题目内容

2．碳和氮是动植物体中的重要组成元素，向大气中过度排放二氧化碳会造成温室效应，氮氧化物会产生光化学烟雾，目前，这些有毒有害气体的处理成为科学研究的重要内容．
（1）用活性炭还原法处理氮氧化物．有关反应为：C（s）+2NO（g）?N2（g）+CO2（g）．
某研究小组向一个容器容积为3L且容积不变的密闭真空容器（固体试样体积忽略不计）中加入NO和足量的活性炭，在恒温（T1℃）条件下反应，测得不同时间（t）时各物质的物质的量（n）如表：
n/mol
t/min		NON2CO2
02.0000
101.160.420.42
200.800.600.60
300.800.600.60
①根据表中数据，计算T1℃时该反应的平衡常数为0.56（保留两位小数）．若某一时刻，容器中有1.2molC、1.2molNO、0.75molN2和1.08molCO2，此时v（正）=v（逆）（填“＞、＜、=”）
②下列各项能判断该反应达到平衡状态的是AC（填序号字母）．
A．v（NO）（正）=2v（N2）（逆）      B．容器内CO2和N2的体积比为1：1
C．混合气体的平均相对分子质量保持不变     D．容器内压强保持不变
③一定温度下，随着NO的起始浓度增大，则NO的平衡转化率不变（填“增大”、“不变”或“减小”）．
（2）在3L容积可变的密闭容器中发生上述反应：H2（g）+CO2（g）?H2O（g）+CO（g），恒温下c（CO）随反应时间t变化的曲线Ⅰ如图1所示．

①若在t0时改变一个条件，使曲线Ⅰ变成曲线Ⅱ，则改变的条件是加入催化剂；
②若在t0时刻将容器体积快速压缩至2L（其他条件不变），请在图中画出c（CO）随反应时间t变化的曲线．
（3）已知：CO（g）+H2O（g）?H2（g）+CO2（g）△H=-41.2kJ/mol，850℃时在一体积为10L的恒容密闭容器中，通入一定量的CO和H2O，CO和H2O浓度变化如图2所示：下列说法正确的是C（填序号）
A．达到平衡时，氢气的物质的量是0.12mol
B．达到平衡时，反应体系最终会放出49.44kJ热量
C．第6min时，若升高温度，反应平衡常数会减小
D．第8min时，若充入氦气，会导致v正（CO）＜v逆（H2O）
（4）850℃时，若在容积为2L的密闭容器中同时充入1.0mol CO，3.0mol H2O，amol CO2和bmol H2．若达平衡时各组分体积分数都与（3）中平衡时相同，则a=3mol，b=3mol．

分析 （1）①根据表中数据可知，20min时处于平衡状态，再根据K=$\frac{c（{N}_{2}）×c（C{O}_{2}）}{{c}^{2}（NO）}$计算平衡常数；计算此时浓度商Qc，若Qc=K，处于平衡状态，若Qc＜K，反应向正反应进行，若Qc＞K，反应向逆反应进行，进而判断v（正）、v（逆）相对大小；
②可逆反应到达平衡时，同种物质的正逆速率相等且保持不变，各组分的浓度、含量保持不变，由此衍生的其它一些量不变，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再变化说明到达平衡；
③一定温度下，NO的起始浓度增大，等效为增大压强，反应前后气体的物质的量不变，平衡不移动，NO的转化率不变；
（2）①若在t0时改变一个条件，使曲线Ⅰ变成曲线Ⅱ，改变条件瞬间CO浓度不变，平衡时CO的浓度不变，改变条件不影响平衡移动，同时缩短到达平衡的时间，升高温度影响平衡移动，反应为气体体积不变的反应，增大压强平衡不移动，但CO的浓度会增大，应是使用催化剂；
②若在t0时刻将容器体积快速压缩至2L（其他条件不变），瞬间CO的浓度变为$\frac{2mol/L×3L}{2L}$=3mol/L，增大压强最终平衡不移动，反应物转化率不变，故平衡时CO的浓度为$\frac{3mol/L×3L}{2L}$=4.5mol/L，反应速率加快，缩短到达平衡时间；
（3）A．由图可知，平衡时△c（CO）=0.2mol/L-0.08mol/L=0.12mol/L，利用浓度变化量之比等于化学计量数之比计算△c（H2），再根据n=cV计算n（H2）；
B．850℃时该反应的反应热△H≠-41.2kJ/mol；
C．该反应正反应是放热反应，升高温度平衡向逆反应移动；
D．第8min时，若充入氦气，恒温恒容下，反应混合物各组分浓度不变，平衡不移动；
（4）改变起始投料量达平衡时各组分体积分数都与（3）中平衡时相同，则为等效平衡，反应前后气体体积不变，按化学计量数转化到方程式左边满足投料量比相同，即满足n（CO）：n（H2O）=2：3，且CO2、H2的物质的量相等．

