题目内容

1．在压强为0.1MPa、10L恒容的密闭容器中，将2mol CO与 5mol H2的混合气体在催化剂作用下能生成甲醇：CO（g）+2H2（g）═CH3OH（g）△H＜0 请回答下列问题：
（1）①该反应的熵变△S＜0（填“＞”、“＜”或“=”）．
②若温度T1＞T2，则平衡常数K（T1）小于K（T2）（填“大于”、“小于”或“等于”）
③下列措施既可加快反应速率又可增加甲醇产率的是D；
A．升高温度                        
B．将CH3OH（g）从体系中分离
C．充入He，使体系总压强增大         
D．再充入2mol CO和5mol H2
④下列可说明反应已达到化学平衡状态的是CD；
A．v生成（CH3OH）=v消耗（CO）                 
B．混合气体的密度不再改变
C．混合气体的平均相对分子质量不再改变       
D．CO与H2浓度比不再变化
（2）若温度T2时，5min后反应达到平衡，CO的转化率为75%，则：
①平衡时体系总的物质的量为4mol；
②反应的平衡常数K=75L2/mol2；
③反应在0-5min区间的平均反应速率v（H2）=0.06mol•L-1•min-1．

分析 （1）①根据反应物和产物气体系数和的大小可以判断熵变符号；
②该反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小；
③A．升高温度，化学反应速率加快，平衡逆向进行；
B．将CH3OH（g）从体系中分离，化学反应速率减慢，平衡正向移动；
C．充入He，使体系总压强增大，体积不变，各组分浓度不变，所以化学反应速率不变，平衡不会移动；
D．再充入2mol CO和5mol H2，增大压强，化学反应速率加快，平衡正向移动；
④化学反应达到化学平衡状态时，正逆反应速率相等，且不等于0，各物质的浓度不再发生变化，由此衍生的一些物理量不发生变化，以此进行判断，得出正确结论；
（2）①根据CO的转化率计算出各物质平衡时的物质的量；
②根据平衡常数等于生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积进行计算；
③根据v=$\frac{△c}{△t}$进行计算．

解答 解：（1）①该反应中，反应物的系数和大于产物气体系数和，所以该反应是熵减的反应，熵变小于零，故答案为：＜；
②该反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小，故平衡常数K（T1）小于K（T2），故答案为：小于；
③A．升高温度，化学反应速率加快，平衡逆向进行，会减小甲醇产率，故A错误；
B．将CH3OH（g）从体系中分离，化学反应速率减慢，平衡正向移动，提高甲醇的产率，故B错误；
C．充入He，使体系总压强增大，体积不变，各组分浓度不变，所以化学反应速率不变，平衡不会移动，不会改变甲醇产率，故C错误；
D．再充入2mol CO和5mol H2，增大压强，化学反应速率加快，平衡正向移动，有利提高甲醇的产率，故D正确；
故答案为：D；
④CO（g）+2H2（g）═CH3OH（g）
A．v生成（CH3OH）是正反应速率，v消耗（CO）也是反应速率，故不能说明达到平衡状态，故A错误；                 
B．密度=$\frac{总质量}{体积}$，总质量不变，体积不变，故混合气体的密度不变，故混合气体的密度不再改变不能说明达到平衡状态，故B错误；
C．平均相对分子质量=$\frac{总质量}{总物质的量}$，总质量不变，总物质的量会变，故混合气体的平均相对分子质量不再改变说明达到平衡状态，故C正确；    
D．CO与H2浓度比不再变化，说明达到平衡状态，故D正确；
故答案为：CD；
（2）①若温度T2时，5min后反应达到平衡，CO的转化率为75%，则反应的CO的物质的量为：2mol×75%=1.5mol，反应的氢气的物质的量为：1.5mol×2=3mol，平衡时CO的物质的量为：2-1.5=0.5mol，氢气的物质的量为5-3=2mol，甲醇的物质的量为1.5mol，故平衡时体系总的物质的量为0.5+2+1.5=4mol，
故答案为：4；
②平衡时CO的物质的量为0.5mol，氢气的物质的量为2mol，甲醇的物质的量为1.5mol，则平衡常数K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（CO）•{c}^{2}（{H}_{2}）}$=$\frac{\frac{1.5}{10}}{\frac{0.5}{10}×\frac{2}{10}×\frac{2}{10}}$=75L2/mol2；
故答案为：75L2/mol2；
③反应的氢气的物质的量为3mol，故v（H2）=$\frac{\frac{3mol}{10L}}{5min}$=0.06 mol•L-1•min-1，故答案为：0.06 mol•L-1•min-1．

