题目内容

（甲醇是重要的化学工业基础原料和清洁液体燃料，它广泛用于有机合成、医药、农药、涂料、染料、汽车和国防等工业中。工业上一般在恒容密闭容器中采用下列反应合成甲醇：
CO(g)2H2(g)CH3OH(g)Q
下表所列数据是反应在不同温度下的化学平衡常数（K）。

温度
250℃
300℃
350℃
K
2.041
0.270
0.012
 
（1）判断反应达到平衡状态的依据是（  ）
A．混合气体的密度不变
B．混合气体的平均相对分子质量不变
C．生成CH3OH的速率与消耗CO的速率相等
D．CH3OH、CO、H2的浓度都不再发生变化
（2）由表中数据判断Q        0 （填“＞”、“”或“＜”），要提高CO转化率，可采取的措施
是（  ）
A．加入催化剂       B．充入CO       C．充入H2      D．升温
（3）某温度下，将2 mol CO和6 mol H2充入2 L的密闭容器中，充分反应10min后，达到平衡时测得cmol／L，则以CH3OH表示的反应速率v           mol /(L·min)，
CO的转化率为               。
（4）原料CO和H2可以由C和H2O反应制取，涉及的反应方程式如下：
C(s)CO2(g) 2CO(g)              平衡常数K1
C(s)H2O(g) CO(g)H2(g)         平衡常数K2
CO(g)H2O(g) H2(g)CO2(g)       平衡常数K3
则K1、K2、K3之间的关系是：                       。


（1）BD  (2分)
（2）>(1分)、C (1分)
（3）0.08  (1分)       80%  (1分)
（4）K2=K1·K3 (2分)

解析试题分析：
（1）A恒容密闭容器，体积不变，都是气体，质量守恒，混合气体的密度始终不变，不能做平衡标志，错误；B正确；C生成CH3OH和消耗CO的速率是同向速率，错误；D正确。
（2）由表可知，T升高，K减小，正反应是放热反应，Q>0。提高CO转化率，反应正向进行，选C。
（3） CO(g)2H2(g)CH3OH(g)Q
初浓度：  1    3               0
变浓度   0.8   1.6             0.8    
平衡     0.2
v0.8/10=0.08(mol／L·min)
CO的转化率=" 0.8" /1*100%=  80%
（4）①C(s)CO2(g) 2CO(g)     平衡常数K1
②C(s)H2O(g) CO(g)H2(g)     平衡常数K2
③CO(g)H2O(g) H2(g)CO2(g)   平衡常数K3
②=①+③ 所以K2=K1·K3
考点：本题以化工生产为基础，考查平衡常数与平衡计算等知识。

练习册系列答案
相关题目

在一定条件下，可逆反应A2(g)+B2(g)2C(g)在一个密闭容器中达到平衡时,测得c(A2)=0．5mol·L-1，c(B2)=0．1mol·L-1，c(C)=1．6mol·L-1。若、、C的起始浓度分别为a mol·L-1、b mol·L-1、g mol·L-1请确定：
(l)a、g应满足的关系式为_____________。
(2)若反应从正反应方向开始进行，当g=_________,a有最大值为__________。
(3)若反应从逆反应方向开始进行，当b=_________，a有最小值为_________．
(4)b的取值范围为___________________。

I.高炉炼铁的主要反应为Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2。
已知该反应的H，在1000℃时，K=64。在1000℃的条，在容积10 L的密闭容器中，加入Fe、Fe2O3、CO、CO2各1．OmoI，反应经10 min后达到平衡。
(1)该时间范围内的平均反应速率v(CO2）=_________mol/Lmin
(2) 的最大转化率_________________。
(3)欲提高CO的平衡转化率，可采取的措施是_______________。

A．减少Fe的量 B．增加Fe2O3的量
C．升高反应温度 D．移出部分CO2
E．使用合适的催化剂    F．减少容器的容积
Ⅱ．已知化学反应①：Fe（s）+CO2（g）FeO（s）+CO（g），其平衡常数为K1；化学反应②：Fe（s）+H2O（g）FeO（s）+H2（g），其平衡常数K2．在温度973K和1173K情况下，K1、K2的值分别如下：
温度
K1
K2
973K
1.47
2.38
1173K
2.15
1.67
 
