题目内容

研究人员通过对北京地区PM2．5的化学组成研究发现，汽车尾气和燃煤污染分别 占4％、l8％
I．（1）用于净化汽车尾气的反应为：2NO(g)+2CO(g) 2CO2(g)+N2(g)，已知该反应在570K时的平衡常数为1×1059，但反应速率极慢。下列说法正确的是：       

A．装有尾气净化装置的汽车排出的气体中不再含有NO或CO
B．提高尾气净化效率的最佳途径是使用高效催化剂
C．增大压强，上述平衡右移，故实际操作中可通过增压的方式提高其净化效率
D．提高尾气净化效率的常用方法是升高温度
（2）还可以用活性炭还原法处理氮氧化物，反应为：C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)   H=akJ·mol-1，向某密闭容器加入一定量的活性炭和NO，恒温(T1℃)条件下反应，反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下：
              浓度/mol·L-1
时间/min 
NO
N2
CO2
0
0.100
0
0
10
0.058
0.021
0.021
20
0.050
0.025
0.025
30
0.050
0.025
0.025
40
0.036
0.032
0.010
50
0.036
0.032
0.010
 
①T1℃时，该反应的平衡常数K=          (保留两位小数)。
⑦前10min内用v(NO)表示的化学反应速率为      ，30min后，改变某一条件，反应重新达到平衡，则改变的条件可能是             。
③若30min后升高温度至T2℃，达到平衡时，容器中NO、N2、CO2的浓度之比为3：1：l，则该反应的a       0(填“>”、“=”或“<”)。
Ⅱ．CO对人类生存环境的影响很大，CO治理问题属于当今社会的热点问题。
（1）工业上常用SO2除去CO，生成物为S和CO2。已知相关反应过程的能量变化如图所示

则用SO2除去CO的热化学方程式为                      。
（2）高温时，也可以用CO还原MgSO4可制备高纯MgO。
①750℃时，测得气体中含等物质的量SO2和SO3，此反应的化学方程式是            。
②由Mg可制成“镁一次氯酸盐”电池，其装置示意图如图，则镁电极发生的电极反应式为                 ，该电池总反应的离子方程式为                  。

I（1）B （2）① 0.25 ② 0.0042mol???L-1?min-1，降低CO2浓度 ③ <
II（1）SO2(g)+2CO(g)=S(s)+2CO2(g)  ?H=(2b—a)kJ?mol?1
（2）①2MgSO4+CO 2MgO+SO2+CO2+SO3
② Mg—2e?+2OH?=Mg(OH)2或Mg—2e?=Mg2+    Mg+ClO?+H2O=Cl?+Mg(OH)2

解析试题分析：I（1）该反应的平衡常数已经很大了，所以提高尾气净化效率关键是加快反应速率。A、因为该反应为可逆反应，所以装有尾气净化装置的汽车排出的气体中仍然含有NO或CO，错误；B、使用高效催化剂可以加快反应速率，所以提高尾气净化效率的最佳途径是使用高效催化剂，正确；C、增大压强，汽车尾气的排放很难做到，错误；D、升高温度，汽车尾气的排放很难做到，错误。
（2）①反应进行到20min时达到平衡，根据三段式进行计算:
C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)
初始浓度（mol?L?1）      0.100        0     0
转化浓度（mol?L?1）       0.050      0.025  0.025
平衡浓度（mol?L?1）       0.050      0.025  0.025
该反应的平衡常数K= 0.025×0.025÷0.0502=0.25。
② v(NO)=(0.1000mol?L?1—0.058mol?L?1)÷10min =0.0042mol???L-1?min-1；30min后，改变某一条件，反应重新达到平衡后，反应物NO的浓度减小，生成物N2浓度增大，CO2的浓度减小，所以改变的条件可能是：降低CO2浓度。
③ T1℃ 30min时，NO、N2、CO2的浓度之比为2:1:1，升高温度至T2℃，达到平衡时，容器中NO、N2、CO2的浓度之比为3：1：l，说明升高温度，平衡向逆反应方向移动，该反应为放热反应，a < 0
II（1）根据能量变化图可得热化学方程式：S(s)+O2(g)=SO2(g) ?H1="a" kJ?mol?1   CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)    ?H2="b" kj/mol，写出用SO2除去CO的化学方程式并注明状态，根据盖斯定律求焓变，?H=—?H1+ 2?H2 = =(2b—a)kJ?mol?1，可得热化学方程式。
（2）①CO还原MgSO4可制备高纯MgO，生成等物质的量的SO2、SO3，根据元素守恒同时生成CO2，配平可得化学方程式：2MgSO4+CO 2MgO+SO2+CO2+SO3。
② Mg为活泼金属，为负极失去电子，电极方程式为：Mg—2e?+2OH?=Mg(OH)2或Mg—2e?=Mg2+；总反应为ClO?在碱性条件下把Mg氧化为Mg(OH)2，离子方程式为：Mg+ClO?+H2O=Cl?+Mg(OH)2   
考点：本题考查化学反应速率、化学平衡、化学反应与能量转化、原电池原理。

