题目内容

3．（1）氨是最重要的氮肥，是产量最大的化工产品之一．其合成原理为：
N2（g）+3H2（g） 2NH3（g）△H=-92.4kJ•mol-1．，
在定容2升密闭容器中，使2mol N2和6mol H2混合发生反应，平衡时N2转化率为20%：
当反应达到平衡时，H2的浓度是2.4mol/L
（2）目前工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇．为探究该反应原理，进行如下实验：在容积为1L的密闭容器中，充入1molCO2和3molH2，在500℃下发生发应，
CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）
实验测得CO2和CH3OH（g）的物质的量（n）随时间变化如图1所示：

从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率v（H2）=0.225mol/（L•min）
500℃达平衡时，CH3OH（g）的体积分数为30%．

分析 （1）使2mol N2和6mol H2混合发生反应，平衡时N2转化率为20%，可知参加反应的氮气为2mol×20%=0.4mol，结合反应可知参加反应的氢气为0.4mol×3=1.2mol，结合c=$\frac{n}{V}$计算达到平衡时H2的浓度；
（2）在容积为1L的密闭容器中，充入1molCO2和3molH2，由图可知10min达到平衡时c（CH3OH）=0.75mol/L，则
       CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）
开始  1              3                  0                 0
转化 0.75         2.25             0.75            0.75
平衡 0.25          0.75            0.75            0.75
结合v=$\frac{△c}{△t}$、物质的量比等于体积比计算．

解答 解：（1）使2mol N2和6mol H2混合发生反应，平衡时N2转化率为20%，可知参加反应的氮气为2mol×20%=0.4mol，结合反应可知参加反应的氢气为0.4mol×3=1.2mol，则当反应达到平衡时，H2的浓度是$\frac{6mol-1.2mol}{2L}$=2.4mol/L，
故答案为：2.4mol/L；
（2）在容积为1L的密闭容器中，充入1molCO2和3molH2，由图可知10min达到平衡时c（CH3OH）=0.75mol/L，则
        CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）
开始  1              3                  0                 0
转化 0.75         2.25             0.75            0.75
平衡 0.25          0.75            0.75            0.75
从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率v（H2）=$\frac{2.25mol/L}{10min}$=0.225mol/（L•min），
500℃达平衡时，CH3OH（g）的体积分数为$\frac{0.75}{0.25+0.75+0.75+0.75}$×100%=30%，
故答案为：0.225mol/（L•min）；30%．

点评 本题考查化学平衡计算，为高频考点，把握图中浓度的变化、速率及体积分数的计算为解答的关键，侧重分析与应用能力的考查，注意平衡三段法的应用，题目难度不大．

练习册系列答案
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20．某物质只含C、H、O三种元素，其分子模型如图所示，分子中共有12个原子（图中球与球之间的连线代表单键、双键等化学键）．
（1）该物质的结构简式为CH2=C（CH3）COOH．
（2）该物质中所含官能团的名称为碳碳双键、羧基．
1．书写①Fe2（SO4）3 和②NaHCO3的电离方程式：
①Fe2（SO4）3=2Fe3++3SO42-，②NaHCO3═Na++HCO3．
11．二甲醚（CH3OCH3）被称为21世纪的新型燃料，未来可能替代柴油和液化气作为洁净液体燃料使用．
（1）工业上利用水煤气合成二甲醚的三步反应如下：
①2H2（g）+CO（g）???CH3OH（g）△H=a kJ•mol-1
②2CH3OH（g）?CH3OCH3（g）+H2O（g）△H=b kJ•mol-1
③CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）△H=c kJ•mol-1
现在采用新工艺的总反应为3CO（g）+3H2（g）?CH3OCH3（g）+CO2（g），该反应的△H=（2a+b+c）kJ•mol-1，平衡常数表达式K=$\frac{c（C{H}_{3}OC{H}_{3}）c（C{O}_{2}）}{{c}^{3}（CO）{c}^{3}（{H}_{2}）}$．
（2）增大压强，CH3OCH3的产率增大（填“增大”“减小”或“不变”）．
（3）原工艺中反应①和反应②分别在不同的反应器中进行，无反应③发生．新工艺中反应③的发生提高了CH3OCH3的产率，原因是反应③消耗了反应②中的产物H2O，使反应②的化学平衡向正反应方向移动，从而提高CH3OCH3的产率．
（4）为了寻找合适的反应温度，研究者进行了一系列实验，每次实验保持原料气的组成、压强、反应时间等因素不变，实验结果如图．CO转化率随温度变化的规律是温度低于240℃时，CO的转化率随着温度的升高而增大；温度高于240℃时，CO的转化率随着温度的升高而减小，其原因是在较低温时，各反应体系均未达到平衡，CO的转化率主要受反应速率影响，随着温度的升高反应速率增大，CO的转化率也增大；在较高温时，各反应体系均已达到平衡，CO的转化率主要受反应限度影响，随着温度的升高平衡向逆反应方向移动，CO的转化率减小；．

