题目内容

7．（1）在某一恒温体积可变的密闭容器中发生如下反应：A（g）+B（g）?2C（g）△H＜0．t1时刻达到平衡后，在t2时刻改变某一条件，其反应过程如图1．下列说法正确的是ac（填序号字母）

a．0～t1时，v正＞v逆，t2时，v逆＞v正
b．混合气体的密度不再改变时，Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡
c．t2时刻改变的条件可以是向密闭容器中加C
d．Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡时，平衡常数Ⅰ＜Ⅱ
（2）工业上常用CO2和NH3通过如下反应合成尿素[CO（NH2）2]．
CO2（g）+2NH3（g）$\stackrel{一定条件}{?}$CO（NH2）2（1）+H2O（g）△H＜0
t℃时，向容积恒定为2L的密闭容器中加入0.10molCO2和0.40molNH3，70min开始达到平衡．反应中CO2（ g）的物质的量随时间变化如表所示：
时间/min　0207080100
n（CO2）/mol0.100.0600.0200.0200.020
①70min时，平均反应速率υ （CO2 ）=0.00057mol/（L•min）．
②在100min时，保持其它条件不变，再向容器中充入0.050mo1CO2和0.20molNH3，重新建立平衡后CO2的转化率与原平衡相比将增大（填“增大”、“不变”或“减小”）．
③上述可逆反应的平衡常数为277.8（保留一位小数）．
④图2所示装置（阴、阳极均为惰性电极）可用于电解尿素〔CO（NH2）2〕的碱性溶液制取氢气．该装置中阳极的电极反应式为CO（NH2）2+8OH--6e-=CO32-+N2↑+6H2O，
（3）CH4燃料电池，装置示意如图3（A、B为多孔性碳棒）．持续通入甲烷，在标准状况下，消耗甲烷体积VL．当 V=44.8L时，电池总反应方程式为CH4+2O2+KOH=KHCO3+2H2O．

分析 （1）a．0～t1时，逆反应速率增大，反应向正反应进行，t2时改变条件，逆反应速率减小，反应向逆反应进行；
b．混合气体的密度始终不变；
c．t2时刻若向密闭容器中加C，平衡逆向移动，反应前后气体的体积不变，恒温恒容下平衡时物质的浓度与原平衡相同；
d．平衡常数只受温度影响，若是升高温度使平衡逆向移动，平衡时的反应速率应高于原平衡；
（2）①根据v=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$计算υ （CO2 ）；
②在100min时，保持其它条件不变，再向容器中充入0.050mo1CO2和0.20molNH3，与起始投入的二氧化碳与氨气的物质的量之比均为1：4，等效为在原平衡的基础上增大压强，平衡正向移动；
③平衡时二氧化碳为0.02mol，计算平衡时各组分的物质的量浓度，代入平衡常数K=$\frac{c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）×{c}^{2}（N{H}_{3}）}$计算；
④电解尿素〔CO（NH2）2〕的碱性溶液制取氢气，由图可知，阳极上是尿素失去电子，碱性条件下生成氮气、碳酸根离子，还有水生成；
（3）V（甲烷）=44.8L，则n（甲烷）=2mol，而KOH为1L×2mol/L=2mol，二者物质的量之比为1：1，故反应生成碳酸氢钾与水．

解答 解：（1）a．0～t1时，逆反应速率增大，反应向正反应进行，则v正＞v逆，t2时改变条件，逆反应速率减小，反应向逆反应进行，t2时，v逆＞v正，故a正确；
b．混合气体总质量不变，反应前后气体的物质的量不变，恒温条件下，容器的容积不变，混合气体的密度始终不变，故b错误；
c．t2时刻若向密闭容器中加C，平衡逆向移动，反应前后气体的体积不变，恒温恒容下平衡时物质的浓度与原平衡相同，反应速率相同，故c正确；
d．平衡常数只受温度影响，若是升高温度使平衡逆向移动，平衡时的反应速率应高于原平衡，而图象为速率相等，故d错误，
故选：ac；
（2）①υ （CO2 ）=$\frac{\frac{0.1mol-0.02mol}{2L}}{70min}$=0.00057mol/（L．min），故答案为：0.00057；
②在100min时，保持其它条件不变，再向容器中充入0.050mo1CO2和0.20molNH3，与起始投入的二氧化碳与氨气的物质的量之比均为1：4，等效为在原平衡的基础上增大压强，平衡正向移动，二氧化碳的转化率增大，故答案为：增大；
③平衡时二氧化碳为0.02mol，则：
          CO2（g）+2NH3（g）?CO（NH2）2（1）+H2O（g）
开始（mol）：0.1     0.4                      0
转化（mol）：0.08    0.16                     0.08
平衡（mol）：0.02    0.24                     0.08
平衡常数K=$\frac{c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）×{c}^{2}（N{H}_{3}）}$=$\frac{\frac{0.08}{2}}{\frac{0.02}{2}×（\frac{0.24}{2}）^{2}}$=277.8，
故答案为：277.8；
④电解尿素〔CO（NH2）2〕的碱性溶液制取氢气，由图可知，阳极上是尿素失去电子，碱性条件下生成氮气、碳酸根离子，还有水生成，阳极电极反应式为：CO（NH2）2+8OH--6e-=CO32-+N2↑+6H2O，
故答案为：CO（NH2）2+8OH--6e-=CO32-+N2↑+6H2O；
（3）V（甲烷）=44.8L，则n（甲烷）=2mol，而KOH为1L×2mol/L=2mol，二者物质的量之比为1：1，故反应生成碳酸氢钾与水，电池总反应方程式为：CH4+2O2+KOH=KHCO3+2H2O，
故答案为：CH4+2O2+KOH=KHCO3+2H2O．

