题目内容

1．一定条件下发生反应：CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）．工业上依此用CO生产燃料甲醇．

（1）甲图是反应时CO和CH3OH（g）的浓度随时间变化情况．从反应开始到平衡，用CO浓度变化表示平均反应速率v（CO）=0.075mol/（L•min）．
（2）乙图表示该反应进行过程中能量的变化．曲线a表示不使用催化剂时反应的能量变化，曲线b表示使用催化剂后的能量变化．该反应的焓变是△H＜0（填“△H＜0”或“△H＞0”），写出反应的热化学方程式：CO（g）+2H2（g）=CH3OH（g）△H=-91kJ/mol；选择适宜的催化剂不能（填“能”或“不能”）改变该反应的反应热．
（3）该反应平衡常数K的表达式为$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（CO）•{c}^{2}（{H}_{2}）}$，温度升高，平衡常数K减小（填“增大”、“不变”或“减小”）．
（4）恒容条件下，下列措施中能使$\frac{n（C{H}_{3}OH）}{n（CO）}$增大的有c．
a．降低温度    b．充入He气     c．再充入1mol CO和2mol H2d．使用催化剂．

分析 （1）根据v=$\frac{△c}{△t}$计算反应速率；
（2）根据反应物与生成物的总能量来分析吸热还是放热，并书写热化学反应方程式，催化剂只能改变反应的途径，不能改变反应的反应热；
（3）化学平衡常数为生成物浓度幂之比与反应物浓度幂之积的比，根据温度对化学平衡的影响来分析平衡常数的变化；
（4）使 $\frac{n（C{H}_{3}OH）}{n（CO）}$增大，化学平衡应正向移动．

解答 解：（1）由图可知，CO浓度变化量为1.00mol/L-0.25mol/L=0.75mol/L，△t=10min，则v（CO）=$\frac{0.75mol}{10min}$=0.075mol/（L•min），
故答案为：0.075mol/（L•min）；
（2）反应物的总能量为419kJ，生成物的总能量为510kJ，则该反应为放热反应，焓变△H＜0，放出的热量为419kJ-510kJ=91kJ，热化学方程式为CO（g）+2H2（g）=CH3OH（g）△H=-91 kJ/mol，
该反应使用催化剂，只能改变反应的途径降低反应所需的活化能，而不能改变反应热，
故答案为：△H＜0；CO（g）+2H2（g）=CH3OH（g）△H=-91 kJ/mol；不能；
（3）由反应CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g），则K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（CO）•{c}^{2}（{H}_{2}）}$，因该反应为放热反应，则升高温度，化学平衡逆向移动，K值减小，
故答案为：$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（CO）•{c}^{2}（{H}_{2}）}$；减小；
（4）使 $\frac{n（C{H}_{3}OH）}{n（CO）}$增大，化学平衡应正向移动，但升高温度时化学平衡逆向移动，恒容条件下充入He气化学平衡不移动，使用催化剂化学平衡不移动，在恒容条件下再充入1molCO和2molH2，压强增大，化学平衡正向移动，符合题意，故c正确，
故答案为：c．

点评 本题考查较为综合，涉及影响化学平衡的因素、热化学反应、化学平衡常数、反应速率的计算等知识点，题目难度中等，试题注重对高考热点知识的考查，有利于提高学生的分析、理解能力及化学计算能力．