（5）已知反应②2CH3OH（g）?CH3OCH3（g）+H2O（g）某温度下的平衡常数为400，此温度下，在密闭容器中加入CH3OH，反应到某时刻测得各组分的浓度如下：
物质CH3OHCH3OCH3H2O
浓度/mol•L-10.640.500.50
①比较此时正、逆反应速率的大小：v（正）＞（填“＞”“＜”或“=”）v（逆）．
②若开始只加入CH3OH，经10min后反应达到平衡，平衡时CH3OH的转化率α（CH3OH）=97.5%．
18．一定条件下，向可变容积的密闭容器中通入N2和H2，发生反应：N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H＜0．
达到平衡后，容器的体积为4L，试回答下列问题：
（1）该条件下，反应的平衡常数表达式K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）•{c}^{3}（{H}_{2}）}$，若降低温度，K值将增大（填“增大”、“减小”或“不变”）．
（2）达到平衡后，若其他条件不变，把容器体积缩小一半，平衡将向正反应方向（填“向逆反应方向”、“向正反应方向”或“不”）移动，平衡常数将不变．
（3）达到平衡后，在恒压条件下，向容器中通入氦气（He），氮气的转化率将减小（填“增大”、“减小”或“不变”）
（4）在三个相同的容器中各充入1molN2和3molH2，在不同条件下分别达到平衡，氨的体积分数ω随时间变化曲线如图所示．下列说法正确的是b（填序号）
a．图Ⅰ可能是不同压强对反应的影响，且p2＞p1
b．图Ⅱ可能是同温同压下，催化剂对反应的影响，催化剂性能1＞2
c．图Ⅲ可能是不同温度对反应的影响，且T1＞T2

（5）常压下，把H2和He稀释的N2分别通入一个570℃的电解池装置（如图2），H2和N2可在电极上合成氨，装置中所用的电解质（图中黑细点）能传导H+，则阴极的电极反应为N2+6H++6e-═2NH3．
8．如表是周期表中的一部分，根据A-K在周期表中的位置，用元素符号或化学式回答．
   族
周期		I AⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA0
1A       
2  DE GI
3B C F H 
4JK     
（1）表中元素，化学性质最不活泼的是Ne，只有负价而无正价的是F，氧化性最强的单质是F2，还原性最强的单质是K．
（2）最高价氧化物的水化物碱性最强的是KOH，酸性最强的是HClO4，呈两性的是Al（OH）3．
（3）A分别与D、E、F、G、H形成的化合物中，最稳定的HF，
（4）在这些元素中（除I外），原子半径最大的是K，原子半径最小的是F
（5）D和K组成化合物的电子式，
（6）B的最高价氧化物的水化物和C的最高价氧化物相互反应的离子方程式：Al2O3+2OH-=2AlO2-+2H2O．
15．下列说法正确的是（　　）
①氢氧化铝具有弱碱性，可用于制胃酸中和剂      
②铝罐可久盛食醋
③FeCl3溶液可用于铜质印刷线路板制作，该反应是置换反应
④将水蒸气通过灼热的铁粉，出现的现象是粉末变红，说明铁与水在高温下发生反应
⑤明矾能水解生成Al（OH）3胶体，可用作净水剂
⑥Fe与S混合加热生成FeS2
⑦Fe与稀硝酸、稀硫酸反应均有气泡产生，说明Fe与两种酸均发生置换反应
⑧氧化铁能与酸反应，因而可利用于制作红色涂料．
A．1个B．2个C．3个D．5个
12．化学反应观是化学学科观念之一，下列关于化学变化的叙述错误的是（　　）
A．化学变化一定伴随能量变化
B．化学变化一定有化学键的断裂和生成
C．化学变化一定伴随物质的状态变化
D．化学变化一定有新物质生成
13．为了增加汽车轮胎的耐磨性，常在轮胎的橡胶中加入的耐磨物质是（　　）
A．黏土B．硫磺粉C．炭黑D．草木灰

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