题目内容

7．（1）（1）人们常用催化剂来选择反应进行的方向．如图1所示为一定条件下1mol CH3OH与O2发生反应时，生成CO、CO2或HCHO的能量变化图[反应物O2（g）和生成物H2O（g）略去]．
①写出1mol HCHO与O2反应主要生成CO和H2O（g）的热化学方程式：HCHO（g）+$\frac{1}{2}$O2（g）═CO（g）+H2O（g）△H=-235kJ•mol-1．
②CH3OH与O2在有催化剂作用下反应，产物中HCHO比率大大提高的原因是催化剂使生成HCHO的活化能降低，同时使生成CO的活化能升高，并且生成HCHO的活化能低于生成CO的活化能．
（2）①一定温度下，将N2H4与NO2以体积比为1：1置于容积固定的容器中发生反应2N2H4（g）+2NO2（g）?3N2（g）+4H2O（Ⅰ）△H＜0，下列能说明反应达到平衡状态的是AD．
A．混合气体密度保持不变B．2vg正（NO2）=2v正（N2）
C．N2H4与NO2体积比保持不变D．体系压强保持不变
②在某温度下，10L密闭容器中发生上述反应，容器内部分物质的物质的量变化如下表：
物质的量/mol
时间		n（N2H4）N（NO2）N（N2）
起始2.03.00
第2min1.5a0.75
第4min1.2b1.2
第6min1.0c1.5
第7min1.0c1.5
i．前2min内NO2的平均反应速率为0.025mol•L-1•min-1（保留2位有效数字，下同）．
该温度下反应的平衡常数K8.4．
ii．关于上述反应，下列叙述不正确的是A．
A．达到平衡时，移走部分N2，平衡将向右移动，正反应速率加快
B．缩小容器的体积，平衡将向右移动，c（N2H2）将变大
C．在相同的条件下，若使用甲催化剂能使正反应速率加快105倍，使用乙催化剂能使逆反应速率加快108倍，则应该选用乙催化剂
D．若保持平衡时的温度和压强不变，再向容器中充入He，则此时v（逆）＞v（正）
iii．请画出该反应中n（NO2）随时间变化曲线并画出在第7min时分别升温、加压的情况下n（NO2）随时间变化示意图（在图2上注明变化的条件）．

分析 （1）①根据图表可知HCHO（g）+$\frac{1}{2}$O2（g）═CO（g）+H2O（g）中反应物能量高，生成物能量低，该反应为放热反应，然后依据图中给出数据解答；
②使用催化剂可以降低反应的活化能，活化能越低，普通分子越容易转化成活化分子，反应越容易，反应速率越快；
（2）①可逆反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各组分的浓度、百分含量不再变化，据此进行判断；
②i．先根据v=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$计算出前2min内用N2H4表示的反应速率，根据反应速率与化学计量数成正比可知：v（NO2）=v（N2H4）；列出平衡常数三段式，然后结合平衡常数的表达式计算；
ii．依据化学平衡移动原理分析选项，改变条件，平衡向减弱这种改变的方向进行，据此进行解答；
iii．根据反应方程式2N2H4（g）+2NO2（g）?3N2（g）+4H2O，求abc的值然后根据描点法作图．

