题目内容

4．工业合成氨与制备硝酸一般可连续生产，回答下列问题：
（1）工业生产时，制取氢气的一个反应为：CO+H2O（g）?CO2+H2．T℃时，往1L密闭容器中充入0.2mol CO和0.3mol水蒸气．反应建立平衡后，体系中c（H2）=0.12mol•L-1．该温度下此反应的平衡常数K=1（填计算结果）．
（2）硝酸厂的尾气直接排放将污染空气，目前科学家探索利用燃料气体中的甲烷等将氮氧化物还原为氮气和水，其反应机理为：
CH4（g）+4NO2（g）?4NO（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=-574kJ•mol-1
CH4（g）+4NO（g）?2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=-1160kJ•mol-1
则甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式为：CH4（g）+2NO2（g）=CO2（g）+2H2O（g）+N2（g）△H=-867kJ•mol-1．

分析 （1）CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g），
开始（mol/L）0.2   0.3       0       0
反应（mol/L）0.12  0.12     0.12     0.12
平衡（mol/L）0.08  0.18    0.12      0.12
化学平衡常数K=$\frac{c（C{O}_{2}）．c（{H}_{2}）}{c（CO）．c（{H}_{2}）}$；
（2）CH4（g）+4NO2（g）?4NO（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=-574kJ•mol-1①
CH4（g）+4NO（g）?2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=-1160kJ•mol-1②
将方程式$\frac{①+②}{2}$得甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式．

解答 解：（1）CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g），
开始（mol/L）0.2   0.3       0       0
反应（mol/L）0.12  0.12     0.12     0.12
平衡（mol/L）0.08  0.18    0.12      0.12
化学平衡常数K=$\frac{c（C{O}_{2}）．c（{H}_{2}）}{c（CO）．c（{H}_{2}）}$=$\frac{0.12×0.12}{0.08×0.18}$=1，
故答案为：1；
（2）CH4（g）+4NO2（g）?4NO（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=-574kJ•mol-1①
CH4（g）+4NO（g）?2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=-1160kJ•mol-1②
将方程式$\frac{①+②}{2}$CH4（g）+2NO2（g）=CO2（g）+2H2O（g）+N2（g）△H=$\frac{-（574+1160）}{2}$kJ/mol=-867kJ•mol-1，故答案为：CH4（g）+2NO2（g）=CO2（g）+2H2O（g）+N2（g）△H=-867kJ•mol-1．

