题目内容

15．CO是一种重要的含碳化合物，它与生产、生活息息相关．
（1）已知一定量的c单质能在O2（g）中燃烧，其可能的产物及能量关系如图1所示：写出co（g）生成co2（g）与C（s）反应的热化学方程式2CO（g）=CO2（g）+C（s）△H=-172.5kJ/mol．
（2）工业用CO制备氢气的一种方法为：C0（g）+H20（g）=molfCO2（g）+H2（g）


①向1L恒容密闭容器中充入CO和H20（g），t℃时测得部分数据如下表．则该温度下反应的平衡常数K=0.5．
t/min01234
n（H20）/mol0.600.500.440.400.40
n（CO）/mol0.400.300.240.200.20
②相同温度下，若向2L恒容密闭容器中充入1mol CO、4mol H20（g）、2mol C02、2mol H2，此时v正＜ V逆．（填“＞”、或“＜”）
（3）汽车尾气净化的主要原理为：2NO（g）+2CO（g）  $\stackrel{催化剂}{?}$ 2C02（g）+N2（g）△＜0
在密闭容器中发生该反应时，c（C02）随温度（T）、催化剂的表面积（S）和时间（t）的变化曲线，如图所示．
①在T2温度下，0〜2s内的平均反应速率v（N2）=0.075mol/（L•s）．能使上述平衡体系中$\frac{n（C{O}_{2}）}{n（CO）}$ 增大的措施有降低温度或增大压强或增大CO的物质的量或从体系中分离出N2    （任写一条）．
②向某密闭恒容容器中按体积比1：1充入44.8L （标准状况）NO和CO混合气体，发生上述反应，下列各项能判断该反应t=10min时反应达到平衡的是BD．（填序号字母）

分析 （1）依据盖斯定律计算得到所需热化学方程式；
（2）①由图表数据分析，反应在4min达到平衡，依据平衡常数概念计算，用生成物平衡浓度的幂次方乘积除以反应物的平衡浓度的幂次方乘积计算得到；
②依据反应的浓度商计算和该温度的平衡常数比较分析判断反应进行的方向；
（3）①由图可知，T2温度平衡时，二氧化碳的浓度变化量为0.3mol/L，根据v=$\frac{△c}{△t}$计算v（CO2），再根据速率之比等于化学计量数之比计算v（N2）；要使能使上述平衡体系中$\frac{n（C{O}_{2}）}{n（CO）}$ 增大，应使平衡向正反应方向移动，根据影响平衡移动的因素来回答判断；
②根据化学平衡状态的特征解答，当反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度、百分含量不变，以及由此衍生的一些量也不发生变化，解题时要注意，选择判断的物理量，随着反应的进行发生变化，当该物理量由变化到定值时，说明可逆反应到达平衡状态．

解答 解：（1）由图可知，1molC（s）与0.5molO2（g）反应得到1molCO（g）放出热量=393.5kJ-283kJ=110.5kJ，该反应热化学方程式为：
C（s）+$\frac{1}{2}$O2（g）=CO（g）△H=-110.5kJ/mol   ①
1molC（s）与1molO2（g）反应得到1molCO2（g）放出热量393.5kJ，该反应热化学方程式为：
C（s）+O2（g）=CO2（g）△H=-393.5kJ/mol   ②
根据盖斯定律，②-①×2得：2CO（g）=CO2（g）+C（s）△H=-172.5kJ/mol；
故答案为：2CO（g）=CO2（g）+C（s）△H=-172.5kJ/mol；
（2）①分析图表数据，4min达到平衡状态，
                         CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）
起始量（mol/L） 0.4         0.6               0            0
变化量（mol/L） 0.2         0.2               0.2         0.2
平衡量（mol/L） 0.2         0.4               0.2         0.2
K=$\frac{0.2×0.2}{0.4×0.2}$=0.5，
故答案为：0.5；
②若向2L恒容密闭容器中充入lmolCO、4molH2O（g）、2molCO2、2molH2，浓度商Q=$\frac{1×1}{0.5×2}$=1＞K=0.5，反应逆向进行，此时v（正 ）＜v（逆），
故答案为：＜；
（3）①由图可知，T2温度时2s到达平衡，平衡时二氧化碳的浓度变化量为0.3mol/L，故v（CO2）=$\frac{0.3mol/L}{2s}$=0.15mol/（L•s），速率之比等于化学计量数之比，故v（N2）=$\frac{1}{2}$v（CO2）=$\frac{1}{2}$×0.15mol/（L•s）=0.075mol/（L•s）；
要使能使上述平衡体系中$\frac{n（C{O}_{2}）}{n（CO）}$ 增大，应使平衡向正反应方向移动，因正反应放热，降低温度平衡向正反应方向移动；增大压强平衡向正反应方向移动；增大CO的物质的量或从体系中分离出N2；
故答案为：0.075mol/（L•s）；降低温度或增大压强或增大CO的物质的量或从体系中分离出N2；
②A．根据质量守恒可知，在任何时候气体的质量不变，所以气体质量不变不能说明反应达到平衡，故A错误；
B．混合气体的摩尔质量等于气体的质量除以物质的量，根据质量守恒可知，在任何时候气体的质量不变，该反应是前后气体体积发生变化的反应，所以摩尔质量保持不变，说明反应达到平衡，故B正确；
C．混合气体密度等于质量除以体积，根据质量守恒可知，在任何时候气体的质量不变，而容器的体积也不变，所以混合气体的密度保持不变不能说明反应达到平衡，故C错误；
D．该反应是前后气体体积发生变化的反应，随着反应的正向进行，气体的压强减小，所以压强保持不变能说明反应达到平衡，故D正确；
故选BD．