解答 解：（1）①根据表中数据可知，20min时处于平衡状态，平衡时氮气、二氧化碳物质的量均为0.6mol，NO为0.8mol，平衡常数K=$\frac{c（{N}_{2}）×c（C{O}_{2}）}{{c}^{2}（NO）}$=$\frac{\frac{0.6}{3}×\frac{0.6}{3}}{（\frac{0.8}{3}）^{2}}$=0.56；
由反应前后气体的物质的量不变，可以用物质的量代替浓度计算浓度商，则Qc=$\frac{0.75×1.08}{1．{2}^{2}}$=0.56=K，故处于平衡状态，则，此时v（正）=v（逆），
故答案为：0.56；=；
②A．由于v（NO）（逆）=2v（N2）（逆），而v（NO）（正）=2v（N2）（逆），则v（NO）（逆）=v（NO）（正），反应处于平衡状态，故A正确；
B．由于氮气与二氧化碳化学计量数之比为1：1，则容器内生成容器内CO2和N2的体积比始终为1：1，不能说明到达平衡，故B错误；
C．混合气体总的物质的量不变，随反应进行混合气体总质量增大，则混合气体的平均相对分子质量增大，平均相对分子质量保持不变说明到达平衡，故C正确；
D．反应前后气体的物质的量不变，容器内压强始终保持不变，故D错误，
故选：AC；
③一定温度下，NO的起始浓度增大，等效为增大压强，反应前后气体的物质的量不变，平衡不移动，NO的转化率不变，
故答案为：不变；
（2）①若在t0时改变一个条件，使曲线Ⅰ变成曲线Ⅱ，改变条件瞬间CO浓度不变，平衡时CO的浓度不变，改变条件不影响平衡移动，同时缩短到达平衡的时间，升高温度影响平衡移动，反应为气体体积不变的反应，增大压强平衡不移动，但CO的浓度会增大，应是使用催化剂，
故答案为：加入催化剂；
②若在t0时刻将容器体积快速压缩至2L（其他条件不变），瞬间CO的浓度变为$\frac{2mol/L×3L}{2L}$=3mol/L，增大压强最终平衡不移动，反应物转化率不变，故平衡时CO的浓度为$\frac{3mol/L×3L}{2L}$=4.5mol/L，反应速率加快，缩短到达平衡时间，c（CO）随反应时间t变化的曲线为：，
故答案为：
（3）A．由图可知，平衡时△c（CO）=0.2mol/L-0.08mol/L=0.12mol/L，浓度变化量之比等于化学计量数之比，故△c（H2）=△c（CO）=0.12mol/L，故n（H2）=0.12mol/L×10L=1.2mol，故A错误；
B．生成1.2mol氢气，通常条件下放出的热量为41.2kJ×$\frac{1.2mol}{1mol}$=49.44kJ，850℃时该反应的反应热△H≠-41.2kJ/mol，故B错误；
C．正反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，平衡常数减小，故C正确；
D．第8min时，若充入氦气，恒温恒容下，反应混合物各组分浓度不变，平衡不移动，则v正（CO）=v逆（H2O），故D错误，
故选：C；
（4）改变起始投料量达平衡时各组分体积分数都与（3）中平衡时相同，则为等效平衡，反应前后气体体积不变，按化学计量数转化到方程式左边满足投料量比相同，即满足n（CO）：n（H2O）=2：3，且CO2、H2的物质的量相等，则：a=b，（1+a）：（3+a）=2：3，解得a=b=3，
故答案为：3；3．

点评 本题考查化学平衡有关计算、化学平衡影响因素、平衡状态判断、平衡常数计算及应用、反应热的计算、等效平衡等，（2）中作图注意CO的浓度问题，（3）B选项为易错点，容易忽略热化学方程式的所处条件，难度中等．

练习册系列答案
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12．有关AgCl的沉淀溶平衡体系，下列说法正确的是（　　）
A．AgCl的沉淀生成和溶解不断进行，但速率不相等
B．AgCl难溶于水，溶液中没有Ag+和Cl-
C．升高温度，AgCl的溶解度增大
D．向平衡体系中加入NaCl固体，AgCl的溶解度变小
13．ClO2是一种消毒杀菌效率高、二次污染小的水处理剂．实验室可通过以下反应制得ClO2：2KClO3+H2C2O4+H2SO═2ClO2↑+K2SO4+2CO2↑+2H2O 下列说法不正确的是（　　）
A．KClO3在反应中得到电子
B．ClO2是还原产物
C．H2C2O4在反应中被还原
D．1mol H2C2O4参加反应有2mol电子转移
10．下列说法正确的是（　　）
A．地沟油和矿物油都属于酯类物质
B．人们用明矾对水进行消毒、杀菌
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17．设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的组合是（　　）
a  12g 金刚石中含有的碳碳键的数目为2NA
b  1mol 明矾与水完全反应转化为氢氧化铝胶体后，其中胶体粒子的数目为NA
c  1mol Na2O2与水反应转移的电子数为NA
d  常温下，1mol•L-1的NH4NO3溶液中含有氮原子的数目为2NA
e  常温下，30g SiO2晶体中含有Si-O键的数目为NA
f  17g H2O2中含有的电子数为9NA
g  将2mol SO2与1mol O2混合，发生反应转移的电子总数一定是4NA
h  常温下，100mL 1mol•L-1 AlCl3溶液中阳离子总数大于0.1NA．
A．a c f hB．a c e gC．a c e f hD．b d e h
7．（1）某些有机化合物的结构可用“键线式”表示，如异 丁烷的结构简式可写为．某油田开采的石油中溶有一种碳氢化合物--金刚烷，它的分子立体结构如图所示：

