题目内容

18．在一定温度下，将3mol A和1mol B两种气体相混合于体积为2L的某密闭容器中（容积不变），发生如下反应：3A（g）+B（g）?xC（g）+2D（g）△H＜0，2min末反应达到平衡状态（温度不变），生成了1mol D，并测得C的浓度为0.5mol•L-1，请填写下列空白：
（1）x的值等于2．
（2）该反应的化学平衡常数K=$\frac{16}{27}$（用分数表示），升高温度时K值将减小（选填“增大”、“减小”或“不变”）．
（3）若维持温度不变，在原平衡混合物的容器中再充入A、B、C、D各1mol，此时v正小于v逆（填“大于”、“小于”或“等于”）．
（4）若维持温度和体积不变，在原平衡混合物的容器中再充入3mol A和1mol B，达到新的平衡时，A的体积分数为37.5%．

分析 2min末反应达到平衡状态（温度不变），生成了1mol D，v（D）=$\frac{\frac{1mol}{2L}}{2min}$=0.25mol/（L．min），并测得C的浓度为0.5mol•L-1，v（C）=$\frac{0.5mol/L}{2min}$=0.25mol/（L．min），由速率之比等于化学计量数之比可知x=2，则
         3A（g）+B（g）?2C（g）+2D（g）
开始 1.5           0.5          0         0
转化 0.75         0.25         0.5      0.5
平衡 0.75         0.25          0.5     0.5
K=$\frac{0．{5}^{2}×0．{5}^{2}}{0.7{5}^{3}×0.25}$=$\frac{16}{27}$，
并结合Qc与K判断平衡移动方向，并结合该反应为放热反应、等效平衡来解答．

解答 解：（1）2min末反应达到平衡状态（温度不变），生成了1mol D，v（D）=$\frac{\frac{1mol}{2L}}{2min}$=0.25mol/（L．min），并测得C的浓度为0.5mol•L-1，v（C）=$\frac{0.5mol/L}{2min}$=0.25mol/（L．min），由速率之比等于化学计量数之比可知x=2，
故答案为：2；
（2）3A（g）+B（g）?2C（g）+2D（g）
开始 1.5           0.5          0         0
转化 0.75         0.25         0.5      0.5
平衡 0.75         0.25          0.5     0.5
K=$\frac{0．{5}^{2}×0．{5}^{2}}{0.7{5}^{3}×0.25}$=$\frac{16}{27}$，
该反应为放热反应，升高温度时平衡逆向移动，K值将减小，
故答案为：$\frac{16}{27}$；减小；
（3）若维持温度不变，在原平衡混合物的容器中再充入A、B、C、D各1mol，浓度分别为1.25mol/L、0.75mol/L、1mol/L、1mol/L，则Qc=$\frac{{1}^{2}×{1}^{2}}{1.2{5}^{3}×0.75}$=0.68＞K，则平衡逆向移动，即此时v正小于v逆，
故答案为：小于；
（4）若维持温度和体积不变，在原平衡混合物的容器中再充入3mol A和1mol B，平衡不移动，与原平衡等效，则A的体积分数相同，均为$\frac{0.75mol/L}{0.75mol/L+0.25mol/L+0.5mol/L+0.5mol/L}$×100%=37.5%，
故答案为：37.5%．

点评 本题考查化学平衡的计算，为高频考点，把握化学平衡三段法、K及Qc的计算及应用为解答的关键，侧重分析与计算能力的考查，注意（4）中等效平衡的应用，题目难度不大．