点评 本题考查较为综合，涉及化学平衡的判断、化学平衡计算以及平衡移动等问题，难度不大，化学平衡状态的判断是高考的热点，注意化学平衡常数只与温度有关，与其他物理量无关．

练习册系列答案
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13．Na2O2、Cl2和SO2均能使品红溶液褪色，下列说法正确的是（　　）
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14．已知：X（g）+2Y（g）?3Z（g）△H=-a KJ•mol-1（a＞0）．下列说法不正确的是（　　）
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3．为了探究铁与氯气的反应，某同学甲设计了如下的实验方案．其实验装置为：

其实验步骤为：
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（5）某同学乙猜测铁与氯气反应可能还会生成氯化亚铁，其为了探究生成物中是否含有氯化亚铁（假设铁已完全反应），设计了实验步骤如下的实验方案，但其只写出了实验的第1步．现只有酸性KMnO4溶液和KSCN溶液，请你选用合适的试剂，补充同学乙的实验步骤、完善其实验方案：
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10．如图是某企业设计的硫酸-磷肥-水泥联产、海水-淡水多用、盐-热-电联产的三大生态产业链流程图．

根据上述产业流程回答下列问题：
（1）该流程①、②、③、④、⑤为能量或物质的输送，请分别写出③、④输送的主要物质的化学式或能量形式：③热能   ④SO2．
（2）沸腾炉发生反应的化学方程式：4FeS2+11O2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe2O3+8SO2．磷肥厂的主要产品是普钙（磷酸二氢钙和硫酸钙），写出由磷矿石和硫酸反应制普钙得化学方程式Ca3（PO4）2+7H2SO4=3Ca（H2PO4）2+7CaSO4+2HF．
（3）在接触室中设置热交换器的目的是能量循环利用、提高SO2转化率，从而充分利用能源．
（4）热电厂的冷却水是海水，该流程中浓缩盐水除提取盐以外还可提取的物质有镁或溴（写出一种即可）．
（5）根据现代化工厂设计理念请提出高炉炼铁厂废气、废渣及多余热能利用的设想：废气（主要是高炉煤气）经除尘后可作为燃料；废渣（主要成分是硅酸钙等），可用作水泥生产原料；废渣（主要成分是硅酸钙等），可用作矿渣磷肥的生产原料（写出一点即可）（写出一点即可）．
20．3D打印是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术．镍粉、尼龙铝、PLA等均是常见的3D打印“墨水”．
（1）制备高纯镍粉有高冰镍氧气顶吹法及电解法等．
①已知2Ni3S2（s）+7O2 （g）═6NiO（s）+4SO2（g）△H1=akJ•mol-1
Ni3S2（s）+4NiO（s）═7Ni（s）+2SO2（g）△H2=bkJ•mol-1
则反应Ni3S2（s）+2O2（g）═3Ni（s）+2SO2（g）△H=$\frac{2a+3b}{7}$kJ•mol-1（用含a、b的代数式表示）．
②电解Ni3S2粗品精炼Ni的反应为：Ni3S2 $\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$3Ni+2S；用NiCl2溶液作电解液，电解时阴极上主要的电极反应式为Ni2++2e-=Ni，阳极上主要的电极反应式为Ni3S2-6e-=3Ni2++2S
（2）尼龙铝是由铝粉及聚丙烯腈（）混合物制作而成的复合材料．工业上用氧化铝电解冶铝的化学方程式为2Al2O3（熔融）$\frac{\underline{\;\;\;电解\;\;\;}}{冰晶石}$4Al+3O2↑；聚丙烯腈单体分子中位于同一平面的原子数目最多为7个．
（3）在众多3D打印材料中，PLA（聚乳酸）堪称最环保、最安全．以A为原料合成PLA的主要流程如下：

①A的结构简式为CH3CHO
②C→PLA的反应类型为缩聚反应，反应方程式为．
7．用分液漏斗可以分离的一组液体混合物的是（　　）
A．碘和苯B．乙醇和水C．苯和CCl4D．汽油和水
4．下列溶液中的Cl-浓度与50ml1mol•L-1 MgCl2溶液中的Cl-浓度相等的是（　　）
A．75mL2mol•L-1 CaCl2溶液B．150mL2mol•L-1NaCl溶液
C．150mL2mol•L-1KClO3溶液D．75mL1mol•L-1 AlCl3溶液
5．将一定质量的镁和铝的混合物投入100mL盐酸中，固体全部溶解后，向所得溶液中加入NaOH溶液，生成沉淀的物质的量与加入NaOH溶液的体积关系如图所示．若不考虑金属和盐酸反应时HCl的挥发．则下列说法正确的是（　　）
A．NaOH溶液的物质的量浓度为2.5mol•L-1
B．盐酸的物质的量浓度为5mol•L-1
C．镁和铝的总质量为9g
D．生成的氢气在标准状况下的体积为11.2L

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