点评 本题考查化学平衡常数计算、盖斯定律等知识点，为高频考点，注意三段式解题方法在化学平衡计算中的灵活运用，会正确运用盖斯定律，题目难度不大．

练习册系列答案
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15．下列烷烃中，进行一氯取代反应后，只能生成三种沸点不同的有机物的是（　　）
A．（CH3）3CCH2CH2CH3B．（CH3）2CHCH（CH3）2
C．（CH3CH2）2CH CH2CH3D．（CH3）2CHCH2CH3
16．某铝合金中含有合金元素镁、铜，为了测定该合金中铝的含量，设计如下实验方案，请回答有关问题：
[已知AlO2-+CO2+2H2O=Al（OH）3↓+HCO3-]
（1）称取样品a g，称量时应该使用的仪器名称是托盘天平．
（2）将样品溶于足量的稀盐酸，过滤，滤液中主要含有的金属离子是Mg2+、Al3+，滤渣的主要成分是Cu．
（3）向滤液中加入过量的氢氧化钠溶液，过滤，有关反应的离子方程式H++OH-═H2O、Al3++4OH-═AlO2-+2H2O、Mg2++2OH-═Mg（OH）2↓．
12．T℃时，向体积为2L的恒容密闭容器中充入4molA和2molB气体，发生如下反应：4A（g）+B（g）?xC（g），保持温度不变，5min时反应达到平衡状态，剩余1.6molB，并测得C的浓度为0.8mol/L，请填写下列空白：
（1）x=4，该反应平衡常数的表达式为：K=$\frac{{c}^{4}（C）}{{c}^{4}（A）×c（B）}$．
（2）该温度下，此反应达到平衡时，A的转化率为α（A）=40%．
（3）在T℃时，若向原平衡混合物的容器中再充入amolC，同时改变容器体积保持压强不变，欲使达到新的平衡时，各物质的体积分数与原平衡相同，则应再充入$\frac{a}{4}$molB （用a表示）．
19．将1mol CO和1mol H2O（g）充入某固定容积的反应器，在某条件下达到平衡：CO（g）+H2O（g）?CO2（g）十H2（g），此时有$\frac{2}{3}$的CO转化为CO2．
（1）该平衡混合物中CO2的体积分数为33.3%．
（2）若容器体积为1L，到达平衡所需时间为2分钟，则H2的平均反应速率为$\frac{1}{3}$mol/（L．min）
（3）若在相同条件下，向容器中再充入1mol CO2、1mol H2和1mol H2O，则平衡应向逆反应方向移动（填“正反应方向”、“逆反应方向”或“不”）．
（4）假如②中平衡向正反应方向移动时，则下列说法中正确的是①⑤（填序号）
①生成物的产量一定增加         ②生成物的体积分数一定增加
③反应物的转化率一定增加       ④反应物的浓度一定降低
⑤正反应速率一定大于逆反应速率 ⑥一定使用了催化剂．
9．肼（N2H4）是火箭发动机的燃料，它与N2O4反应时，N2O4为氧化剂，生成氮气和水蒸气．已知：N2（g）+2O2（g）═N2O4（g）△H=+8.7kJ/mol，N2H4（g）+O2（g）═N2（g）+2H2O（g）△H=-534.0kJ/mol，下列表示肼跟N2O4反应的热化学方程式，正确的是（　　）
A．2N2H4（g）+N2O4（g）═3N2（g）+4H2O（g）△H=-542.7 kJ/mol
B．2N2H4（g）+N2O4（g）═3N2（g）+4H2O（g）△H=-1 059.3 kJ/mol
C．2N2H4（g）+N2O4（g）═3N2（g）+4H2O（g）△H=-1 076.7 kJ/mol
D．N2H4（g）+$\frac{1}{2}$N2O4（g）═$\frac{3}{2}$N2（g）+2H2O（g）△H=-1 076.7 kJ/mol
16．目前，消除氮氧化物污染有多种方法．
（1）用CH4催化还原氮氧化物可以消除氮氧化物的污染．已知：
①CH4 （g）+4NO2 （g）=4NO（g）+CO2 （g）+2H2 O（g）△H=-574kJ•mol-1
②CH4 （g）+4NO（g）=2N2 （g）+CO2 （g）+2H2 O（g）△H=-1160kJ•mol-1
③H2O（g）=H2O（l）△H=-44.0kJ•mol-1
写出CH4（g）与NO2（g）反应生成N2（g）、CO2（g）和H2O（l）的热化学方程式CH4（g）+2NO2（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（l）△H=-955kJ•mol-1
（2）用活性炭还原法处理氮氧化物．有关反应为：C（s）+2NO（g）?N2 （g）+CO2 （g）某研究小组向恒容密闭容器加入一定的活性炭和NO，恒温条件下反应，反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下
         NON2CO2
00.10000
100.0580.0210.021
200.0400.0300.030
300.0400.0300.030
400.0320.0340.017
500.0320.0340.017
①不能作为判断反应达到化学平衡状态的依据是BC
A．容器内CO2的浓度保持不变 B．v正（N2）=2v正（NO）
C．容器内压强保持不变 D．混合气体的密度保持不变
E．混合气体的平均相对分子质量保持不变
②在该温度下时．该反应的平衡常数为0.56（保留两位小数）；
③在30min，改变某一条件，反应重新达到平衡，则改变的条件是减小二氧化碳浓度．
（3）合成塔失去活性的铬锌触媒可用于制备锌锰电池．在碱性条件下，该电池的总反应为：
Zn（s）+2MnO2 （s）+H2O（l）=Zn（OH）2 （s）+Mn2O3（s），该电池正极的电极反应式是2MnO2+2e-+H2O=2OH-+Mn2O3．PbO2 可以通过石墨为电极，Pb（NO3）2和Cu（NO3）2的混合溶液为电解液电解制取．阳极发生反应的电极反应式为Pb2++2H2O-2e-=PbO2+4H+，阴极上观察到的现象是；石墨上红色物质析出若电解液中不加入Cu（NO3）2这样做的主要缺点是Pb将在阴极析出，Pb2+不能得到有效应用．
13．将一定量的A和B加入密闭容器中，在一定条件下发生反应：A（g）+B（s）?2C（g）．忽略固体的体积，平衡时A的体积分数（%）随温度和压强的变化如下表所示：

压强/MPa

体积分数/%
温度/℃		1.02.03.0
81046.0ab
915c25.0d
1000ef15.0
回答下列问题：
（1）欲提高C的产率，应采取的措施为升高温度、降低压强；
（2）该反应△H＞ 0（填“＜”或“＞”）；
（3）比较K（810℃）＜ K（915℃） （填“＜”、“＞”或“=”），说明理由升高温度平衡向正向移动，因此平衡常数增大；
（4）915℃2.0MP时A的转化率为60%；
（5）比较b＞f（填“＜”、“＞”或“=”），说明理由升温平衡正向移动所以f＜25.0＜a，增大压强平衡逆向移动所以a＜b，所以b＞f；
（6）若1000℃，3.0MPa时，向容器中加入0.16mol A和0.20mol B，平衡时容器体积为10L，则此时平衡常数K=0.133（保留两位有效数字）．
14．用2-丙醇为有机原料制取1，2-丙二醇，其各步反应所属的反应类型是（　　）
A．氧化→加成→水解B．消去→加成→水解C．水解→消去→加成D．取代→水解→还原

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