题目内容

5．将HI（g）置于密闭容器中，某温度下发生下列变化：
2HI（g）?H2（g）+I2（g）△H＜0
（1）该反应平衡常数的表达式为K=$\frac{c（{H}_{2}）•c（{I}_{2}）}{{c}^{2}（HI）}$，则H2（g）+I2（g）?2HI（g）平衡常数的表达式为K1=$\frac{1}{K}$（用K表示）．
（2）当反应达到平衡时c（I2）=0.5mol/L，c（HI）=4mol/L，则c（H2）为，HI的分解率为20%．
（3）能判断该反应达到平衡状态的依据是B
A．容器中压强不变
B．混合气体中c（HI）不变
C．c（I2）=c（H2）
D．v（HI）正=v（H2）逆
（4）若该反应800℃时达到平衡状态，且平衡常数为1.0，某时刻，测得容器内各物质的溶度分别为c（HI）=2.0mol/L，c（I2）=1.0mol/L，c（H2）=1.0mol/L，则该时刻，反应向正向（填“正向”或“逆向”，下同）进行，若升高温度，反应向逆向进行．

分析 （1）化学平衡常数=$\frac{生成物浓度系数幂次方}{反应物浓度系数幂次方}$，据此进行解答；
（2）据化学方程式可知，生成0.5mol碘单质分解了1molHI，反应开始前HI浓度为5mol/L，分解率=$\frac{反应物分解浓度}{反应物起始浓度}$×100%；
（3）反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各组分浓度不变，据此进行判断；
（4）据Qc与K大小判断反应方向；该反应为放热反应，根据平衡向右的原理判断．

解答 解：（1）反应2HI（g）?H2（g）+I2（g）的平衡常数表达式为：K=$\frac{c（{H}_{2}）•c（{I}_{2}）}{{c}^{2}（HI）}$，H2（g）+I2（g）?2HI（g）平衡常数的表达式为K1=$\frac{{c}^{2}（HI）}{c（{H}_{2}）•c（{I}_{2}）}$=$\frac{1}{K}$，
故答案为：$\frac{c（{H}_{2}）•c（{I}_{2}）}{{c}^{2}（HI）}$；$\frac{1}{K}$；
（2）当反应达到平衡时c（I2）=0.5mol/L，c（HI）=4mol/L，根据反应2HI（g）?H2（g）+I2（g）可知，平衡时c（H2）=c（I2）=0.5mol/L，反应消耗HI的浓度为：c（HI）消耗=2c（H2）═1mol/L，则反应前HI的总浓度为：4mol/L+1mol/L=5mol/L，所以HI的分解率为：$\frac{1mol/L}{5mol/L}$×100%=20%，
故答案为：0.5mol/L；20%；
（3）A．该反应为气体体积不变的反应，则反应过程中压强始终不变，则不能根据容器中压强判断平衡状态，故A错误；
B．混合气体中c（HI）不变，表明正逆反应速率相等，该反应达到平衡状态，故B正确；
C．c（I2）=c（H2），没有指出正逆反应速率，无法判断平衡状态，故C错误；
D．v（HI）正=v（H2）逆，表示的是正逆反应速率，但是不满足计量数关系，说明没有达到平衡状态，故D错误；
故答案为：B；
（4）容器内各物质的溶度分别为c（HI）=2.0mol/L，c（I2）=1.0mol/L，c（H2）=1.0mol/L，则此时浓度商Qc=$\frac{1.0×1.0}{{2.0}^{2}}$=0.25＜K=1，表明反应物浓度较大，平衡正向着正向移动；该反应的△H＜0，为放热反应，则升高温度后平衡向着吸热的逆向移动，
故答案为：正向；逆向．