点评 本题考查化学平衡计算与影响因素、反应速率计算、平衡常数、电化学等，（1）为易错点，学生容易忽略平衡时的速率相等，难度中等．

练习册系列答案
相关题目
1．用98%的浓硫酸（其密度为1.84 g/cm）配制100mL 1.0mol•L-1稀硫酸，有以下实验仪器供选：
A  100mL量筒       B  托盘天平          C 玻璃棒                D  50mL容量瓶
E  10mL量筒         F  胶头滴管        G.50mL烧杯      H  100mL容量瓶
（1）需量取浓硫酸的体积为5.4mL．
（2）实验时不可选用的仪器有（填序号）ABD
（3）配制过程中，下列情况会使配制结果偏高的是①（填序号）
①定容时俯视刻度线观察液面
②容量瓶使用时未干燥
③定容后经振荡、摇匀、静置，发现液面低于刻度线，再加蒸馏水补至刻度线
（4）在容量瓶使用方法中，下列操作正确的是（填序号）AE
A．使用容量瓶前检查它是否漏水
B．容量瓶用蒸馏水洗净后，再用待配液润洗
C．将氢氧化钠固体放在天平托盘的滤纸上，准确称量并放入烧杯中溶解后，立即注入容量瓶中
D．将准确量取的18.4mol•L-1的硫酸，注入已盛有30mL水的100mL的容量瓶中，加水至刻度线
E．定容后塞好瓶塞，用食指顶住瓶塞，用另一只手的手指托住瓶底，把容量瓶倒转摇匀．
18．实验室可用氯气制备无水氯化铁，查阅资料得知：无水氯化铁里棕红色、容易潮解、在100℃左右升华．某课外学习小组设计了如下实验装置制备无水氯化铁，D中硬质玻璃管内的固体为铁粉，E用于收集无水氯化铁．

回答下列问题：
（1）仪器a的名称是分液漏斗，F装置的作用是吸收未反应的氯气，防止污染环境．
（2）D中发生反应的化学方程式为2Fe+3Cl2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3FeCl3，A中发生反应的离子方程式为MnO2+4H++2Cl-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn2++Cl2↑+2H2O．
（3）上述实验装置的设计还有不完善的地方，主要有两点，分别是导管易被产品堵塞，不安全产品易受潮而水解，导致产品不纯，
．
15．实验室里用加热正丁醇、溴化钠和浓硫酸的混合物的方法来制备1-溴丁烷，已知有关物质的性质如下：
熔点/℃沸点/℃密度/g•cm-3
正丁醇-89.53117.250.81
1-溴丁烷-112.4101.61.28