练习册系列答案
相关题目

(4分）拆开1mol气态物质中某种共价键需要吸收的能量，就是该共价键的键能。下表是某些共价键的键能：

共价键
H-H
O=O
H-O
键能/kJ ·mol-1
436
498
X
根据下图中能量变化图，回答下列问题：

（1） 图中：a=___________。
（2） 表格中：X=         。

光气( COCl2)在塑料、制革、制药等工业中有许多用途，工业上采用高温下CO与C12在活性炭催化下合成。
（1）实验室中可用氯仿(CHC13)与双氧水直接反应制备光气，其反应的化学方程式为                      ；
（2）工业上利用天然气(主要成分为CH4)与CO2进行高温重整制备CO，已知CH4、H2和CO的燃烧热(△H)分别为?890.3kJ?mol?1、?285. 8 kJ?mol?1和?283.0 kJ?mol?1，则1molCH4与CO2反应的热化学方程式是                                               
（3）COCl2的分解反应为COCl2(g)Cl2(g)＋CO(g) △H=＋108kJ·mol－1。反应体系达到平衡后，各物质的浓度在不同条件下的变化状况如下同所示(第10min到14min的COCl2浓度变化曲线未示出)：

①比较第2 min反应温度T（2）与第8min反应温度T（8）的高低：T（2） ____ T（8）(填“<”、“>”或“=”)
②比较反应物COCl2在5?6min和15?16 min时平均反应速率的大小：v(5?6)
          v(15?16)(填“<”、“>”或“=”)，原因是               。
③计算反应在第8 min时的平衡常数K=          ；（列出计算过程，结果保留两位小数）

利用太阳能分解水产生H2，在催化剂作用下H2与CO2反应合成CH3OH，并开发出直接以甲醇为燃料的燃料电池。已知：H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) ΔH=－285.8 kJ·mol－1、CH3OH(l)+ 3/2O2(g)= CO2 (g)+ 2H2O(l) ΔH=－726.5 kJ·mol－1、CO(g) +1/2O2(g)= CO2 (g) ΔH=－283.0 kJ·mol－1。
请回答下列问题：
⑴用太阳能分解18g水，需要消耗的能量为          kJ。
⑵ 液态CH3OH不完全燃烧生成CO和液态H2O的热化学方程式为             。
⑶CO2合成燃料CH3OH是碳减排的新方向。在容积为2 L的密闭容器中，充2 mol CO2和6 mol H2，由CO2和H2合成甲醇，反应式：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)，在其他条件不变的情况下，考察温度对反应的影响，实验结果如下图所示(注：T1、T2均大于300 ℃)：