点评 本题考查了化学平衡的计算，题目难度中等，涉及化学平衡常数、转化率、平衡化学平衡状态的判断、化学平衡的影响因素等知识，明确化学平衡及其影响为解答关键，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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7．下列变化中必须加入氧化剂才能发生的是（　　）
A．Na2O→NaOHB．Fe→FeCl2C．CuO→CuD．H2O2→H2O
8．不能用磨口玻璃塞的试剂瓶盛装的溶液是（　　）
A．CuSO4B．NaOHC．AgNO3D．NaCl
13．硫及其化合物对人类生活有重要影响．回答下列问题：
（1）H2S可用于生产重要有机溶剂二甲基亚砜[（CH3）2SO]，反应的方程式为：
①2CH3OH+H2S（g）$\frac{\underline{\;r-Al_{2}O_{3}\;}}{400℃}$（CH3）2S（g）+2H2O（g）△H1
②（CH3）2S（g）+NO2（g）═（CH3）2SO（g）+NO（g）△H2
③2NO（g）+O2（g）═2NO2（g）△H3
则由H2S生成l mol二甲基亚砜的△H=△H1+△H2+$\frac{1}{2}$△H3（用△H1、△H2、△3示）；
上述反应中可循环利用的物质为NO2．
（2）高温热分解法可制取单质硫．已知：2H2S（g）?2H2（g）+S2（g）．在容积为2L的密闭容器中充入10mol H2S，H2S分解转化率随温度变化的曲线如图1所示．图中a为H2S的平衡转化率与温度关系曲线，b为不同温度下反应经过相同时间且未达到化学平衡时H2S的转化率．则985℃时H2S按上述反应分解的平衡常数K=0.44；随温度的升高，曲线b向曲线a逼近的原因是温度升高，反应速率加快，达到平衡所需时间缩短．
上述反应中，正反应速率为v正=k正x2（H2S），逆反应速率为v逆=k逆x2（H2）x（S2），其中k正、k逆为速率常数，则k逆=$\frac{k{\;}_{正}}{k}$（以K和k正表示）．
（3）用图2装置可实现H2S的绿色转化．
①反应池中反应的离子方程式是H2S+2Fe3+=2Fe2++S↓+2H+．
②反应后的溶液进入电解池，电解总反应的离子方程式为2Fe2++2H+$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2Fe3++H2↑．
（4）将标况下3.36L H2S气体缓慢通入100mL 3.0mol•-1NaOH溶液中充分反应得到溶液M，将溶液M滴入ZnSO4和CuSO4的混合溶液N中，当ZnS开始沉淀时，溶液N中c（Cu2+）/c（Zn2+）=6.5×10-15．（已知：Ksp（ZnS）=2.0×10-22，Ksp（CuS）=1.3×10-36．）
20．下列说法正确的是（　　）
A．组成为C4H8的化合物性质都相同
B．氢弹原料D、T，可由${\;}_1^1$H在化学反应中制取
C．粗铜电解精炼时，阳极减少的质量一定等于阴极增加的质量
D．图中物质A经不同途径生成B时，焓变满足：△H1=△H2+△H3=△H4+△H5+△H6
10．二甲醚是一种重要的化工原料，利用水煤气（CO、H2）合成二甲醚是工业上的常用方法，该方法由以下几步组成：
2H2（g）+CO（g）?CH3OH（g）△H=-90.0kJ•mol-1                ①
2CH3OH（g）?CH3OCH3（g）+H2O（g）△H=-24.5kJ•mol-1           ②
CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）△H=-41.1kJ•mol-1            ③
（1）下列说法正确的是A
A．反应①的△S＜0、△H＜0，所以能在较低温度下自发进行．
B．反应③的H2O与CO的生成速率之比为1：1时，表示该反应已经达到平衡状态
C．反应②属于加成反应
（2）反应①合成的甲醇在工业上可以用作燃料电池，请写出甲醇燃料电池（KOH溶液）负极电极反应式CH3OH+8OH--6e-═CO32-+6H2O．
（3）当合成气中CO与H2的物质的量之比恒定时，温度、压强对CO转化率影响如图1所示，图1中A点的v（逆）＜B点的v（正）（填“＞”、“＜”或“=”），说明理由B点对应的温度和压强都比A点高，温度升高，或压强增大，都会加快反应速率．
（4）一定温度下，密闭容器中发生反应③，该反应的平衡常数表达式k=$\frac{c（C{O}_{2}）•c（{H}_{2}）}{c（CO）•c（{H}_{2}O）}$；水蒸气的转化率与$\frac{n（{H}_{2}O）}{n（CO）}$的关系如图2，计算该温度下反应③的平衡常数K=1．
17．某市对大气进行检测，发现该市首要污染物为可吸入颗粒物PM2.5（直径小于等于2.5um的悬浮颗粒物）其主要来源为燃烧、机动车尾气等．因此，对PM2.5、SO2、NO等进行研究具有重要意义．回答下列问题：
（1）已知：CH4（g）+2O2（g）═CO2（g）+2H2O（l）△H=-890.3KJ/mol
N2（g）+O2（g）═2NO（g）△H=+180KJ/mol
CH4可用于燃烧脱硝，CH4（g）+4NO（g）═CO2（g）+2N2（g）+2H2O（l）△H=-1250.3kJ/mol．
（2）汽车尾气中NOx和CO的生成及转化
①已知气缸中生成NO的反应为：N2（g）+O2（g）?2NO（g）△H＞0
汽车启动后，气缸温度较高，单位时间内NO排放量越大，原因是温度升高，反应速率加快；温度升高，有利于平衡反应正向进行．
②汽车燃油不完全燃烧时产生CO，有人设想按下列反应除去CO；
2CO（g）═2C（s）+O2（g）已知反应的△H＞0，简述该设想能否实现的依据否，该反应是焓增、熵减的反应，任何温度下均不能自发进行．
③目前，在汽车尾气系统中安装催化转化器可减少CO和NO的污染，其化学方程式为2CO+2NO$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$2CO2+N2．
（3）一定温度下，在密闭容器中反应2NO2（g）?N2O4（g）△H=-57.20KJ/mol达到平衡．其他条件不变时，下列措施能提高NO2转化率的是bc（填字母）
a．减小NO2的浓度    b．降低温度    c．增加NO2的浓度     d．升高温度
在一定温度和压强下，密闭容器中N2O4和NO2的混合气体达到平衡时，c（N2O4）=0.0120mol/L（已知2NO2（g）?N2O4（g）反应在该温度下的平衡常数K=$\frac{40}{3}$）．计算平衡时NO2物质的量浓度为0.030mol/L．
14．甲醇是一种基础的有机化工原料和优质燃料．利用合成气（主要成分为CO、CO2和H2）在催化剂作用下可以合成甲醇，主要反应如下：
①CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）△H1=-100kJ•mol-1
②CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）△H2=-58kJ•mol-1
③CO2（g）+H2（g）?CO（g）+H2O（g）△H3
回答下列问题：
（1）△H3=+42kJ•mol-1．
（2）反应①、②、③对应的平衡常数K1、K2、K3之间的关系是K1=$\frac{{K}_{2}}{{K}_{3}}$；随着温度的升高，K3增大（填“减小”、“增大”或“不变”）．
（3）合成气组成$\frac{n（{H}_{2}）}{n（CO+C{O}_{2}）}$=2.60时，体系中的CO平衡转化率（α）与温度和压强的关系如图1所示．图中压强由小到大的顺序为p1＜p2＜p3．

