题目内容

2．一定温度下，向容积为2L的恒容密闭容器中充入6mol CO2和8mol H2，发生反应：CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）△H=-49.0kJ•mol-1，测得n（H2）随时间变化如曲线Ⅰ所示．下列说法正确的是（　　）
A．该反应在0～8 min内CO2的平均反应速率是 0.375 mol•L-1•min-1
B．若起始时向上述容器中充入3 mol CO2和4 mol H2，则平衡时H2的体积分数大于20%
C．若起始时向上述容器中充入4 mol CO2、2 mol H2、2 mol CH3OH和1mol H2O（g），则此时反应向正反应方向进行
D．改变条件得到曲线Ⅱ、Ⅲ，则曲线Ⅱ、Ⅲ改变的条件分别是升高温度、充入氦气

分析 A．根据v=$\frac{△c}{△t}$计算v（H2），再利用速率之比等于其化学计量数之比计算v（CO2）；
B．由图可知，I平衡时氢气为2mol，利用三段式计算平衡时各组分物质的量，进而计算氢气体积分数．若起始时向上述容器中充入3 mol CO2和4 mol H2，等效为原平衡压强减小一倍，平衡向逆反应方向移动，氢气的体积分数增大；
C．根据B中计算可知平衡时二氧化碳、氢气、甲醇、水的浓度，代入平衡常数表达式K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）•c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）•{c}^{3}（{H}_{2}）}$计算平衡常数，再计算此时的浓度商Qc，与平衡常数比较，判断反应进行方向；
D．与Ⅰ相比，Ⅱ到达平衡时间短，且平衡时氢气浓度大，说明改变条件反应速率加快、反应向逆反应方向移动；与I相比，Ⅲ到达平衡时间短，且平衡时氢气浓度小，说明改变条件反应速率加快、反应向正反应方向移动．

解答 解：A．由图可知，0～8 min内H2的物质的量变化量为8mol-2mol=6mol，故v（H2）=$\frac{\frac{6mol}{2L}}{8min}$=0.375 mol•L-1•min-1，速率之比等于其化学计量数之比，故v（CO2）=$\frac{1}{3}$v（H2）=0.125 mol•L-1•min-1，故A错误；
B．由图可知，I平衡时氢气为2mol，则：
           CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）
开始（mol）：6        8        0          0
转化（mol）：2        6        2          2
平衡（mol）：4        2        2          2
故I中平衡时氢气体积分数为：$\frac{2mol}{4mol+2mol+2mol+2mol}$=20%，若起始时向上述容器中充入3 mol CO2和4 mol H2，等效为原平衡压强减小一倍，平衡向逆反应方向移动，氢气的体积分数增大，即平衡时H2的体积分数大于20%，故B正确；
C．平衡常数K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）•c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）•{c}^{3}（{H}_{2}）}$=$\frac{1×1}{2×{1}^{3}}$=0.5，此时的浓度商Qc=$\frac{\frac{2}{2}×\frac{1}{2}}{\frac{4}{2}×（\frac{2}{2}）^{3}}$=0.25＜K=0.5，故平衡向正反应方向移动，故C正确；
D．与Ⅰ相比，Ⅱ到达平衡时间短，且平衡时氢气浓度大，说明改变条件反应速率加快、反应向逆反应方向移动，若升高温度，反应速率加快，正反应为放热反应，平衡向逆反应方向移动，符合题意；与I相比，Ⅲ到达平衡时间短，且平衡时氢气浓度小，说明改变条件反应速率加快、反应向正反应方向移动，若充入氦气，反应混合物各组分的浓度不变，反应速率不变、平衡不移动，不符合题意，故D错误；
故选BC．

点评 本题考查化学平衡的计算，题目难度中等，涉及物质的量随时间变化曲线、反应速率影响因素及计算、化学平衡影响因素与计算、平衡常数应用等知识，侧重考查学生分析计算能力，C中注意利用平衡常数判断反应进行方向，试题培养了学生的分析、理解能力及化学计算能力．

