+OH-+H2O═AlO${\;}_{2}^{-}$+H2↑
B．用KIO3氧化酸性溶液中的KI：5I-+IO3-+3H2O═3I2+6OH-
C．向CuSO4溶液中加入Na2O2：Na2O2+2Cu2++2H2O═2Na++2Cu（OH）2↓+O2↑
D．将0.2 mol/L的NH4Al（SO4）2溶液与0.3 mol/L的Ba（OH）2溶液等体积混合：2Al3++3SO42-+3Ba2++6OH-═2Al（OH）3↓+3BaSO4↓
11．铁氧体可用于隐形飞机上吸收雷达波涂料．一种以废旧锌锰电池为原料制备锰锌铁氧体的主要流程如下：

（1）当x=0.4，试用氧化物形式表示该铁氧体组成2MnO•3ZnO•5Fe2O3．
（2）酸浸时，二氧化锰被还原的化学方程式为：MnO2+H2O2+H2SO4=MnSO4+O2↑+2H2O．
（3）活性铁粉除汞时，铁粉的作用是还原剂（选填：氧化剂、还原剂、吸附剂）．
（4）煮沸1h是为了使H2O2分解．
（5）同时加入MnSO4和铁粉的目的是调节滤液离子的成分，符合水热后获得锰锌铁氧化体组成．
18．碳素利用是环保科学家研究的热点课题．
I．某研究小组现将三组CO（g）与H2O（g）的混合气体分别通入体积为2L的恒容密闭容器中，一定条件下发生反应：CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）△H＜0，得到如表数据：
实验组温度/℃起始量（mol）平衡量（mol）达到平衡所
需要时间/min
CO（g）H2O（g）CO2（g）H2（g）
I80022x15
II900120.50.5T1
III90022aaT2
（1）实验I中，前5min的反应速率υ（CO2）=0.1mol/（L．min）．
（2）下列能判断在800℃实验条件下CO（g）与H2O（g）反应一定达到平衡状态的是BD．
A．容器内压强不再变化     B．n2（H2）=n（H2O）•n（CO）
C．混合气体密度不变       D．υ正（CO）=υ逆（CO2）
（3）实验II和III中CO的平衡转化率：αII（CO）＞αIII（CO） （填：＞、＜或=，下同），T1＞T2，a=$\sqrt{3}$-1（填精确数值）．
（4）若实验Ⅲ的容器改为在绝热的密闭容器中进行，实验测得H2O（g）的转化率随时间变化的示意图如图所示，b点υ正＞υ逆（填“＜”、“=”或“＞”），t3～t4时刻，H2O（g）的转化率H2O%降低的原因是该反应达到平衡后，因反应为放热反应且反应容器为绝热容器，故容器内温度升高，反应逆向进行．
（5）CO和H2在一定条件下合成甲醇．甲醇/空气碱性燃料电池中，消耗32g甲醇，电池中有转移4.5mol电子．负极的电极反应式为CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O．该电池中电流效率为75%．（电流效率η=$\frac{实际转移电子数}{理论转移电子数}$×100%）
8．已知某温度下反应2A（s）+3B（g）?3C（g）+D（s）△H＜0的平衡常数为64．此温度下，在一个容积为2L的密闭容器中加入A、B、C、D各2.0mol，10min后反应达到平衡．下列说法正确的是（　　）
A．该反应的平衡常数表达式为k=$\frac{{c}^{3}（C）•c（D）}{{c}^{2}（A）•{c}^{3}（B）}$
B．升高温度，该反应的平衡常数增大
C．从反应开始10min，该反应的平均反应速率v（C）为0.12mol/（L•min）
D．B的平衡转化率为60%
15．以甲烷为初始原料制取氢气，是一项比较成熟的技术，下面是制取氢气的流程图如图1，根据信息回答下列问题：

（1）阶段I发生的反应为CH4（g）+H2O（g）?CO（g）+3H2（g）．
①写出该反应的平衡常数表达式$\frac{c（CO）×{c}^{3}（{H}_{2}）}{c（C{H}_{4}）×c（{H}_{2}O）}$；
②已知在“水碳比”$\frac{c（{H}_{2}O）}{c（C{H}_{4}）}$=3时，测得温度（T ）和压强（p）对上述反应的影响如图2所示．则升高温度，该反应的平衡常数K增大（填“增大”、“减小”或“不变”），据图可知P1＞P2．（填“＞”、“＜”或“=”）
（2）阶段Ⅱ发生的反应为CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2 （g），T1温度时，向2L的恒容密闭容器中通入一定量的CO和H2O（g），反应过程中测得部分数据如表所示（表中t1＜t2）：
反应时间（min）n（CO）（mol）N（H2O）（mol）
01.200.60
t10.80
t20.20
①保持T1温度不变，若向原容器中通入 0.60mol CO和1.20mol H2O（g），则达到平衡后n（CO2）=0.4mol．
②若达到平衡后，保持其他条件不变，只是向原平衡体系中再通入0.20mol H2O（g），则下列说法正确的是ab．
a、CO的转化率将增大 b、H2O（g）的体积分数将增大
c、气体的密度将不变 d、化学平衡常数将增大．
12．写出下列有机物命名或写出结构简式：
（1）：2-甲基戊烷；
（2）2-甲基-1，3-戊二烯：CH2=C（CH3）-CH=CH-CH3；

（3）2-甲基-2-丁烯（CH3）2C=CHCH3；
（4）乙苯 
（5）4-甲基-2-戊炔．
13．用NA表示阿伏加德罗常数，下列说法中正确的是（　　）
A．在常温常压下，11.2 L氯气所含的原子数目为NA
B．32g氧气含的原子数目为NA
C．5.6g铁与足量盐酸反应生成标准状况下H2的体积为2.24L
D．2L 0.1mol•L-1 K2SO4溶液中离子总数约为1.4NA

违法和不良信息举报电话：027-86699610 举报邮箱：58377363@163.com

精英家教网