题目内容

11．工业燃烧煤、石油等化石燃料释放出大量氨氧化物NO3、CO2、SO2等气体，严重污染空气．对废气进行脱硝、脱碳和脱硫处理可实现绿色环保、废物利用．
Ⅰ．脱硝：已知：H2的燃烧热为285.8kJ•mol-1
N2（g）+2O2（g）=2NO2（g）△H=+133kJ•mol-1
H2O（g）=H2O（l）△H=-44kJ•mol-1
催化剂存在下，H2还原NO2生成水蒸气和其它无毒物质的热化学方程式为4H2（g）+2NO2（g）=N2（g）+4H2O（g）△H=-1100.2kJ•mol-1．
Ⅱ．脱碳：向2L密闭容器中加入2molCO2、6molH2，在适当的催化剂作用下，发生反应：CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（l）+H2O（l）△H＜0
（1）①下列叙述能说明此反应达到平衡状态的是de．
a．混合气体的平均摩尔质量保持不变   
b．CO2和H2的体积分数保持不变
c．CO2和H2的转化率相等   
d．混合气体的密度保持不变
e.1molCO2生成的同时有3molH-H键断裂
②CO2的浓度随时间（0～t2）变化如图所示，在t2时将容器容积缩小一倍，t3时达到平衡，t4时降低温度，t5时达到平衡，请画出t2～t4CO2的浓度随时间的变化．

（2）改变温度，使反应CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）△H＜0中的所有物质都为气态．起始温度体积相同（T1℃、2L密闭容器）．反应过程中部分数据见下表：
反应时间CO2（mol）H2（mol）CH3OH（mol）H2O（mol）
反应Ⅰ恒温恒容0min2600
10min4.5
20min1
30min1
反应Ⅱ绝热恒容0min0022
①达到平衡时，反应Ⅰ、Ⅱ对比：平衡常数K（Ⅰ）＜K（Ⅱ）（填“＞”、“＜”或“=”）．
②对反应Ⅰ，前10min内的平均反应速率v（CH3OH）=0.025mol/（L．min）；；在反应Ⅰ的条件下，该反应的平衡常数为$\frac{4}{27}$
③对反应Ⅰ，在其它条件不变，若30min时只改变一个条件，此时H2的物质的量浓度为1.6mol/L，则该条件可能为减少CO2的浓度，增大甲醇或水蒸气浓度，或升高温度．（写出两个情况即可）
④对反应Ⅰ，若30min时只向容器中再充入1molCO2（g）和1molH2O（g），则平衡不移动（填“正向”、“逆向”或“不”）．