①下列说法正确的是           
A．温度为T2时，从反应开始到平衡，生成甲醇的平均速率为:  v(CH3OH)＝nB/tB mol·(L·min)－1
B．T2＞T1，T2平衡时，甲醇产量变少，所以该反应为放热反应
C．该反应在T2时的平衡常数比T1时的平衡常数大
D．处于A点的反应体系从T1变到T2，平衡逆向移动
②能判断该反应已达化学反应限度标志的是        （填字母。
A．H2的百分含量保持不变
B．容器中CO2 浓度与H2浓度之比为1: 3
C．容器中混合气体的密度保持不变
D．CO2消耗速率与CH3OH生成速率相等
⑷科学家致力于CO2的“组合转化”技术研究，如将CO2和H2以体积比1∶4比例混合通入反应器，适当条件下，反应可获得一种能源。完成以下化学方程式，就能知道该种能源。
CO2＋4H22H2O ＋         。
⑸ 在直接以甲醇为燃料的燃料电池中，电解质溶液为酸性，总反应式为：2CH3OH + 3O2＝2CO2＋4H2O，则正极的反应式为             ；负极的反应式为            。

平衡是化学反应原理中的重要内容。按要求回答下列问题：
（1）已知：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)     ΔH1 平衡常数为K1
2NO(g)+O2(g)2NO2(g)            ΔH2 平衡常数为K2
则反应NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)的ΔH="______" (用ΔH 1和ΔH 2表示)；此反应该温度下的平衡常数K=______(用K1和K2表示)。
（2）已知A(g)+B(g) C(g)+D(g)，该反应在3L密闭容器中，在两种不同的条件下进行反应，A、B的起始物质的是分别为3.0mol和6.0mol，其中实验I的条件为T1℃。A的物质的量随时间的变化如图所示。

①实验Ⅱ可能改变的条件是_______________。
②T1℃时该反应的平衡常数为_____(用分数表 示)，达到平衡时，A的反应速率为____。
（3）已知HCN溶液的电离平衡常数Ka=10－5mol?L－1，c平衡(HCN)≈c起始(HCN)，水的电离可不计，则此温度下0.1 mol?L－1的HCN溶液的pH=_________。
（4）对于0.1mol?L－1 Na2CO3溶液，该溶液中离子浓度由大到小的顺序是______，向该溶液中加水稀释的过程中，c(H2CO3)逐渐____(填“增大”“不变”或“减小”， 下同) ，c(H2CO3)/ c(CO32－)逐渐______。

(1)在焙烧炉中发生反应：
①Fe2O3(s)＋3C(s) ===2Fe(s)＋3CO(g) ΔH＝－492.7 kJ·mol－1
②3CO(g)＋Fe2O3(s) ===2Fe(s)＋3CO2(g) ΔH＝＋25.2 kJ·mol－1
则2Fe2O3(s)＋3C(s) ===4Fe(s)＋3CO2(g) ΔH＝       kJ·mol－1。
(2)天然气(以甲烷计)在工业生产中用途广泛。甲烷蒸汽转化法制H2的主要转化反应如下：
CH4(g)＋H2O(g) ===CO(g)＋3H2(g) ΔH＝＋206.2 kJ·mol－1
CH4(g)＋2H2O(g) ===CO2(g)＋4H2(g) ΔH＝＋165.0 kJ·mol－1
上述反应所得原料气中的CO能使氨合成催化剂中毒，必须除去。工业上常采用催化剂存在下CO与水蒸气反应生成易除去的CO2，同时又可制得等体积的氢气的方法。此反应称为一氧化碳变换反应，该反应的热化学方程式是                               。

煤气化和液化是现代能源工业中重点考虑的能源综合利用方案。最常见的气化方法为用煤生产水煤气，而当前比较流行的液化方法为用煤生产CH3OH。
(1)已知：CO2(g)＋3H2(g)=CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH1
2CO(g)＋O2(g)=2CO2(g)　ΔH2
2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)　ΔH3
则反应CO(g)＋2H2(g)=CH3OH(g)的ΔH＝______。
(2)如图是该反应在不同温度下CO的转化率随时间变化的曲线。