点评 本题考查化学反应速率的影响因素及相关计算，化学平衡移动原理及平衡标志的判断，化学平衡常数的相关计算等知识，难度中等，要注意平时基础知识的积累．

练习册系列答案
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11．在A?B+C反应中，温度每升高10℃，反应速率增大到原来的4倍，现将反应体系的温度由12℃升高到42℃，反应速率增加到原来的（　　）
A．8倍B．12倍C．24倍D．64倍
12．研究性学习小组利用下列有关装置进行探究实验，回答相关问题．

（1）写出A中的反应化学方程式Na2SO3（固）+H2SO4（浓）=Na2SO4+SO2↑+H2O
（2）实验时，旋开装置A中分液漏斗的旋塞，发现液体流出缓慢，最终停止，其可能的原因是没有打开分液漏斗的上口活塞或分液漏斗上口活塞上的凹槽没有与分液漏斗上的小孔连通，导致无法与外界大气连通．
（3）装置B中的溶液出现浑浊，该实验证明SO2具有氧化性性．
（4）实验后，测定装置C中溶液呈碱性．溶液为什么呈碱性呢？大家有不同意见：①是生成的Na2SO3水解；②是氢氧化钠剩余．请设计实验方案证明哪种意见成立．选用下列试剂进行实验：Na2SO3溶液、酚酞溶液、氯水、BaCl2溶液、稀硫酸
实验步骤实验操作预期现象与结论
（5）另一小组利用装置D进行实验：用注射器向装置D共注入v mL实验室制备SO2的空气，当溶液刚好褪色，停止实验．该小组的实验目的是测定实验室空气中SO2含量．
9．工业上制备合成气的工艺主要是水蒸气重整甲烷：CH4（g）+H2O（g）?CO（g）+3H2（g）△H＞0，在一定条件下，向体积为1L的密闭容器中充入1mol CH4（g）和1mol H2O（g），测得H2O（g）和H2（g）的浓度随时间变化曲线如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．达平衡时，CH4（g）的转化率为75%
B．0～10min内，v（CO）=0.075mol•L-1•min-1
C．该反应的化学平衡常数K=O.1875
D．当CH4（g）的消耗速率与H2（g）的消耗速率相等时，反应到达平衡
16．现有X、Y、Z三种元素，已知有如下情况：
①X、Y、Z的单质在常温下均为气体．
②X的单质在Z的单质中燃烧，生成XZ，燃烧时火焰呈苍白色．
③XZ极易溶于水，在水溶液中电离出X+和Z-．XZ的水溶液可使石蕊试液变红．
④两分子X的单质可与一分子Y的单质化合生成两分子X2Y，X2Y常温下为液体．
⑤Z的单质溶于X2Y中，所得溶液具有漂白作用．
请完成下列问题：
（1）写出XZ和X2Y的化学式：XZHCl，X2YH2O．
（2）Z的单质溶于X2Y后，溶液起漂白作用的物质是HClO（写化学式）．
（3）写出X的单质在Z的单质中燃烧的化学方程式：H2+Cl2$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2HCl．
（4）Z的单质能否与氢氧化钠溶液发生反应：能（填“能”或“否”），若能，请写出反应的化学方程式：Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O．（若不能反应，则此空不必填写）．
6．某化学课外活动小组通过实验研究NO2的性质．
已知：2NO2+2NaOH═NaNO3+NaNO2+H2O
任务1：利用如图1所示装置探究NO2能否被NH3还原（K1、K2为止水夹，夹持固定装置略去）．
（1）E装置中制取NO2反应的离子方程式是Cu+4H++2NO3-═Cu2++2NO2↑+2H2O，
（2）A装置中化学反应方程式为2NH4Cl+Ca（OH）2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2NH3↑+CaCl2+2H2O，X物质为碱石灰．