分析 Ⅰ．H2的燃烧热为285.8kJ•mol-1，则①． 2H2（g）+O2（g）=2H2O（l）△H=-571.6kJ•mol-1，
②．N2（g）+2O2（g）=2NO2（g）△H=+133kJ•mol-1
③．H2O（g）=H2O（l）△H=-44kJ•mol-1
根据盖斯定律，①×2-②-③×4可得：4H2（g）+2NO2（g）=N2（g）+4H2O（g），反应热也进行相应的计算；
Ⅱ．（1）①可能反应到达平衡时，正逆反应速率相等，各组分的浓度、含量不变，由此衍生的其它一些物理量不变，判断平衡的物理量应随反应进行发生变化，该物理量由变化到不变化，说明到达平衡；
②t2时CO2浓度为0.5mol/L，则氢气浓度变化量为（1mol/L-0.5mol/L）×3=1.5mol/L，氢气平衡浓度为$\frac{6mol}{2L}$-1.5mol/L=1.5mol/L，则该温度下平衡常数K=$\frac{1}{0.5×1．{5}^{3}}$，
在t2时将容器容积缩小一倍，瞬间CO2浓度变为1mol/L，压强增大，平衡向正反应方向移动，t3时达到平衡时，等效为开始体积缩小一倍到达的平衡，设此时CO2浓度为xmol/L，则：
             CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（l）+H2O（l）
开始（mol/L）：2       6       
转化（mol/L）：2-x      6-3x
平衡（mol/L）：x        3x
则$\frac{1}{x×（3x）^{3}}$=$\frac{1}{0.5×1．{5}^{3}}$，解得x=0.5，
t3时达到平衡时CO2浓度为0.5mol/L，t4时降低温度，瞬间CO2浓度不变，正反应为放热反应，而后平衡向正反应移动，CO2浓度减小；
（2）①I为恒温，Ⅱ为绝热容器，反应向逆反应进行，逆反应为吸热反应，平衡时温度比I中低，升高温度平衡向逆反应方向移动；
②根据v=$\frac{△c}{△t}$计算v（H2），再根据速率之比等于化学计量数之比计算v（CH3OH）；
20min时，转化的CO2为2mol-1mol=1mol，则生成的CH3OH为1mol，而30min时CH3OH为1mol，故20min时到达平衡，计算平衡时各组分浓度，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；
③平衡时氢气为6mol-1mol×3=3mol，氢气平衡浓度为$\frac{3mol}{2L}$=1.5mol/L，在其它条件不变，若30min时只改变一个条件，此时H2的物质的量浓度为1.6mol/L，减少CO2的浓度，增大甲醇或水蒸气浓度，平衡逆向移动，氢气浓度增大，由于正反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动；
④计算浓度商Qc，与平衡常数比较判断平衡是否移动．

解答 解：Ⅰ．H2的燃烧热为285.8kJ•mol-1，则①． 2H2（g）+O2（g）=2H2O（l）△H=-571.6kJ•mol-1，
②．N2（g）+2O2（g）=2NO2（g）△H=+133kJ•mol-1
③．H2O（g）=H2O（l）△H=-44kJ•mol-1
根据盖斯定律，①×2-②-③×4可得：4H2（g）+2NO2（g）=N2（g）+4H2O（g），
则：△H=2×（-571.6kJ•mol-1）-133kJ•mol-1-4×（-44kJ•mol-1）=-1100.2kJ•mol-1，
故反应热化学方程式为：4H2（g）+2NO2（g）=N2（g）+4H2O（g）△H=-1100.2kJ•mol-1，
故答案为：4H2（g）+2NO2（g）=N2（g）+4H2O（g）△H=-1100.2kJ•mol-1；
Ⅱ．（1）①a．甲醇、水为液体，CO2、H2的起始物质的量之比为1：3，反应按物质的量1：3反应，故混合气体中CO2、H2的起始物质的量之比为1：3，平均摩尔质量数值保持不变，故a错误；
b．由a中分析，可知CO2和H2的体积分数数值保持不变，故b错误；
c．由a中分析，可知CO2和H2的转化率始终相等，故c错误；
d．容器容积不变，混合气体质量减小，随反应进行混合气体密度减小，当混合气体的密度不变，反应到达平衡，故d正确；
e.1molCO2生成的同时有3molH-H键断裂，而1molCO2生成的同时生成3molH-H键，氢气的生成速率与消耗速率相等，反应到达平衡，故e正确，
故选：de；
②t2时CO2浓度为0.5mol/L，则氢气浓度变化量为（1mol/L-0.5mol/L）×3=1.5mol/L，氢气平衡浓度为$\frac{6mol}{2L}$-1.5mol/L=1.5mol/L，则该温度下平衡常数K=$\frac{1}{0.5×1．{5}^{3}}$，
在t2时将容器容积缩小一倍，瞬间CO2浓度变为1mol/L，压强增大，平衡向正反应方向移动，t3时达到平衡时，等效为开始体积缩小一倍到达的平衡，设此时CO2浓度为xmol/L，则：
            CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（l）+H2O（l）
开始（mol/L）：2      6
转化（mol/L）：2-x    6-3x
平衡（mol/L）：x      3x
则$\frac{1}{x×（3x）^{3}}$=$\frac{1}{0.5×1．{5}^{3}}$，解得x=0.5，
t3时达到平衡时CO2浓度为0.5mol/L，t4时降低温度，瞬间CO2浓度不变，正反应为放热反应，而后平衡向正反应移动，CO2浓度减小，画出t2～t4CO2的浓度随时间的变化如图：