①T1和T2温度下的平衡常数大小关系是K1________K2(填“＞”、“＜”或“＝”)。
②由CO合成甲醇时，CO在250 ℃、300 ℃、350 ℃下达到平衡时转化率与压强的关系曲线如下图所示，则曲线c所表示的温度为________ ℃。实际生产条件控制在250 ℃、1.3×104 kPa左右，选择此压强的理由是____________。

③以下有关该反应的说法正确的是________(填序号)。
A．恒温、恒容条件下，若容器内的压强不发生变化，则可逆反应达到平衡
B．一定条件下，H2的消耗速率是CO的消耗速率的2倍时，可逆反应达到平衡
C．使用合适的催化剂能缩短达到平衡的时间并提高CH3OH的产率
D．某温度下，将2 mol CO和6 mol H2充入2 L密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得c(CO)＝0.2 mol·L－1，则CO的转化率为80%
(3)一定温度下，向2 L固定体积的密闭容器中加入1 mol CH3OH(g)，发生反应：CH3OH(g)CO(g)＋2H2(g)，H2的物质的量随时间变化的曲线如图所示。

0～2 min内的平均反应速率v(CH3OH)＝__________。该温度下，反应CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)的平衡常数K＝__________。相同温度下，若开始时加入CH3OH(g)的物质的量是原来的2倍，则__________(填序号)是原来的2倍。
A．平衡常数                 B．CH3OH的平衡浓度
C．达到平衡的时间               D．平衡时气体的密度

随着大气污染的日趋严重，“节能减排”，减少全球温室气体排放，研究NOx、SO2、CO等大气污染气体的处理具体有重要意义。
（1）如图是在101 kPa，298K条件下1mol NO2和1mol CO反应生成1mol CO2和1mol NO过程中的能量变化示意图。

已知：

请写出NO与CO反应生成无污染气体的热化学方
程式：                             。
（2）将0.20 mol N02和0.10 mol CO充入一个容积恒定为1L的密闭容器中发生反应，在不同条件下，反应过程中部分物质的浓度变化状况如图所示。

①下列说法正确的是          （填序号）。
a．容器内的压强不发生变化说明该反应达到乎衡
b．当向容器中再充人0． 20 mol NO时，平衡向正反应方向移动，K增大
c．升高温度后，K减小，N02的转化率减小
d．向该容器内充人He气，反应物的体积减小，浓度增大，所以反应速率增大
②计算产物NO在0～2 min内平均反应速率v（NO）=         mol·L-1·min-1
③第4 min时改变的反应条件为      （填“升温’’、“降温’’）。
④计算反应在第6 min时的平衡常数K=      。若保持温度不变，此时再向容器中充人CO、NO各0．060 mol，平衡将           移动（填“正向”、“逆向”或“不”）。
（3）有学者想以如图所示装置用原电池原理将SO2转化为重要的化工原料。其负极反应式为       ，当有0.25 mol SO2被吸收，则通过质子（H+）交换膜的H+的物质的量为     mol。

工业上常常利用反应①来生产环氧乙烷，但是伴随副反应②。
①C2H4(g)+O2(g) →; △H1   ②C2H4(g)+3O2(g) → 2CO2(g)+2H2O(g); △H2
（1）写出环氧乙烷充分燃烧的热化学反应方程式。答：____________________________；
（2）工业生产中，可通过某一措施来加快反应①而对反应②影响较小，从而提高环氧乙烷的生产效率。工业生产采取的这种措施是_______________。
A．升高反应体系的温度B．增大体系中氧气的浓度
C．使用合适的催化剂D．降低反应体系的压强
（3）已知C=C、O=O、C—C键能分别为a kJ·mol-1、b kJ·mol-1、c kJ·mol-1，则环氧乙烷中C—O键能为            kJ·mol-1；
（4）反应②可以设计成燃料电池，若以酸做电解质溶液，负极反应式是                。

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