练习册系列答案
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3．下列说法中，不正确的是（　　）
A．胶体与溶液的本质区别是分散质颗粒的大小不同
B．氯化铁溶液可应急止血，利用的是胶体的聚沉
C．溶液是电中性的，胶体是带电的
D．将稀硫酸逐滴加入氢氧化铁胶体中，开始时产生沉淀，继续滴加时沉淀又溶解
4．某气体可能含有CO、CO2、H2、HCl和水蒸气中的一种或几种，依次通过硝酸银溶液（有浑浊现象）、氢氧化钠溶液（有浑浊现象）、浓硫酸、灼热的氧化铜（变红）和无水CuSO4（变蓝），判断该气体中一定有（　　）
A．HCl、CO2、COB．CO、H2、H2OC．HCl、CO2、H2D．HCl、CO2、H2
10．工业上由CO2和NH3合成尿素（2NH3+CO2═CO（NH2）2+H2O ）．
（1）当$\frac{n（N{H}_{3}）}{n（C{O}_{2}）}$=2，CO2的转化率随时间的变化关系如图1所示．则NH3的平衡转化率为40%．
（2）用如图2所示装置电解尿素和KOH的混合液制取氢气时，a、b均为惰性电极，隔膜仅仅起阻止气体通过的作用，写出a电极的电极反应式CO（NH2）2-6e-+8OH-=CO32-+N2↑+4H2O．若电解过程中发生了6mol电子的转移，则消耗尿素60g，得到标准状况下的氢气67.2L．
17．甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景．
（1）工业上一般采用下列两种反应合成甲醇：
反应Ⅰ：CO（g）+2H2（g）??CH3OH（g）△H1
反应Ⅱ：CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）△H2
①上述反应符合“原子经济”原则的是I（填“Ⅰ”或“Ⅱ”）．
②下表所列数据是反应Ⅰ在不同温度下的化学平衡常数（K）．
温度250℃300℃350℃
K2.0410.2700.012
由表中数据判断，△H1＜0（填“＞”、“=”或“＜”）．
③某温度下，将1mol CO和3mol H2充入1L的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，
测得c（CO）=0.2mol•L-1，则CO的转化率为80%，此时的温度为250℃（从上表中选择）．
（2）已知在常温常压下：
①2CH3OH（l）+3O2（g）═2CO2（g）+4H2O（g）△H1=-1 275.6kJ•mol-1
②2CO（g）+O2（g）═2CO2（g）△H2=-566.0kJ•mol-1
③H2O（g）═H2O（l）△H3=-44.0kJ•mol-1
写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式：CH3OH（l）+O2（g）═CO（g）+2H2O（l）△H=-442.8kJ•mol-1．
7．氨气是化学工业上应用非常广泛的物质．侯氏制碱法的第一步反应是向饱和氨化盐水中通入二氧化碳．现在45℃时，取117g食盐配制成饱和溶液，向其中通入适量氨气后，再向其中通入二氧化碳，使反应进行完全．试计算并回答下列问题（计算结果取三位有效数字）（有关物质的溶解度数据如表，单位：g/100g水）．
1NaClNaHCO3NH4Cl
10℃35.88.1533.0
45℃37.014.050.0
（1）117g食盐理论上可以制取纯碱106g；45℃反应完毕后，有晶体析出；溶液中剩余水280g，析出晶体的质量129g；过滤除去析出的晶体后再降温至10℃，又有晶体析出，则所析出晶体的质量共30.8克．
工业制硝酸也是氨气重要用途之一，反应如下：
4NH3+5O2→4NO+6H2O       2NO+O2→2NO2      3NO2+H2O→2HNO3+NO
设空气中氧气的体积分数为0.20，氮气的体积分数为0.80．
（2）a mol NO完全转化为HNO3理论上需要氧气0.75amol；为使NH3恰好完全氧化为NO，氨-空气混合气体中氨的体积分数（用小数表示）为0.14．
（3）20.0mol NH3用空气氧化，产生混合物的组成为：NO 18.0mol、O2 12.0mol、N2 150.0mol和一定量硝酸，以及其他成分（高温下NO与O2不化合）．计算氨转化为HNO3的转化率．
（写出简要计算过程）
14．“洁净煤技术”研究在世界上相当普遍．
（1）科研人员通过向地下煤层（焦炭）气化炉中鼓入水蒸气的方法，连续产出了高热值
的煤炭气，其主要成分是CO和H2．
已知：H2（g）+$\frac{1}{2}$O2（g）═H2O（g）△H1=-241.8kJ•mol-1
C（s）+$\frac{1}{2}$O2（g）═CO（g）△H2=-110.5kJ•mol-1
则生产煤炭气的热化学方程式为C（s）+H2O（g）=CO（g）+H2（g）△H=+131.3kJ•mol-1．