(4)通过表格中的数值可以推断：反应①的△H_  O。（填“>”“<”）
(5)现有反应③：该反应的平衡常数的数学表
达式K3=____。
(6)根据反应①和②可以推导出Ki，Kz和玛之间的关系式。K3=__________。据此关系式和上表数据，也能推断出反应③的△H_     _0(填“>”“<”)。

科学家一直致力于“人工固氮”的新方法研究。

（1）最新“人工固氮”的研究报道：常温常压．光照条件下，N2在催化剂表面与水发生反应：2N2 (g)+6H2O(l)4NH3 (g)+3O2 (g)+ Q　　
已知该反应的平衡常数K与温度的关系如右图，则此反应的 Q　　　 0 (填“＞”“＜”或“＝”)。
（2）常温下，如果上述反应在体积不变的密闭容器中发生，当反应达到平衡时，       (选填编号)。
A．容器中气体的平均分子量不随时间而变化    B．v（N2）/ v（O2）=2:3
C．容器中气体的密度不随时间而变化           D．通入稀有气体能提高反应的速率
（3）将反应生成的混合气体通入水中即可得氨水。用水稀释0．1mol·L-1氨水，溶液中随着水量的增加而增大的是　　　　　　　　　　　 （填字母标号）。
A．c(H+)×c(NH3·H2O)/c(OH－)　　　　B．c(NH4+)×c(OH－)/c(NH3·H2O)
C．c(H+)·c(OH－)　　　　　　     　D．
（4）常温下,在恒压密闭容器中上述反应达到平衡后，在其他条件不变时，通入2mol N2,请在右图中画出正(v正)．逆(v逆)反应速率随时间t变化的示意图。

(14分)工业制硝酸的主要反应是4NH3(g)+5O2(g)  4NO(g)+6H2O(g)ΔH=-akJ/mol(a﹥0)
(1)如果将4molNH3和5molO2放入容器中，达到平衡时，放出热量0.8akJ，则反应时转移的电子数为
              mol
(2)若其他条件不变，下列关系图中错误的是          （选填序号）

(3)t℃时，在容积固定的密闭容器中发生上述反应，容器内各物质的浓度如下表

 浓度(mol/L)             
时间(min)
c(NH3)
c(O2)
c(NO)
c(H2O)
起  始
4.0
5.5
0
0
第2min
3.2
x
0.8
1.2
第4min
2.0
3.0
2.0
3.0
第6min
2.0
3.0
2.0
3.0
 
①反应在第2mim到第4mim时，反应速率v(O2)=             
②第2min时改变了条件，改变的条件可能是            
A．升高温度     B．使用了催化剂     C．减小压强     D．增加了生成物
③在相同的温度下，起始向容器中加入NH3、O2、NO和H2O(g)的浓度都为1mol/L，则该反应将向      _______方向进行(填“正反应”.“逆反应”.“不移动”)
（4）工业上用水吸收二氧化氮生产硝酸，生成的NO2气体经过多次氧化、吸收的循环操作使其充分转化为硝酸（假定上述过程中无其它损失），现有23吨NO2经过2次氧化吸收得到20℅的稀硝酸     吨。
（5）成品硝酸的浓度为60%～70%，为了制浓硝酸，常用Mg(NO3)2作吸水剂，然后进行蒸馏，不用CaCl2或MgCl2作吸水剂的原因是__________________________________________

科学家一直致力于“人工固氨”的新方法研究。目前合成氨技术原理为：N2(g) +3H2(g) 2NH3(g)+92.4 kJ/mol673K，30MPa下，上述合成氨反应中n(NH3)和n(H2)随时间变化的关系如右图所示。