练习册系列答案
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15．谷氨酸的结构简式为HOOC-CH2-CH2-CH（NH2）-COOH，则与其含有的官能团种类与数目都相同的同分异构体有（不考虑立体异构）（　　）
A．6种B．7种C．8种D．9种
12．在一定条件下，二氧化硫和氧气发生如下反应：2SO2（g）+O2（g）?2SO3（g）（△H＜0）
（1）写出该反应的化学平衡常数表达式 K=$\frac{{c{{（S{O_3}）}^2}}}{{c（S{O_2}）•c（{O_2}）}}$．
（2）降低温度，该反应K值增大（填增大、减小或不变）．
（3）600℃时，在一密闭容器中，将二氧化硫和氧气混合，反应过程中SO2、O2、SO3物质的量变化如图所示，反应处于平衡状态的时间有15-20min和25-30min．
（4）据图判断，反应进行至20min时，曲线发生变化的原因是增加了氧气的浓度（或通入氧气）（用文字表达）；
（5）10min到15min的曲线变化的原因可能是CD（填写编号）．
A．降低温度          B．增加SO3的物质的量
C．加了催化剂         D．缩小容器体积．
9．能源、环境与人类生活和社会发展密切相关，研究它们的综合利用有重要意义．
（1）氧化-还原法消除氮氧化物的转化：NO$→_{反应Ⅰ}^{O_{3}}$NO2$→_{反应Ⅱ}^{CO（NH_{2}）_{2}}$N2
反应Ⅰ为：NO+O3═NO2+O2，生成11.2L O2（标准状况）时，转移电子的物质的量是1mol．反应Ⅱ中，当n（NO2）：n[CO（NH2）2]=3：2时，反应的化学方程式是6NO2+4CO（NH2）2=7N2+8H2O+4CO2．
（2）硝化法是一种古老的生产硫酸的方法，同时实现了氮氧化物的循环转化，主要反应为：NO2（g）+SO2（g）?SO3（g）+NO（g）△H=-41.8kJ•mol-1已知：2SO2（g）+O2（g）?2SO3（g）△H=-196.6kJ•mol-1写出NO和O2反应生成NO2的热化学方程式2NO（g）+O2（g）=2NO2（g）△H=-113.0 kJ•mol-1．
（3）将燃煤废气中的CO2转化为二甲醚的反应原理为：2CO2（g）+6H2（g）$\stackrel{催化剂}{?}$CH3OCH3（g）+3H2（g）；该反应平衡常数表达式为K=$\frac{{c}^{3}（{H}_{2}O）c（C{H}_{3}OC{H}_{3}）}{{c}^{2}（C{O}_{2}）{c}^{6}（{H}_{2}）}$．已知在某压强下，该反应在不同温度、不同投料比时，CO2的转化率如图1所示．该反应的△H小于（填“大于”、“小于”或“等于”）0．

（4）合成气CO和H2在一定条件下能发生如下反应：CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）△H＜0．在容积均为V L的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个相同密闭容器中分别充入a molCO和2a molH2，三个容器的反应温度分别为T1、T2、T3且恒定不变，在其他条件相同的情况下，实验测得反应均进行到t min时CO的体积分数如图2所示，此时Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个容器中一定达到化学平衡状态的是Ⅲ；若三个容器内的反应都达到化学平衡时，CO转化率最大的反应温度是T1．
（5）某N2H4（肼或联氨）燃料电池（产生稳定、无污染的物质）原理如图3所示．