解答 解：（1）①HCHO（g）+$\frac{1}{2}$O2（g）═CO（g）+H2O（g）该反应为放热反应，△H=-（676-158-283）kJ•mol-1=-235kJ•mol-1，所以1moL HCHO生成CO的热化学方程式为：HCHO（g）+$\frac{1}{2}$O2（g）═CO（g）+H2O（g）△H=-（676-158-283）kJ•mol-1=-235kJ•mol-1，
故答案为：HCHO（g）+$\frac{1}{2}$O2（g）═CO（g）+H2O（g）△H=-235kJ•mol-1；
②由图催化剂使生成HCHO的活化能降低，同时使生成CO的活化能升高，并且生成HCHO的活化能低于生成CO的活化能，所以有催化剂作用下反应，产物中HCHO比率大大提高，
故答案为：催化剂使生成HCHO的活化能降低，同时使生成CO的活化能升高，并且生成HCHO的活化能低于生成CO的活化能；
（2）①A．混合气体密度保持不变，说明气体的质量不变，正逆反应速率相等，达平衡状态，故A正确；
B.2v正（NO2）=2v正（N2），表示的都是正反应，无法判断平衡状态，故B错误；
C．因为起始时投料量之比为1：1，而且消耗量是1：1，所以N2H4与NO2体积比始终保持不变，故C错误；
D．体系压强保持不变，说明气体的量保持不变，达平衡状态，故D正确；
故答案为：AD；
②i．前2min内用N2H4表示的反应速率为：v（N2H4）=$\frac{\frac{2.0mol-1.5mol}{10L}}{2min}$=0.025mol•L-1•min-1，反应速率与化学计量数成正比，则v（NO2）=v（N2H4）=0.025mol•L-1•min-1；
                        2N2H4（g）+2NO2（g）?3N2（g）+4H2O（l）
反应前（mol）：2.0                3.0               0
转化   （mol）：1.0                1.0               1.5
平衡时（mol）：1.0                2.0               1.5
该反应的平衡常数K=$\frac{（\frac{1.5}{10}）^{3}}{（\frac{1.0}{10}）^{2}×（{\frac{2.0}{10}）}^{2}}$≈8.4，
故答案为：0.025mol•L-1•min-1；8.4；
ii．A．达到平衡时，移走部分CO2，平衡将向右移动，正反应速率减小，故A错误；
B．该反应是气体体积减小的反应，缩小容器的体积，压强增大，平衡将向右移动，但c（N2H2）将增大，故B正确；
C．催化剂对正逆反应速率影响程度相同，在相同的条件下，若使用甲催化剂能使正反应速率加快105倍，使用乙催化剂能使逆反应速率加快108倍，则应该选用乙催化剂，故C正确；
D．若保持平衡时的温度和压强不变，再向容器中充入He，容器容积增大，压强减小，平衡向着逆向移动，则v（逆）＞v（正），故D正确；
故答案为：A；
iii．根据反应方程式2N2H4（g）+2NO2（g）?3N2（g）+4H2O，第2min时，n（N2H4）=1.5mol，所以变化量为0.5mol，则a=2.5mol，由此可求出b=2.4mol，c=2，而使催化剂平衡不移动；升高温度平衡逆向移动，所以二氧化氮的浓度变大；增大压强，平衡正向移动，所以二氧化氮的浓度减小，所以图象为：，
故答案为：．

点评 本题考查较为综合，涉及化学平衡的计算、化学平衡状态的判断、反应热与焓变等知识，题目难度较大，明确化学平衡及其影响为解答关键，试题知识点较多，充分考查了学生的分析、理解能力及综合应用能力．

练习册系列答案
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14．将固体NH4I置于密闭容器中，在一定温度下发生下列反应：
①NH4I（s）?NH3（g）+HI（g）；②2HI（g）?H2（g）+I2（g）；③2NH3（g）?N2（g）+3H2（g）．
达到平衡时，c（H2）=2mol/L，c（N2）=0.5mol/L，c（HI）=4mol/L，则平衡时 NH3的浓度为（　　）
A．0.5 mol•L-1B．2 mol•L-1C．4 mol•L-1D．5 mol•L-1
15．原子晶体中可能存在的化学键是（　　）
A．离子键B．氢键C．极性键D．金属键

将溶质的质量分数为a％、物质的量浓度为c1 mol·L-1的稀硫酸加热蒸发掉一定量的水，使溶质的质量分数变为2a％，此时硫酸的物质的量浓度为c2 mol·L-1，则c1和c2的关系是（ ）

A．c2=2c1 B．c2>2c1 C．c2<2cl D．c1＝2c2
3．某温度下，恒容密闭容器中发生如下可逆反应：2E（g）?F（g）+x G（g）（正反应放热）；若起始时E浓度为a mol/L，F、G浓度均为0，达平衡时E浓度为0.5amol/L，若E的起始浓度改为2amol/L，F、G 浓度仍为0，当达到新的平衡时，下列说法正确的是（　　）
A．升高温度时，正反应速率加快，逆反应速率减慢，平衡逆向移动
B．若x=1，新平衡下E转化率为50%
C．若x=2，新平衡下F的平衡浓度为0.5a mol/L
D．若x=2，换成恒压容器，则达到平衡所需时间比恒容容器所需时间短
12．H2是重要的化工原料，在工业生产和科学研究中具有重要地位，回答下列问题：
（1）如何获得廉价的氢气是合成氨工业中的重要课题．目前常用戊烷跟水蒸气反应的方法获得氨气：
  C5H12（g）+5H2O（g）$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{高温}$5CO（g）+11H2（g）
已知几个反应的能量变化如图所示，则上述反应的△H=c-5a-11bkJ•mol-1．

