题目内容

7．Ⅰ．用煤炭气合成甲醇的反应为CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g），在密闭容器中，将CO和H2按物质的量1：2混合反应，CO的平衡转化率与温度、压强的关系，图中两条曲线分别表示压强为0.1MPa和5.0MPa下CO转化率随温度的变化．

回答下列问题：
A．该反应能自发进行的条件是低温（填低温、高温、任何温度）
B．图中两条曲线分别表示压强为0.1MPa和5.0MPa下CO转化率随温度的变化，其中代表压强是5.0MPa的曲线是A（填“A”或“B”）．
C．若该反应在一定条件下达到△H=T△S，则此时反应的V正=V逆（填“＞”、“＜|、”=“）．
D.0.1MPa、200℃时平衡混合气体中甲醇的物质的量分数是25%．
Ⅱ．工业合成氨反应中，请通过必要的计算和分析判断下列改变的条件，一定能使合成氨反应N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）的化学平衡向正向移动的是ABD．
A．保持温度和体积不变，通入少量N2
B．保持温度和体积不变，通入少量H2
C．保持温度和压强不变，通入少量N2
D．保持温度和压强不变，通入少量H2
Ⅲ．有科研人员设计了汽油燃料电池，电池工作原理如图所示：一个电极通入氧气，另一电极通入汽油蒸汽，电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2晶体，它在高温下能传导O2-．
（1）以己烷（C6H14）代表汽油，写出该电池工作时负极反应方程式C6H14-38e-+19O2-=6CO2+7H2O．
（2）已知1mol电子的电量是96500C，用该电池和惰性电极电解饱和食盐水，当电路中通过1.9300×104C的电量时，生成标况下氢气的体积为22.4L．

分析 Ⅰ．A．自发进行的判断依据是△H-T△S＜0，结合反应特征分析判断需要的条件；
B．比较压强，统一温度，在相同温度200℃时，A的转化率比B的高，说明压强改变，平衡正向移动；
C．△G=△H-T△S=0，说明此反应达到平衡状态；
D．结合图象，利用三段式法解答该题；
Ⅱ．A．增加反应物的浓度，化学反应速率加快，化学平衡正向移动；
B．也是增加反应物的浓度，化学平衡正向移动；
C．通过必要的计算和分析判断，若在某件下，反应N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）在某恒压的容器中发生合成氨的反应．当平衡时．测得其中含有1.0molN2，0.4molH2，0.4molNH3，此时容积为2升，保持温度和压强不变，体积之比等于其物质的量之比，向此容器内通入0.36mol N2，列式计算平衡浓度；
D．通过必要的计算和分析判断，若在某件下，反应N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）在某恒压的容器中发生合成氨的反应．当平衡时．测得其中含有1.0molN2，0.4molH2，0.4molNH3，此时容积为2升，保持温度和压强不变，体积之比等于其物质的量之比，向此容器内通入0.36mol H2，列式计算平衡浓度；
Ⅲ．（1）电解质能在高温下能传导O2-，负极发生氧化反应，即C6H14失去电子生成CO2，根据质量守恒和电荷守恒写出电极反应式；
（2）一个电子的电量是1.602×10-19C，当电路中通过1.929×105 C的电量时，电子的个数=$\frac{1.929×1{0}^{5}C}{1.602×1{0}^{-19}C}$=1.204×1024，电子的物质的量=$\frac{1.204×1{0}^{24}}{6.02×1{0}^{23}mo{l}^{-1}}$=2mol，根据转移电子和氢气的关系式计算．