练习册系列答案
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20．对某些离子的检验及结论一定正确的是（　　）
A．加入稀盐酸能产生无色气体，则一定有CO32-
B．加入氯化钡溶液有白色沉淀产生，再加盐酸，沉淀不消失，则一定有Ag+
C．加入氢氧化钠溶液并加热，产生的气体能使湿润红色石蕊试纸变蓝，则一定有NH4+
D．加入碳酸钠溶液产生白色沉淀，再加盐酸，白色沉淀消失，则一定有Ca2+
1．根据相应的图象（图象编号与答案一一对应），判断下列相关说法正确的是（　　）
A．t1时改变某一条件有如图所示变化，则改变的条件一定是加入催化剂
B．反应达到平衡时，外界条件对平衡影响关系如图所示，若b=1，a为正整数，则P1＜P2
C．从加入反应物开始，物质的百分含量与温度关系如图所示，则该反应的正反应为吸热反应
D．反应速率和反应条件变化如图所示，则该反应正反应为放热反应，A、B一定是气体，D一定不是气体，C可能不是气体
6．NO能引起光化学烟雾，破坏臭氧层．处理NO有多种方法，请根据题意回答下列问题：
Ⅰ．利用催化技术将尾气中的NO和CO转变成CO2和N2，化学方程式如下：
2NO（g）+2CO（g）$\stackrel{催化剂}{?}$ 2CO2（g）+N2（g）△H=-748kJ/mol
为了测定某催化剂作用下的反应速率，在一定温度下，向某恒容密闭容器中充入等物质的量的NO和CO发生上述反应．用气体传感器测得不同时间NO浓度如表：
时间（s）01234…
c（NO）/mol•L-11.00×10-34.00×10-41.70×10-41.00×10-41.00×10-4…
（1）前2s内的平均反应速率υ（N2）=2.08×10-4mol/（L•s）（保留3位有效数字，下同）；计算此温度下该反应的K=3.65×106．
（2）达到平衡时，下列措施能提高NO转化率的是BD．（填字母序号）
A．选用更有效的催化剂B．降低反应体系的温度
C．充入氩气使容器内压强增大D．充入CO使容器内压强增大
（3）已知N2（g）+O2（g）=2NO（g）△H=+180kJ/mol；则CO完全燃烧的热化学方程式为CO（g）+$\frac{1}{2}$O2（g）=CO2（g）△H=-284kJ/mol．
Ⅱ．臭氧也可用于处理NO．
（4）O3氧化NO结合水洗可产生HNO3和O2，每生成1mol的HNO3转移3mol电子．
（5）O3可由电解稀硫酸制得，原理如右图．图中阴极为B（填“A”或“B”），阳极（惰性电极）的电极反应式为3H2O-6e-=O3+6H+．
13．工业和生活废弃物的排放对环境造成了明显的影响，如何减少有害成分的排放受到了人们的普遍关注．
I．对工业废气中的CO、CO2的回收再利用可减少碳氧化物的排放对环境的影响．工业废气中的CO、CO2可用作合成甲醇的原料．
（1）用CO合成甲醇的反应为CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）．在容积为1L的密闭容器中分别充入1mol CO和2mol H2，实验测得甲醇的物质的量和温度、时间的关系曲线如图1所示．则该反应的△H＜0（填“＜”、“＞”或“=”），判断的理由是根据图1所示，温度升高，甲醇的物质的量减小，平衡逆向移动，则正反应放热．

（2）利用工业废气中的CO2制取甲醇的反应为：CO2+3H2$\stackrel{催化剂}{?}$CH3OH+H2O．常温常压下已知相关反应的能量变化如图2和图3所示：由二氧化碳和氢气制备甲醇的热化学方程式为CO2（g）+3H2（g）=CH3OH（l）+H2O（l）△H=-50KJ/mol．
（3）工业上利用甲醇制备氢气的常用方法有两种．
①甲醇蒸汽重整法．主要反应为；CH3OH（g）?CO（g）+2H2（g）；设在容积为2.0L的密闭容器中充入0.60mol CH3OH（g），体系压强为p1，在一定条件下达到平衡时，体系压强为p2，且$\frac{{p}_{2}}{{p}_{1}}$=2.2，则该条件下CH3OH的平衡转化率为60%．
②甲醇部分氧化法．在一定温度下以Ag/CeO2-ZnO为催化剂时原料气比例对反应的选择性（选择性越大，表示生成的该物质越多）影响关系如图4所示．则当$\frac{n（{O}_{2}）}{n（C{H}_{3}OH）}$=0.25时，CH3OH与O2发生的主要反应方程式为2CH3OH+O2$\frac{\underline{催化剂}}{△}$2HCHO+2H2O．在制备H2时最好控制$\frac{n（{O}_{2}）}{n（C{H}_{3}OH）}$=0.5．
II．对工业废水和生活污水进行处理是防止水体污染、改善水质的主要措施．