①M区发生的电极反应式为N2H4-4e-=N2↑+4H+．
②用上述电池做电源，用图4装置电解饱和氯化钾溶液（电极均为惰性电极），设饱和氯化钾溶液体积为500mL，当溶液的pH值变为13时（在常温下测定），若该燃料电池的能量利用率为80%，则需消耗N2H4的质量为0.5g（假设溶液电解前后体积不变）．
16．汽车尾气是造成雾霾天气的重要原因之一，尾气中的主要污染物为CxHy、NO、CO、SO2及固体颗粒物等．研究汽车尾气的成分及其发生的反应，可以为更好的治理汽车尾气提供技术支持．
请回答下列问题：
（1）活性炭也可用于处理汽车尾气中的NO．在1L恒容密闭容器中加入0.1000molNO和2.030mol固体活性炭，生成A、B两种气体，在不同温度下测得平衡体系中各物质的物质的量以及容器内压强如表：
活性炭/molNO/molA/molB/molρ/Mpa
200℃2.0000.04000.03000.03003.93
335℃2.0050.05000.02500.0250ρ
根据上表数据，写出容器中发生反应的化学方程式C+2NO?N2+CO2并判断p＞3.93MPa（用“＞”、“＜“或“=”填空）．计算反应体系在200℃时的平衡常数Kp=$\frac{9}{16}$（用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×体积分数）．
（2）汽车尾气中的SO2可用石灰水来吸收，生成亚硫酸钙浊液．常温下，测得某纯CaSO3与水形成的浊液pH为9，已知Ka1（H2SO3）=1.8×10-2，Ka2（H2SO3）=6.0×10-9，忽略SO32-的第二步水解，则Ksp（CaSO3）=4.2×10-9．
（3）尾气中的碳氢化合物含有甲烷，其在排气管的催化转化器中可发生如下反应CH4（g）+H2O（1）═CO（g）+3H2 （g）△H=+250.1kJ/mol．已知CO（g）、H2 （g）的燃烧热依次为283.0kJ/mol、285.8kJ/mol，请写出表示甲烷燃烧热的热化学方程式CH4（g）+2O2（g）→CO2（g）+2H2O（l）△H=-890.3KJ/mol．以CH4（g）为燃料可以设计甲烷燃料电池，该电池以稀H2SO4作电解质溶液，其负极电极反应式为CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+，已知该电池的能量转换效率为86.4%，则该电池的比能量为13.3kW•h•kg-1（结果保留1位小数，比能量=$\frac{电池输出电能（kW•h）}{燃料质量（kg）}$，lkW•h=3.6×106J）．
6．甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景．
（1）工业上一般采用下列两种反应合成甲醇：
反应Ⅰ：CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）△H 1
反应Ⅱ：CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）△H 2
①表所列数据是反应Ⅰ在不同温度下的化学平衡常数（K）．
温度250℃300℃350℃
K2.0410.2700.012
由表中数据判断△H1＜0 （填“＞”、“=”或“＜”）．
②某温度下，将2molCO和6molH2充入2L的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得c（CO）=0.2mol/L，则CO的转化率为80%，此时的温度为250℃（从上表中选择）．
（2）已知在常温常压下：
①2CH3OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+4H2O（g）△H1=-1275.6kJ/mol
②2CO （g）+O2（g）=2CO2（g）△H2=-566.0kJ/mol
③H2O（g）=H2O（l）△H3=-44.0kJ/mol
写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式：CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2 H2O（l）△H=-442.8kJ•mol-1
（3）某实验小组依据甲醇燃烧的反应原理，设计如图所示的电池装置：
①该电池正极的电极反应为O2+2H2O+4e-=4OH-
②该电池总反应的离子方程式为2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O
③工作一段时间后，测得溶液的pH减小（填“增大”、“减小”或“不变”）．
13．在容积不变的密闭容器中存在如下反应：2SO2（g）+O2（g）?2SO3（g）△H=-Q kJ•mol-1（Q＞0），某研究小组研究了其他条件不变时，改变某一条件对上述反应的影响，下列分析正确的是（　　）
A．图Ⅰ研究的是t0时刻增大O2的浓度对反应速率的影响
B．图Ⅲ研究的是温度对化学平衡的影响，且乙的温度较低
C．图Ⅲ研究的是催化剂对平衡的影响，且甲的催化效率比乙高
D．图Ⅱ研究的是t0时刻加入催化剂后对反应速率的影响
10．下列说法正确的是（　　）
A．需要加热才能发生的反应一定是吸热反应
B．△H＞0表示产物的总能量低于反应物的总能量
C．△H 的单位kJ•mol-1，热量Q的单位为kJ
D．化学键断裂过程中释放能量
11．下列反应中，属于取代反应的是（　　）
①CH3CH═CH2+Br2$\stackrel{CCl_{4}}{→}$CH3CHBrCH2Br              
②CH3CH2OH  $→_{170℃}^{浓H_{2}SO_{4}}$CH2═CH2↑+H2O
③CH3CH2OH+CH3CH2OH $→_{140℃}^{浓硫酸}$ CH3CH2OCH2CH3+H2O        
④C6H6+HNO3$→_{△}^{浓H_{2}SO_{4}}$C6H5NO2+H2O．
A．①②B．③④C．①③D．②④

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