题目内容
【题目】以CH4和H2O为原料，通过下列反应来制备甲醇。
I：CH4(g) + H2O(g) 
CO(g) + 3H2(g) △H＝+206.0kJ·mol－1
II：CO(g) + 2H2(g) CH3OH(g) △H＝－129.0kJ·mol－1
（1）一定温度下，在容积2L且固定的两个密闭容器中，按如下方式加入反应物发生反应I，一段时间后达到平衡。
容 器 | 甲 | 乙 |
反应物投入量 | 1molCH4、1molH2O | a molCH4、a molH2O、b molCO、c molH2 |
经测定甲容器经过5min达到平衡，平衡后甲中气体的压强为开始的1.2倍，若要使平衡后乙与甲中相同组分的体积分数相等，且起始时维持化学反应向逆反应方向进行，则b的取值范围为__________。
（2）将1.0molCH4和2.0molH2O(g)通入容积为10L的反应室，在一定条件下发生反应I，测得在一定的压强下CH4的转化率与温度的关系如图。
①假设100 ℃时达到平衡所需的时间为5min，则用H2表示该反应的反应速率为______。
②100℃时反应I的平衡常数为____________。
（3）若在恒温恒压容器内进行反应II，下列能说明该反应达到平衡状态的有________（填序号）。
A．有2个H—H键生成的同时有 3个C—H键断裂
B．CO百分含量保持不变
C．容器中混合气体的压强保持不变
D．容器中混合气体的密度保持不变
（4）在压强为0.1MPa、温度为300℃条件下，将amol CO与3amol H2的混合气体在催化剂作用下发生反应II生成甲醇，平衡后将容器的容积压缩到原来的l/2，其他条件不变，对平衡体系产生的影响是__________（填序号）。
A．c(H2) 减少 B．正反应速率加快，逆反应速率减慢
C．n(CH3OH) 增加 D．
减小 E．平衡常数K增大
【答案】0.2＜b≤1 0.03mol·L－1·min－1 2.25×10—2 BD CD
【解析】
(1)设反应的甲烷的物质的量为x，
CH4(g)+H2O(g)
CO(g)+3H2(g)
起始（mol）1 1 0 0
反应（mol）x x x 3x
平衡（mol）1-x 1-x x 3x
平衡后甲中气体的压强为开始的1.2倍，即物质的量为开始时的1.2倍，则（1mol-x）+（1mol-x）+x+3x=（1 mol +1 mol）×1.2，解得x=0.2mol；若要使平衡后乙与甲中相同组分的体积分数相等，即甲乙等效，由于该反应前后气体的物质的量不等，在等温等体积时，需要转换到方程式一边，物质的量分别相等，则b的最大值为1mol，起始时要维持化学反应向逆反应方向进行，则b要大于0.2mol，因此0.2＜b≤1，故答案为：0.2＜b≤1；
（2）将1.0mol CH4和2.0mol H2O （ g ）通入容积固定为10L的反应室，在一定条件下发生反应I，由图象可知100℃甲烷转化率为50%，故参加反应的甲烷为1mol×50%=0.5mol，则：
CH4 （g）+H2O （g）CO （g）+3H2 （g）
起始量（mol）：1.0 2.0 0 0
变化量（mol）：0.5 0.5 0.5 1.5
平衡量（mol）：0.5 1.5 0.5 1.5
①假设100℃时达到平衡所需的时间为5min，则用H2表示该反应的平均反应速率=
=0.03 molL-1min-1，
②100℃时反应I的平衡浓度为c（CH4）=0.05mol/L，c（H2O）=0.15mol/L，c（CO）=0.05mol/L，c（H2）=0.15mol/L，平衡常数K=
=2.25×10-2；
（3）A、有2个H - H键生成的同时有3个C - H键断裂，只说明逆反应速率，不能说明反应是否达到平衡状态；