故答案为：；
（2）①I为恒温，Ⅱ为绝热容器，反应向逆反应进行，逆反应为吸热反应，平衡时温度比I中低，升高温度平衡向逆反应方向移动，故平衡常数K（Ⅰ）＜K（Ⅱ），
故答案为：＜；
②v（H2）=$\frac{\frac{6mol-4.5mol}{2L}}{10min}$=0.075mol/（L．min），速率之比等于化学计量数之比，v（CH3OH）=$\frac{1}{3}$v（H2）=0.025mol/（L．min）；
20min时，转化的CO2为2mol-1mol=1mol，则生成的CH3OH为1mol，而30min时CH3OH为1mol，故20min时到达平衡，
             CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）
开始（mol/L）：2       6          0       0
转化（mol/L）：1       3          1       1
平衡（mol/L）：1       3          1       1
故平衡常数K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）×c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）×{c}^{3}（{H}_{2}）}$=$\frac{\frac{1}{2}×\frac{1}{2}}{\frac{1}{2}×（\frac{3}{2}）^{3}}$=$\frac{4}{27}$，
故答案为：0.025mol/（L．min）；$\frac{4}{27}$；
③平衡时氢气为6mol-1mol×3=3mol，氢气平衡浓度为$\frac{3mol}{2L}$=1.5mol/L，在其它条件不变，若30min时只改变一个条件，此时H2的物质的量浓度为1.6mol/L，减少CO2的浓度，增大甲醇或水蒸气浓度，平衡逆向移动，氢气浓度增大，由于正反应为放热反应，可以升高温度，
故答案为：减少CO2的浓度，增大甲醇或水蒸气浓度，或升高温度；
④对反应Ⅰ，若30min时只向容器中再充入1molCO2（g）和1molH2O（g），此时浓度商Qc=$\frac{\frac{1}{2}×\frac{2}{2}}{\frac{2}{2}×（\frac{3}{2}）^{3}}$=$\frac{4}{27}$=K=$\frac{4}{27}$，则平衡不移动，
故答案为：不．

点评 本题考查化学平衡有关计算、平衡影响因素、化学平衡状态判断、平衡常数、热化学方程式书写等，题目中作图为易错点，学生容易忽略体积压缩一倍后到达平衡时二氧化碳的具体浓度，难度中等．