（2）CO在催化剂作用下可以与H2反应生成甲醇：CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）．
在2L密闭容器中充有10mol CO与20mol H2，CO的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示．
①关于上述反应在化学平衡状态时的描述正确的是ABC．
A．CO的含量保持不变
B．v正（CO）=v正（CH3OH）
C．容器中混合气体的平均相对分子质量保持不变
②该图象中P1＜P2（填“＞”、“=”或“＜”）；
该反应逆反应的△H＜0 （填“＞”、“=”或“＜”）．
③该反应的化学平衡常数表达式为K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{{c}^{2}（{H}_{2}）×c（CO）}$，M、N、Q三点的平衡常数KM、KN、KQ的大小关系为KM=KN＞KQ．
④M、N两点平衡状态下，容器中总物质的物质的量之比为：n（M）总：n（N）总=10：7．
（3）已知在常温常压下：
①2CH3OH（l）+3O2（g）═2CO2（g）+4H2O（g）△H=-1275.6kJ/mol
②2CO（g）+O2（g）═2CO2（g）△H=-566.0kJ/mol
③H2O（g）═H2O（l）△H=-44.0kJ/mol
写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式：CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2H2O（l）△H=-442.8kJ∕mol．
11．用NH3催化还原NxOy可以消除氮氧化物的污染．
已知：反应I：4NH3（g）+6NO（g）?5N2（g）+6H2O（l）△H1
反应II：2NO（g）+O2（g）?2NO2（g）△H2 （且|△H1|=2|△H2|）
温度/K反应I反应II已知：
K2＞K1＞K2′＞K1′
298K1K2
398K1′K2′
①现用NH3与NO2以2：3混合可得空气中的两主要气体和液态水，写出此反应的热化学方程式4NH3（g）+6NO2（g）?5N2（g）+3O2（g）+6H2O（l）△H=△H1-3△H2（用△H1．△H2的代数式表示反应热） 推测该反应是吸热反应（填“吸热”或“放热”）
②下列说法不正确的是C
A．反应I：单位时间内H-O键与N-H键断裂的数目相等时，说明反应已经达到平衡
B．反应I：若在恒容绝热的密闭容器中发生反应，当K值不变时，说明反应已经达到平衡
C．反应II：增大压强能使反应速率加快，是因为增加了活化分子百分数
D．恒温恒容条件下，反应II达到平衡时体系中n（NO）：n（O2）：n（NO2）=2：1：2．在其它条件不变时，再充入NO2气体达到平衡，NO2体积分数变大．
12．写出下列反应的热化学方程式．
（1）16g CH4（g）与适量O2（g）反应生成CO2（g）和H2O（l），放出890.3kJ热量CH4（g）+2O2（g）═CO2（g）+2H2O（l）△H=-890.3kJ•mol-1
（2）在101kPa时，H2在1mol O2中完全燃烧生成2mol液态水，放出571.6kJ的热量，写出H2燃烧热的热化学方程式为H2（g）+$\frac{1}{2}$O2（g）=H2O（l）△H=-285.8kJ/mol
（3）1.00L 1.00mol/L硫酸与2.00L 1.00mol/L NaOH溶液完全反应，放出114.6kJ的热量，表示其中和热的热化学方程式为$\frac{1}{2}$H2SO4（aq）+NaOH（aq）═$\frac{1}{2}$Na2SO4（aq）+H2O（l）△H=-57.3 kJ/mol
（4）已知拆开1mol H-H键，1mol N-H键，1mol N≡N键分别需要的能量是436kJ、391kJ、946kJ，则N2（g）与H2（g）反应生成NH3（g）的热化学方程式为N2（g）+3H2（g）=2NH3（g）△H=-92kJ•mol-1
（5）已知：①Fe2O3（s）+3CO（g）═2Fe（s）+3CO2（g）△H1=-25kJ/mol
②3Fe2O3（s）+CO（g）═2Fe3O4（s）+CO2（g）△H2=-47kJ/mol
③Fe3O4（s）+CO（g）═3FeO（s）+CO2（g）△H3=+19kJ/mol
请写出CO还原FeO的热化学方程式：FeO（s）+CO（g）═Fe（s）+CO2（g），△H=-11KJ/mol
（6）在101kPa下，CH4（g）、H2（g）、C（s）的燃烧热分别为890.3kJ/mol、285.8kJ/mol和393.5kJ/mol，则CH4（g）分解为H2（g）、C（s）的热化学方程式CH4（g）=C（s）+2H2（g）△H=+74.8kJ/mol．

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