解答 解：Ⅰ．A．①CO2（g）+3H2（g）═CH3OH（l）+H2O（l），熵变△S＜0，则反应焓变△H＜0，低温下满足△H-T△S＜0，
故答案为：低温；
B．比较压强，统一温度，在相同温度200℃时，A的转化率比B的高，说明压强改变，平衡正向移动，对于CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g），是气体体积缩小的反应，则压强的改变只能是增大压强，所以A点的压强大，为5.0MPa，
故答案为：A；
C．△G=△H-T△S=0，说明反应达到平衡状态，则此时反应的V正=V逆；
故答案为：=；
D．设加入COamol，则有H22amol
　　　　　　　　CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）．
反应前（mol） 　a 　　　 2a 　　　　　0
反应了（mol） 0.5a 　  　 a 　　　　 　0.5a
平衡时（mol） 0.5a　　   a 　　　　 　0.5a
可求得：$\frac{0.5a}{0.5a+a+0.5a}$×100%=25%，
故答案为：25%；
Ⅱ．A．保持温度和体积不变，通入少量N2，增加反应物氮气的浓度，化学反应速率加快，化学平衡正向移动，故A正确；
B．保持温度和体积不变，通入少量H2，也是增加反应物的浓度，化学平衡正向移动，故B正确；
C．若在某件下，反应N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）在某恒压的容器中发生合成氨的反应．当平衡时．测得其中含有1.0molN2，0.4molH2，0.4molNH3，此时容积为2升，列式计算平衡浓度，
                          N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）
起始量（mol/L）   0.6         0.5             0
变化量（mol/L）  0.1         0.3            0.2
平衡量（mol/L）  0.5         0.2            0.2
则此条件下的平衡常数K=$\frac{0．{2}^{2}}{0.5×0．{2}^{3}}$=10；
保持温度和压强不变，体积之比等于其物质的量之比，向此容器内通入0.36mol N2，此时容器体积为（1.0mol+0.4mol+0.4mol）：（1.0mol+0.4mol+0.4mol+0.36mol）=2：V，V=2.4L，所以Q（c）=$\frac{（\frac{0.4}{2.4}）^{2}}{\frac{1+0.36}{2.4}×（\frac{0.4}{2.4}）^{3}}$=10.58＞K=10，平衡逆向进行，故C错误；
D．若在某件下，反应N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）在某恒压的容器中发生合成氨的反应．当平衡时．测得其中含有1.0molN2，0.4molH2，0.4molNH3，此时容积为2升，列式计算平衡浓度，
                          N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）
起始量（mol/L）   0.6         0.5             0
变化量（mol/L）  0.1         0.3            0.2
平衡量（mol/L）  0.5         0.2            0.2
则此条件下的平衡常数K=$\frac{0．{2}^{2}}{0.5×0．{2}^{3}}$=10；
保持温度和压强不变，体积之比等于其物质的量之比，向此容器内通入0.36mol H2，此时容器体积为（1.0mol+0.4mol+0.4mol）：（1.0mol+0.4mol+0.4mol+0.36mol）=2：V，V=2.4L，所以Q（c）=$\frac{（\frac{0.4}{2.4}）^{2}}{\frac{1}{2.4}×（\frac{0.4+0.36}{2.4}）^{3}}$=2.1＜K=10，平衡正向进行，故D正确；
故选ABD；
Ⅲ．（1）电解质能在高温下能传导O2-，负极发生氧化反应，即1molC6H14失去电子生成CO2，共失去38mole-，电极反应为：C6H14-38e-+19O2-=6CO2+7H2O，
故答案为：C6H14-38e-+19O2-=6CO2+7H2O； 
（2）一个电子的电量是1.602×10-19C，当电路中通过1.929×105 C的电量时，电子的个数=$\frac{1.929×1{0}^{5}C}{1.602×1{0}^{-19}C}$=1.204×1024，电子的物质的量=$\frac{1.204×1{0}^{24}}{6.02×1{0}^{23}mo{l}^{-1}}$=2mol，根据转移电子和氢气的关系式得氢气的物质的量为1mol，则体积为22.4L，
故答案为：22.4．

点评 本题考查反应自发性的判断、化学平衡状态判断，涉及影响化学平衡的计算、热化学方程式以及电解等知识，难度较大，构建平衡建立的途径进行比较是关键；结合考查了化学反应速率和对图表的理解解析能力，综合能力要求较高．