（4）图2是某研究机构开发的给笔记本电脑供电的甲醇燃料电池，甲醇在催化剂作用下提供质子（H+）和电子，其负极的电极反应式为CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+．
15．某研究小组在实验室探究氨基甲酸铵（NH2COONH4）的分解反应．
（1）将一定量纯净的氨基甲酸铵固体置于特制的密闭真空容器中（假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计），在恒定温度下使其达到分解平衡：NH2COONH4（s）?2NH3（g）+CO2（g）实验测得不同温度下的平衡数据列于表：
温度/℃1520253035
平衡总压强/kPa5.78.31217.124
平衡气体总浓度/mol•L-12.4×10-33.4×10-34.8×10-36.8×10-39.4×10-3
①该可逆反应的平衡常数的表达式为K=c2（NH3）c（CO2）
②可以判断该分解反应已经达到平衡的是BD．
A．2v（NH3）=v（CO2）
B．密闭容器中混合气体的密度不变
C．密闭容器中CO2的体积分数不变
D．密闭容器中总压强不变
③取一定量的氨基甲酸铵固体放在一个带活塞的密闭真空容器中，在25℃下达到分解平衡．若在恒温下增大容器体积，氨基甲酸铵固体的质量将减少（填“增加”、“减少”或“不变”）．
④该反应的焓变△H＞0（填“＞”、“=”或“＜”，下同），熵变△S＞0
（2）在高温下一氧化碳可将二氧化硫还原为单质硫．
已知：①C（s）+O2（g）═CO2（g）△H1=-393.5kJ•mol-1
②CO2（g）+C（s）═2CO（g）△H2=+172.5kJ•mol-1
③S（s）+O2（g）═SO2（g）△H3=-296.0kJ•mol-1
请写出CO与SO2反应的热化学方程式2CO（g）+SO2（g）=S（s）+2CO2（g）△H=-270.0kJ•mol-1．

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