（1）含乙酸钠和对氯酚（）的废水可以通过构成微生物电池除去，其原理如图5所示．
①B是电池的负极（填“正”或“负”）；②A极的电极反应式为+2e-+H+═-OH+Cl-．
（2）电渗析法处理厨房垃圾发酵液，同时得到乳酸的原理如图6所示（图中“HA”表示乳酸分子，A-表示乳酸根离子），阳极的电极反应为4OH--4e-═2H2O+O2↑．
3．碳是一种生命元素，碳元素的循环对地球环境，从中衍生出来的CO2可以有许多用途．回答下面问题：
Ⅰ（1）已知温度为T时：
CH4（g）+2H2O=CO2（g）+4H2（g）△H=+165KJ•mol
CO（g）+H2O（g）=CO2（g）+H2（g）△H=-41KJ•mol
电解得到的CO、H2在合适催化剂的作用下可以合成CH4的反应，温度为T时，该反应的热化学方程式为CO（g）+3H2（g）=CH4（g）+H2O（g）△H=-206kJ•mol?1．
（2）在固态金属氧化物电解池中，高温电解H2O～CO2混合气体制备H2和CO是一种新的能源利用方式，基本原理如图1所示．请问：X是电源的（填正极或负极）负极；写出生成H2的电极反应式：H2O+2eˉ=H2+O2-．
Ⅱ以CO2和NH3为原料合成尿素是固定和利用CO2的成功范例．在尿素合成塔中的主要反应（均自发进行）可表示如下：
反应Ⅰ：2NH3（g）+CO2（g）?NH2CO2NH4（s）；△H1
反应Ⅱ：NH2CO2NH4（s）?CO（NH2）2（s）+H2O（l）；△H2
反应Ⅲ：2NH3（g）+CO2（g）?CO（NH2）2（s）+H2O（g）；△H3
已知：H2O（g）?H2O（l）；△H4
请回答下列问题：
（1）反应Ⅰ的△H1=△H3+△H4-△H2（用其他△H表示）．
（2）反应Ⅱ的△S＞0 （填“＞”、“=”或“＜”）．
（3）某研究小组为探究反应Ⅲ影响CO2转化率的因素，在其它条件一定时，图2为CO2转化率受温度变化影响的曲线，图3是按不同氨碳比[n（NH3）/n（CO2）]投料时CO2平衡转化率的变化曲线．
当温度高于T℃后，CO2转化率变化趋势如图2所示，其原因是温度高于T℃时，因为反应Ⅲ为自发反应，△S＜0，则反应△H3＜0，是放热反应，温度升高平衡向逆方向进行，CO2的平衡转化率降低．

（4）在某恒定温度下，将NH3和CO2物质的量之比按2：1充入一体积为10L的密闭容器中（假设容器体积不变，生成物的体积忽略不计且只发生反应Ⅰ），经15min达到平衡，各物质浓度的变化曲线如图4所示．
①在上述条件下，反应Ⅰ的平衡常数的值为250．
②若保持平衡的温度和体积不变，25min时再向该容器中充入2mol NH3和1mol CO2，在40min时重新达到平衡，请在图4中画出25～50min内CO2的浓度变化趋势曲线．
10．设NA为阿伏伽德罗常数的值，下列叙述正确的是（　　）
A．标准状况下，2.24 L水中含有的分子数约为0．l NA
B．在常温常压下，1 mol He含有的原子数为NA
C．2.4g金属镁变为镁离子时失去的电子数为0.1NA
D．物质的量浓度为0.5mol/L FeCl3溶液中Cl-的数目为1.5NA
7．设NA为阿伏加德罗常数值．下列有关叙述正确的是（　　）
A．1 molN2与3 mol H2反应生成的NH3分子数为2NA
B．2.4g镁在足量的氧气中燃烧，转移的电子数为0.1NA
C．标准状况下，2.24L的CCl4中含有的C-Cl键数为0.4NA
D．标准状况下，5.6L二氧化碳气体中含有的氧原子数为0.5NA
8．常温下，下列溶液中一定能大量共存的离子组是（　　）
A．澄清透明的溶液中：NH4+、Cu2+、SO42-、Cl-
B．含有大量Fe2+的溶液中：K+、Mg2+、C1O-、SO42-
C．加入金属镁能产生H2的溶液中：Na+、Fe2+、SO42-、NO3-
D．水电离产生的c（OH-）=l×10-12mol/L的溶液中：Al3+、SO42-、NO3-、Cl-

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