（2）利用氢气合成氨的反应原理为：3H2（g）+N2（g）$\frac{\underline{\;高温、高压\;}}{催化剂}$2NH3（g）现有甲、乙、丙3个固定容积为2L的密闭容器，在相同温度和催化剂条件下，按不同的反应物投入量进行合成氨反应，相关数据如下表示：
容器甲乙丙
反应物投入量2molH2、2molN24molH2、4molN22molNH3
平衡时N2的浓度（mol•L-1）c11.5C3
N2的体积分数w 1w 2w 3
混合气体的密度（g•L-1）?ρ1?ρ2?ρ3?
①下列描述不能说明该反应已达到平衡状态的是a（填序号）
a．容器内混合气体的密度保持不变   
b.3v 正（N2）=v 逆（H2）
c．容器内混合气体的平均相对分子质量保持不变
②乙容器中的反应在20min后达到平衡，这段时间内NH3的平均反应速率v（NH3）=0.05mol•L-1•min-1，该温度下，反应的平衡常数K=5.33L2•mol-2（结果保留3位有效数字）；
③分析上表中的数据，下列关系正确的是ac（填序号）．
a．c1＞c3                 b．w 1＜w 2            c．ρ2＞ρ1＞ρ3???????
④在合成氨工业中，为了提高反应物的利用率，除了要提供适宜的温度、压强和使用催化剂外，还要采取的措施是将产物混合气中的氨冷却分离后，剩余气体循环使用．
（3）一定条件下存在反应：H2（g）+I2（g）?2HI（g）△H＜0，现有甲、乙两个完全相同的恒容绝热密闭容器，在甲中充入1molH2和1molI2（g），在乙中充入2molHI（g）．同时在700℃条件下开始反应，达到平衡时有关说法正确的是
①容器甲中气体的正反应速率比容器乙中的快（填“快”、“慢”或“相同”）
②容器甲中气体的平衡常数比容器乙中的小（填“大”、“小”或“相等”）
③容器甲中气体的颜色比容器乙中的深（填“深”、“浅”或“相同”）
19．如图，将4mol SO2和2mol O2混合气体置于恒压密闭容器中，在一定温度下发生如下反应：2SO2（g）+O2（g）?2SO3（g）△H＜0．该反应达到平衡状态时，测得气体的总物质的量为4.2mol．回答：
（1）在达到平衡状态A的容器中通入少量O2，体系中SO2的体积分数减小（填“增大”或“减小”或“不变”），若要使SO2的体积分数再变到与平衡状态A相同，可采取的措施有：通入适量SO2或者给体系升温．
（2）在该平衡状态时，n（SO3）=3.6mol
（3）若起始时加入1.2mol SO2、0.6molO2和xmolSO3，达到平衡状态时，各气体的体积分数与上述平衡状态相同，x的取值范围为任意值
（4）若反应开始时V（逆）＞V（正），达到上述平衡状态时，气体的总物质的量仍为4.2mol，则起始时n（SO3）的取值范围是3.6＜n（SO3）≤4．
16．把下列4种Na2S2O3的溶液分别加入4个盛有10mL 2mol•L-1硫酸的烧杯中，均加水稀释到50mL，此时，Na2S2O3和硫酸进行反应．其中出现沉淀最快的是（　　）
A．20mL 3mol•L-1Na2S2O3的溶液B．20mL 2mol•L-1Na2S2O3的溶液
C．10mL 4mol•L-1Na2S2O3的溶液D．10mL 2mol•L-1Na2S2O3的溶液
17．已知不同条件下，磷与硫酸铜可以发生如下两个反应：
①2P+5CuSO4+8H2O=5Cu+2H3PO4+5H2SO4
②11P+15CuSO4+24H2O=5Cu3P+6H3PO4+15H2SO4
下列叙述正确的是（　　）
A．反应①中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为2：5
B．反应②中，Cu3P既是氧化产物又是还原产物
C．反应②中，当有5mol CuSO4发生反应时，共转移电子10mol
D．反应①中CuSO4做氧化剂，反应②中CuSO4作还原剂

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