①由图可知其分子式为C10H16．
②金刚烷分子中有4个“”结构．
③其一氯代物有2种．
（2）下列实验操作及结论或有关说法一定正确的是BD（填序号）
A．石油采用分馏的方式可以得到汽油、煤油、柴油、重油等，石油的分馏为化学变化
B．乙酸乙酯中混有乙酸，可加饱和Na2CO3溶液，然后分液除去
C．除去蛋白质中混有的少量NaCl，加入AgNO3溶液后过滤
D．向盛有苯的试管中滴加酸性KMnO4溶液，没有褪色，说明苯分子中不含碳碳双键
（3）A、B、C、D、E均为有机化合物，它们之间的关系如图所示（提示：RCH=CHR′在酸性高锰酸钾溶液中反应生成RCOOH和R′COOH，其中R和R′为烷基）．

回答下列问题：
①直链化合物A的相对分子质量小于90，A分子中碳、氢元素的总质量分数为0.814，其余为氧元素，则A的分子式为C5H10O；
②已知B与NaHCO3溶液完全反应，其物质的量之比为1：2，则在浓硫酸的催化下，B与足量的C2H5OH发生反应的化学方程式是HOOCCH2COOH+2C2H5OH$→_{△}^{浓硫酸}$C2H5OOCCH2COOC2H5+2H2O；
③A可以与金属钠作用放出氢气，能使溴的四氯化碳溶液褪色，则A的结构简式是HOCH2CH2CH=CHCH3．
（4）某有机物C4H6O5广泛存在于许多水果内，尤以苹果、葡萄、西瓜、山楂内为多．为了获得该有机物的结构，某兴趣小组的同学做了以下实验：
①该化合物与NaOH溶液反应会生成正盐和酸式盐两种产物；
②该化合物既能与羧酸反应产生有香味的物质，又能与醇反应产生有香味的物质；
③1mol该有机物与足量金属钠反应产生1.5molH2；
④该化合物在一定温度下的脱水产物（不是环状化合物）可和溴水发生加成反应；
根据以上实验结果，对该化合物的结构可作出的判断是BC（多选扣分）
A．肯定有碳碳双键     B．有两个羧基     C．肯定有羟基      D．有-COOR官能团．
14．工业上用铝土矿（主要成分是Al2O3，含SiO2、Fe2O3等杂质）制取铝的过程如图：

（1）试剂1为NaOH溶液，①～④转化过程中④消耗能量最多．
（2）转化①中加入试剂1时发生反应的化学方程式为Al2O3+2NaOH═2NaAlO2+H2O、SiO2+2NaOH═Na2SiO3+H2O
（3）转化②中通入过量CO2后生成沉淀的离子方程式为AlO2-+CO2+2H2O=Al（OH）3↓+HCO3-、SiO32-+2CO2+2H2O=H2SiO3↓+2HCO3-
（4）生产过程中，除物质E可以循环利用外，还可以循环使用的物质有CaO、CO2．
11．下列物质中，属于“城市空气质量日报”报道的污染物是（　　）
A．N2B．O2C．CO2D．SO2
12．ClO2与Cl2的氧化性相近，常温下均为气体，在自来水消毒和果蔬保鲜等方面应用广泛．某兴趣小组通过图1装置（夹持装置略）对其制备、吸收、释放和应用进行了研究．

（1）仪器C的名称是：球形干燥管．安装F中导管时，应选用图2中的：b．（填“a”或“b”）
（2）打开B的活塞，A中氯酸钠和稀盐酸混和产生Cl2和ClO2，写出反应化学方程式：2NaClO3+4HCl═2ClO2↑+Cl2↑+2NaCl+2H2O；为使ClO2在D中被稳定剂充分吸收，可采取的措施是：调节分液漏斗B的旋塞，减缓（慢）稀盐酸滴加速度．
（3）关闭B的活塞，ClO2在D中被稳定剂完全吸收生成NaClO2，此时F中溶液的颜色不变，则装置C的作用是：吸收Cl2．
（4）已知在酸性条件下NaClO2可发生反应生成NaCl并释放出ClO2，该反应的离子方程式为：4H++5ClO2-=Cl-+4ClO2↑+2H2O，在ClO2释放实验中，打开E的活塞，D中发生反应，则装置F的作用是：检验是否有ClO2生成．
（5）已吸收ClO2气体的稳定剂Ⅰ和Ⅱ，加酸后释放ClO2的浓度随时间的变化如图3所示，若将其用于水果保鲜，你认为效果较好的稳定剂的原因是稳定剂Ⅱ可以缓慢释放ClO2，能较长时间维持保鲜所需的浓度．

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