练习册系列答案
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12．下列离子方程式书写正确的是（　　）
A．在100 mL 1 mol•L-1的 Fe（NO3）3的溶液中通入足量SO2：2Fe3++SO2+2H2O═2Fe2++SO${\;}_{4}^{2-}$+4H+
B．在100 mL 2 mol•L-1的FeI2的溶液中通入标况下5.6 L的Cl2：4Fe2++6I-+5Cl2═4Fe3++3I2+10Cl-
C．向NaHCO3溶液中加入过量的澄清石灰水：2HCO${\;}_{3}^{-}$+Ca2++2OH-═CaCO3↓+2H2O+CO${\;}_{3}^{2-}$
D．向明矾溶液中加入过量的氢氧化钡溶液：Al3++2SO${\;}_{4}^{2-}$+2Ba2++4OH-═2BaSO4↓+AlO${\;}_{2}^{-}$+2H2O
13．下列实验不能达到预期目的是（　　）
A．检验C2H5Cl中的氯元素：将C2H5Cl和NaOH溶液混合加热煮沸后，加过量的HNO3酸化，再加AgNO3溶液
B．混有乙酸、乙醇杂质的乙酸乙酯用饱和Na2CO3溶液进行除杂提纯
C．用碘酒验证汽油是否为裂化汽油
D．用溴水（分液）的方法除去己烷中的己烯
10．氯有两种天然同位素35Cl和37Cl，在100g氯气中35Cl占67.6g，则35Cl和37Cl各自的原子个数的百分数是多少？氯元素的近似相对原子质量是多少？
6．苯甲酸甲酯是一种重要的工业原料，某研究性学习小组的同学拟用下列装置制取高纯度的苯甲酸甲酯．
有关数据如下表：
  熔点/℃ 沸点/℃ 密度/g•cm-3 水溶性
 苯甲酸 122.4 249 1.27 微溶
 甲醇-97 64.3 0.79 互溶
 苯甲酸甲酯-12.3 199.6 1.09 不溶
请回答下列问题：
（1）在烧瓶中混合有机物及浓硫酸的方法是先将一定量的苯甲酸放入烧瓶中，然后再加入甲醇，最后边振荡边缓慢加入一定量的浓硫酸，在实际实验中，甲醇、苯甲酸的物质的量之比远大于其理论上的物质的量之比，目的是提高苯甲酸的利用率．装置C中除甲醇、苯甲酸与浓硫酸外还需要放置沸石（或碎瓷片）．
（2）C装置上部的冷凝管的主要作用是冷凝回流．
（3）制备和提纯苯甲酸甲酯的操作的先后顺序为（填装置字母代号）CFEADB．
（4）A装置锥形瓶中Na2CO3的作用是除去酯中的苯甲酸；D装置的作用是除去没有反应完的Na2CO3；当B装置中温度计显示199.6℃时可收集苯甲酸甲酯．
16．在对应的温度下，体积均为2L的三个恒容密闭容器中发生如下可逆反应：N2O4（g）?2NO2（g）△H=+57kJ/mol，实验测得有关数据如下表：
容器编号温度起始时各物质的物质的量/mol达到平衡时体系能量的变化达到平衡所需时间
N2O4NO2
 ①T120吸热22.8kJ2min
 ②T204放热Q（Q＞0）kJ…
 ③T331……
下列叙述正确的是（　　）
A．容器①中，从起始到平衡时，用NO2表示的平均反应速率v（NO2）为0.2mol（L•min）
B．若容器①在恒温恒压下达平衡，该条件下的平衡常数等于0.2
C．若Q＜34.2kJ，则T1＞T2
D．容器③在达平衡前，v（正）＜v（逆）
3．类推法是科学学习的重要方法之一．在学习了卤族元素的各种性质后，如下表所示，表格提供的是氧族元素的部分性质．请结合元素周期律完成下列问题：
元素8O16S34Se52Te
单质熔点（℃）-218.4113450
单质沸点（℃）-183444.66851390
主要化合价-2-2，+4，+6-2，+4，+6
原子半径逐渐增大
单质与H2
反应情况		点燃时
易化合		加热化合加热难
化合		不能直
接化合
（1）硒的熔点范围可能是113～450℃．
（2）碲的化合价可能有-2，+4，+6．
（3）硫、硒、碲的氢化物水溶液的酸性由强至弱的顺序是H2Te＞H2Se＞H2S（填化学式）．
（4）氢硒酸有较强的还原性（填“氧化性”或“还原性”）．因此放在空气中长期保存易变质，其可能发生的化学方程式为2H2Se+O2=2H2O+2Se↓．
（5）工业上Al2Te3可用来制备H2Te，完成下列化学方程式：Al2Te3+6H2O----Al（OH）3↓+H2Te↑
20．一块金属钠置于空气中，最终得到的产物是（　　）
A．Na2OB．NaOHC．Na2O2D．Na2CO3
1．化学试剂应根据其性质和形态进行有效妥善保存：固体试剂应保存在广口瓶中，液体试剂保存在细口瓶中，见光易分解的试剂（如：浓HNO3、AgNO3等）应用棕色试剂瓶保存．氢氟酸（HF）因和玻璃中的SiO2强烈反应而腐蚀玻璃，应用塑料瓶存放；金属钠、钾应保存在煤油中；少量白磷应该保存在冷水中．

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