B、CO百分含量保持不变，证明各组分不再变化，该反应已经达到了化学平衡状态；
C、该容器为恒温恒压容器，混合气体的压强始终不变，容器中混合气体的压强不变化不能说明反应是否达到了平衡状态；
D、该反应的正反应是气体分子数减小的反应，在恒温恒压容器中建立平衡时气体体积减小，混合气体质量守恒，混合气体密度增大，所以容器中混合气体的密度保持不变说明达到平衡状态；
答案选BD；
（4）A．平衡后将容器的容积压缩到原来的
，压强增大，平衡向正反应方向移动，生成物的浓度增大，由于平衡常数不变，结合平衡常数可知，平衡时反应物各组分的浓度都增大，选项A错误；
B．压强增大，正、逆反应速率都增大，但正反应速率增大更多，选项B错误；
C．压强增大，平衡向正反应方向移动，CH3OH 的物质的量增加，选项C正确；
D．压强增大，平衡向正反应方向移动，氢气的物质的量减小、甲醇的物质的量增大，故重新平衡
减小，选项D正确；
E．平衡常数只受温度影响，温度不变，平衡常数不变，选项E错误。
答案选CD。
【题目】某化学课外活动小组利用废铁屑(含少量硫等元素)为原料制备硫酸亚铁铵晶体[(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O]，并设计了如图所示的装置(夹持仪器略去)。
称取一定量的表面除去油污的废铁屑于锥形瓶中，加入适量的稀硫酸，在通风橱中置于50~60℃热水浴中加热充分反应。待锥形瓶中溶液冷却至室温后加入氨水，使其反应完全，制得浅绿色悬浊液。
（1）相比通常铁与稀硫酸生成氢气的条件，在实验中选择50~60℃热水浴的原因是___；锥形瓶中溶液冷却至室温后再加入氨水的原因__。
（2）C瓶中KMnO4溶液的作用是__。
（3）若要确保获得浅绿色悬浊液，下列符合实验要求的是__(填字母)。
a.保持铁屑过量
b.控制溶液呈强碱性
c.将稀硫酸改为浓硫酸
（4）莫尔盐是一种重要化学药品，较绿矾稳定，不易被空气氧化，是化学分析中常用的基准物之一。其组成可用(NH4)2SO4FeSO46H2O或(NH4)2Fe(SO4)26H2O表示。一定条件下，(NH4)2Fe(SO4)2发生分解：4(NH4)2Fe(SO4)2=2Fe2O3+5SO2↑+3SO3↑+N2↑+6NH3↑+7H2O下列叙述正确的是__。
a反应生成amolN2时，转移电子的物质的量为6amol
b该反应的还原产物是硫的两种氧化物
c有amol电子转移时，生成SO2的物质的量为0.1amol
d将气体产物用足量BaCl2溶液吸收，只得到一种沉淀物
（5）实验探究：影响溶液中Fe2+稳定性的因素。
配制0.8mol/L的FeSO4溶液（pH=4.5）和0.8mol/L的(NH4)2Fe(SO4)2溶液（pH=4.0），各取2ml上述溶液于两支试管中，刚开始两种溶液都呈浅绿色，分别同时滴加2滴0.01mol/L的KSCN溶液，过了一会儿观察可见(NH4)2Fe(SO4)2溶液仍然为浅绿色透明澄清溶液，FeSO4溶液则出现淡黄色浑浊。
（资料）
沉淀 | Fe(OH)2 | Fe(OH)3 |
开始沉淀pH | 7.6 | 2.7 |
完全沉淀pH | 9.6 | 3.7 |
①请用离子方程式解释FeSO4溶液产生淡黄色浑浊的原因___。
②讨论影响Fe2+稳定性的因素，小组同学提出以下3种假设：
假设1：其它条件相同时，NH4+的存在使(NH4)2Fe(SO4)2溶液中Fe2+稳定性较好。
假设2：其它条件相同时，在一定pH范围内，溶液pH越小Fe2+稳定性越好。
假设3：___。
（6）称取ag所制得的硫酸亚铁铵晶体，用加热煮沸的蒸馏水溶解，配成250mL溶液，取出25mL放入锥形瓶中，用cmol·L-1KMnO4溶液滴定，消耗KMnO4溶液VmL，则硫酸亚铁铵晶体的纯度为___(用含c、V、a的代数式表示)。