（3）若NO2能够被NH3还原，预期观察到C装置中的现象是C装置中混合气体颜色变浅．
（4）实验过程中，未能观察到C装置中的预期现象．该小组同学从反应原理的角度分析了原因，认为可能是：
①NH3还原性较弱，不能将NO2还原；②在此条件下，NO2的转化率极低；③在此条件下，该反应的化学反应速率极慢．
（5）此实验装置存在一个明显的缺陷是缺少尾气吸收装置．
任务2：探究NO2能否与Na2O2发生氧化还原反应．
（6）实验前，该小组同学提出三种假设．
假设1：二者不反应；
假设2：NO2能被Na2O2氧化；
假设3：NO2能被Na2O2还原．
（7）为了验证假设2，该小组同学选用任务1中的B、D、E装置，将B中的药品更换为Na2O2，另选F装置（如图2所示），重新组装，进行实验．
①装置的合理连接顺序是（某些装置可以重复使用）EDBDF或EDBF．
②实验过程中，B装置中淡黄色粉末逐渐变成白色．经检验，该白色物质为纯净物，且其他物质生成．推测B装置中反应的化学方程式为2NO2+Na2O2═2NaNO3．
13．A、B、C、D、E、F是原子序数依次增大的短周期元素，B是短周期中金属性最强的元素，C是地壳中含量最高的金属元素，D单质的晶体是良好的半导体材料，E的最外层电子数与内层电子数之比为3：5，A与E同族．
（1）D的原子结构示意图为
（2）B单质在氧气中燃烧生成化合物甲，甲中所含化学键为离子键、共价键甲的电子式为．
（3）含C元素的化合物常用作净水剂，用文字和化学用语解释净水原因：铝离子发生水解：Al3+﹢3H2OAl（OH）3﹢3H+，生氢氧化铝胶体，能吸附水中悬浮物，使之凝聚达到净水目的
（4）如图表示由上述元素中的某两种元素组成的气体分子在一定条件下的密闭容器中充分反应前后的转化关系，写出该转化过程的化学方程式：O2+2SO2$\frac{\underline{催化剂}}{△}$2SO3．
（5）工业上将干燥的F单质通入E熔融的单质中可制得化合物E2F2，该物质可与水反应生成一种能使品红溶液褪色的气体，0.2mol该物质参加反应时转移0.3mol电子，其中只有一种元素化合价发生改变，该反应的化学方程式为2S2Cl2﹢2H2O=3S+SO2↑+4HCl．
（6）G为碳元素，其与E元素形成的化合物GE2是一种有恶臭的液体，把它滴入硫酸酸化的高锰酸钾水溶液，将析出硫磺，同时放出CO2，写出配平的化学式方程式5CS2+4KMnO4+6H2SO4=2K2SO4+4MnSO4+10S↓+5CO2↑+6H2O
（7）立方ZnS晶体结构与D的单晶体相似，其晶胞边长为acm，密度为$\frac{4×87}{{a}^{3}{N}_{A}}$g•cm3（只列式不计算，用NA表示阿伏加德罗常数）
10．盛满NO、NO2、O2混合气体的大试管倒置于盛水的水槽中，水面上升且充满试管，则NO、NO2、O2三种气体的体积比不可能是（　　）
A．5：6：7B．1：1：1C．4：8：5D．8：4：7
11．下表为元素周期表中的一部分，列出10种元素在元素周期表中的位置．试用元素符号、离子符号或化学式回答下列问题．
ⅠAⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA0
2⑥⑦
3①③⑤⑧⑨⑩
4②④
（1）10种元素中，化学性质最不活泼的是Ar；（填元素符号）
（2）①③⑤三种元素最高价氧化物对应水化物中，碱性最强的是NaOH；（填化学式）
（3）元素⑦的氢化物（10电子分子）的化学式为H2O；该氢化物常温下和元素①的单质反应的化学方程式2Na+2H2O=2NaOH+H2↑；
（4）元素⑧的最高价氧化物对应水化物的化学式为H3PO4；元素⑨的最高正化合价为+7，氢化物的化学式为HCl；
（5）元素①和⑤的最高价氧化物对应的水化物相互反应的离子方程式为Al（OH）3+OH-=AlO2-+2H2O．

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