练习册系列答案
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8．恒温下，将a mol N2与b mol H2的混合气体通入一个固定容积的密闭容器中，发生如下反应：N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）
（1）若反应进行到某时刻t时，n1（N2）=13mol，n1（NH3）=6mol，则a=16mol．
（2）反应达平衡时，混合气体的体积为716.8L（标准状况下），其中NH3的含量（体积分数）为25%，平衡时NH3的物质的量=8molmol．
（3）原混合气体与平衡混合气体的压强之比（写出最简整数比）p（始）：p（平）=5：4．
（4）达到平衡时，H2和N2的转化率之比α（H2）：α（N2）=2：1．
9．氮化镁（Mg3N2）是工业上常用的脱硫剂．为了测定ag Mg3N2样品中Mg3N2的纯度，某同学设计了如图装置（样品中的杂质不与水反应，夹持装置已略去）．
（1）装置A中发生反应的化学方程式为Mg3N2+6H2O=2NH3↑+3Mg（OH）2↓
（2）装置C中球形干燥管的作用是防倒吸
（3）组装好实验装置后，首先应检验装置气密性，再加入实验药品，打开K2（填“K1”或“K2”，后同），关闭K1，打开分液漏斗活塞，加入水，至不再产生气体．打开所有止水夹后通入氮气一段时间，测量装置C（填“B”“C”或“D”）反应前后的质量变化为bg，通入氮气的目的是把装置中残留的氨气全部赶入C装置；
（4）Mg3N2的纯度是$\frac{50b}{17a}×100%$（用含a、b的式子表示）
（5）若去掉装置D，则导致测定结果偏高（填“偏高”、“偏低”或“无影响”）
6．下列物质中，属于电解质的是（　　）
A．H2B．AlCl3C．CH4D．H2SO4
2．一定温度下，在甲、乙、丙、丁四个恒容密闭容器中投入SO2（g）和O2（g），其起始物质的量及SO2的平衡转化率如表所示．下列有关判断正确的是（　　）
甲乙丙丁
密闭容器体积/L2221
起始物质的量n（SO2）/mol0.40.80.80.4
n（O2）/mol0.240.240.480.24
SO2的平衡转化率/%80α1α2α3
A．SO2的平衡转化率：α1＞α2=α3B．SO3的物质的量浓度：c（甲）=c（丁）＜c（丙）
C．甲、乙中的平衡常数：K（甲）=K（乙）=400D．丙、丁中的平衡常数：K（丙）＜K（丁）
12．发射航天火箭常用肼（N2H4）与N2O4作燃料与助燃刹．
（1）已知：2N2H4（1）+N2O4（1）═3N2（g）+4H2O（1）△H=-1225kJ•mol-1
断开1mol下列化学键吸收的能量分别为：N-H：391kJ；N-N：193kJ；N≡N：946kJ；O-H：463kJ．
则使1molN2O4（1）分子中化学键完全断裂时需要吸收的能量是1803KJ．
（2）t℃时，将一定量的NO2（g）和N2O4（g）充入一个容积为2L的恒容密闭容器中，浓度随时间变化关系如表所示：
时间051015202530
c（X）/mol•L-10.2c0.60.61.0c1c1
c（Y）/mol•L-10.6c0.40.40.4c2c2
①c（X）代表NO2（填化学式）的浓度，该反应的平衡常数K=0.9；
②前10min内用NO2表示的反应速率为0.04mol/（L•min），20min时改变的条件是增大NO2的浓度（或向容器中加入0.8mol二氧化氮）；重新达到平衡时，NO2的百分含量与原平衡状态相比B（填序号）
A．增大　　　　B．减小　　　　C．不变　　　D．无法判断
（3）肼的性质与氨相似，其水溶液显弱碱性．请用电离方程式表示肼的水溶液显碱性的原因：N2H4+H2O?N2H+5+OH-．肼与氧气构成的燃料电池在碱性条件下放电时，生成水与一种无污染的气体．放电时，该电池负极的电极反应式为N2H4+4OH--4e-=4H2O+N2．
（4）已知在相同条件下N2H4•H2O的电离程度大于N2H5Cl的水解程度．常温下，若将0.2mo1•L-1N2H4•H2O溶液与0.1mol•L-1HCl溶液等体积混合，则溶液中N2H5+、Cl-、OH-、H+离子浓度由大到小的顺序为c（N2H5+）＞c（Cl-）＞c（OH-）＞c（H+）．
19．下列各个装置中能组成原电池的是（　　）
A．B．C．D．
16．如图是煤化工产业链的一部分，试运用所学知识，解决下列问题：

I．已知该产业链中某反应的平衡表达式为：K=$\frac{{c（{H_2}）•c（{CO}）}}{{c（{H_2}O）}}$，它所对应反应的化学方程式为C（s）+H2O（g）?CO（g）+H2（g）；
II．二甲醚（CH3OCH3）在未来可能替代柴油和液化气作为洁净液体燃料使用，工业上以CO和H2为原料生产CH3OCH3．工业制备二甲醚在催化反应室中（压力2.0～10.0Mpa，温度230～280℃）进行下列反应：
①CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）△H1=-90.7kJ•mol-1
②2CH3OH（g）?CH3OCH3（g）+H2O（g）△H2=-23.5kJ•mol-1
③CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）△H3=-41.2kJ•mol-1
（1）催化反应室中总反应的热化学方程式为3CO（g）+3H2（g）?CH3OCH3（g）+CO2（g）△H=-247kJ•mol-1，830℃时反应③的K=1.0，则在催化反应室中反应③的K＞1.0（填“＞”、“＜”或“=”）．
（2）在某温度下，若反应①的起始浓度分别为：c（CO）=1mol/L，c（H2）=2.4mol/L，5min后达到平衡，CO的转化率为50%，若反应物的起始浓度分别为：c（CO）=4mol/L，c（H2）=a mol/L；达到平衡后，c（CH3OH）=2mol/L，a=5.4mol/L．
（3）反应②在t℃时的平衡常数为400，此温度下，在0.5L的密闭容器中加入一定量的甲醇，反应到某时刻测得各组分的物质的量浓度如下：
物质CH3OHCH3OCH3H2O
c/（mol•L-1）0.81.241.24
①此时刻，v正大于 v逆（填“大于”、“小于”或“等于”）．
②平衡时二甲醚的物质的量浓度是1.6mol/L．
17．2016年10月17日，我国神舟11号飞船发射在即，长征三号丙型运载火箭开始加注燃料．长征三号丙型火箭第一级和第二级采用偏二甲肼（UDMH）和N2O4为动力源，反应方程式为：（CH3）2N2H2+2N2O4=2CO2+4H2O+3N2，关于该反应的说法中正确的是（　　）
A．该反应不是氧化还原反应B．氮气只是氧化产物
C．N2O4是还原剂D．N2O4是氧化剂

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