（1）下列叙述正确的是
A．点a的正反应速率比点b的大
B．点c处反应达到平衡
C．点d和点e处的n (N2)相同
D．773K，30MPa 下，反应至t2时刻达到平衡，则n(NH3)比图中e点的值大
（2）在容积为2.0 L恒容得密闭容器中充入0.80 mol N2(g)和1.60 mol H2(g)，673K、30MPa下达到平衡时，NH3的体积分数为20%。该条件下，N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)的平衡常数值为：___。
（3）K值越大，表明反应达到平衡时(    )。
A. H2的转化率一定越高    B．NH3的产量一定越大
C．正反应进行得越完全    D．化学反应速率越大
（4）1998年希腊亚里斯多德大学的两位科学家采用高质子导电性的SCY陶瓷（能传递H+），实现了高温、常压下高转化率的电解合成氨。其实验装置如图。阳极的电极反应为：H2-2e→2H+，则阴极的电极反应为：_____________。

实现 “节能减排” 和“低碳经济”的一项重要课题就是如何将CO2转化为可利用的资源。目前工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇。一定条件下发生反应：
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)，下图1表示该反应过程中能量(单位为kJ·mol-1)的变化：

（1）关于该反应的下列说法中，正确的是      (填字母)。
A．△H＞0，△S＞0           B．△H＞0，△S＜0
C．△H＜0，△S＜0           D．△H＜0，△S＞0
（2）为探究反应原理，现进行如下实验，在体积为l L的密闭容器中，充入l mol CO2和4mol H2，一定条件下发生反应：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)，测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如上图2所示。
①从反应开始到平衡，CH3OH的平均反应速率v(CH3OH) ＝  ；H2的转化率w(H2) =   。
②该反应的平衡常数表达式K＝       。
③下列措施中能使化学平衡向正反应方向移动的是        (填字母)。
A．升高温度
B．将CH3OH(g)及时液化抽出
C．选择高效催化剂
D．再充入l molCO2和4 molH2
（3）25℃，1.01×105Pa时，16g液态甲醇完全燃烧，当恢复到原状态时，放出363.3kJ的热量，写出该反应的热化学方程式：      。
（4）选用合适的合金为电极，以氢氧化钠、甲醇、水、氧气为原料，可以制成一种以甲醇为原料的燃料电池，此电池的负极应加入和通入的物质有      ；其正极的电极反应式是：       。

已知可逆反应CO＋H2O(g) CO2＋H2，达到平衡时，K＝，K是常数，只与温度有关，与浓度无关。
（1）830K时，若起始时：c(CO)＝2mol/L，c(H2O)＝3mol/L，平衡时CO的转化率为60%，水蒸气的转化率为      ；K值为       。
（2）830K，若只将起始时c(H2O)改为6mol/L，则水蒸气的转化率为      。
（3）若830K时，起始浓度c(CO)＝a mol/L，c(H2O)＝b mol/L，H2的平衡浓度c(H2)＝c mol/L，a、b、c之间的关系式是                 。

已知：CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)  ΔH=Q，其平衡常数随温度变化如下表所示：

温度/℃
400
500
850
平衡常数
9.94
9
1
请回答下列问题：
（1）上述反应的化学平衡常数表达式为       ，该反应的Q      0。
（2）850℃时在体积为10L反应器中，通入一定量的CO和H2O(g)，发生上述反应，CO和H2O(g)浓度变化如图所示，则0~4min时平均反应速率v(CO)=   。

（3）若在500 ℃时进行，且CO、H2O(g)的起始浓度均为0.020mol/L，该条件下，CO的最大转化率为         。
（4）若在850℃时进行，设起始时CO和H2O(g)共为1mol，其中水蒸气的体积分数为x平衡时CO的转化率为y，试推导y随x变化的函数关系式为     。
（5）某电化学装置可实现2CO2=2CO+O2的转化，使CO重复使用。已知该反应的阳极应为4OH--4e-=2H2O+O2，则阴极反应式为                   。
（6）有人提出可以设计反应2CO=2C+O2(ΔH>0)来消除CO的污染，请判断上述反应能否发生     (填“可能”或“不可能”)，理由是              。

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