（1）生成1-溴丁烷的化学方程式为CH3CH2CH2CH2OH+NaBr+H2SO4$\stackrel{△}{→}$CH3CH2CH2CH2Br+NaHSO4+H2O．
（2）由于副反应的发生而可能产生的副产物有CH3CH2CH=CH2、CH3CH2CH2CH2OCH2CH2CH2CH3．（至少两种，有机物用结构简式表示）
（3）为了将反应混合物中1-溴丁烷及时分离出，应选用的装置是D（填序号），该操作应控制的温度t2范围是101.6℃≤t＜117.25℃．
（4）在得到的1-溴丁烷的产物中出现了分层现象，某同学选择用分液的方法进行分离．在本实验分离过程中，产物应该从分液漏斗的下口放出（填“上口倒出”或“下口放出”）．
（5）本实验所用的正丁醇质量为20.0g，最后得到纯净的1-溴丁烷的质量为22.2g，本实验的产率约是C（填正确答案标号）．
A.40%    B.50%    C.60%    D.70%
2．氮、硫、碳的氧化物有多种，其中SO2和NOx都是大气污染物，对它们的研究有助于空气的净化．
（1）研究氮氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相互作用时，涉及如下反应：
2NO2（g）+NaCl（s）?NaNO3（s）+ClNO（g）　K1△H1＜0　（Ⅰ）
2NO（g）+Cl2（g）?2ClNO（g）　          K2△H2＜0　（Ⅱ）
4NO2（g）+2NaCl（s）?2NaNO3（s）+2NO（g）+Cl2（g）的平衡常数K=$\frac{{{K}_{1}}^{2}}{{K}_{2}}$（用K1、K2表示）．
（2）为研究不同条件对反应（Ⅱ）的影响，在恒温条件下，向2L恒容密闭容器中加入0.2mol NO和0.1mol Cl2，10min时反应（II）达到平衡．测得10min内v（ClNO）=7.5×10-3mol•L-1•min-1，NO的转化率α1=75%．其他条件保持不变，反应（Ⅱ）在恒压条件下进行，平衡时NO的转化率α2＞α1（填“＞”“＜”或“=”）．
（3）汽车使用乙醇汽油并不能减少NOx的排放，这使NOx的有效消除成为环保领域的重要课题．某研究小组在实验室以Ag-ZSM-5为催化剂，测得NO转化为N2的转化率随温度变化的情况如图1．

①若不使用CO，温度超过775℃，发现NO的分解率降低，其可能的原因为NO的分解反应是放热反应，升温有利于反应逆向进行；在$\frac{n（NO）}{n（CO）}$=1的条件下，应控制的最佳温度在870℃左右．
②NO2尾气常用NaOH溶液吸收，生成NaNO3和 NaNO2．已知NO2-的水解常数K=2×10-11mol•L-1，常温下某NaNO2和 HNO2 混合溶液的PH为5，则混合溶液中c（NO2-）和c（HNO2）的比值为50
（4）利用图2所示装置（电极均为惰性电极）也可吸收SO2，并用阴极排出的溶液吸收NO2．阳极的电极反应式为SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+在碱性条件下，用阴极排出的溶液吸收NO2，使其转化为无害气体，同时有SO42-生成．该反应的离子方程式为4S2O42-+6NO2+8OH-═8SO42-+3N2+4H2O
（5）消除汽车尾气，可以通过反应2NO（g）+2CO（g）?2CO2（g）+N2（g）．当质量一定时，增大固体催化剂的表面积可提高化学反应速率．如图3表示在其他条件不变时，NO的浓度c（NO）]随温度（T）、催化剂表面积（S）和时间（t）的变化曲线．
①该反应的△H＜（填“＞”或“＜”）0．
②若催化剂的表面积S1＞S2，在右图中画出c（NO） 在T1、S2条件下达到平衡过程中的变化曲线（并作相应标注）．
（6）某研究性学习小组欲探究SO2能否与BaCl2溶液反应生成BaSO3沉淀．查阅资料得知常温下BaSO3的KSP为5.48×10-7，饱和亚硫酸中c（SO32-）=6.3×10-8 mol•L-1． 将0.1mol•L-1的BaCl2溶液滴入饱和亚硫酸中，不能 （填“能”或“不能”）生成BaSO3沉淀，原因是若溶液中c（Ba2+）=0.1 mol•L-1，c（SO32-）=6，3×10-8mol•L-1，其浓度积Q=c（Ba2+）×c（SO32-）＜0.1×6.3×10-8=6.3×10-9＜Ksp（BaSO3）=5.48×10-7 （请写出必要的推断过程）．
12．尿素[H2NCONH2]既是一种非常重要的高氮化肥，又是多种有机、无机产品的生产原料．工业上以合成氨厂的NH3和CO2为原料生产尿素．请回答下列问题：
（1）某实验室模拟工业合成氨在三个不同条件下的密闭容器中分别加入N2和H2，浓度均为c（N2）=0.100mol/L，c（H2）=0.300mol/L，进行反应时，N2的浓度随时间的变化分别如图曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ所示．
①0～20min时，实验Ⅰ中v（N2）=0.002mol/（L•min）
②实验Ⅱ中H2的平衡转化率为40%
③与实验Ⅰ相比，实验Ⅱ、Ⅲ分别仅改变一个反应条件．写出所改变的条件及判断的理由：Ⅱ加入催化剂，到达平衡时间缩短，平衡时氮气浓度未变；
Ⅲ升高温度，正反应为放热反应，平衡正向移动，缩短到达平衡时间，平衡时氮气的浓度增大．
（2）合成尿素的反应为2NH3（l）+CO2（g）?H2O（l）+H2NCONH2（l）△H=-101.99kJ/mol，该反应在进行时分为如下两步：
第一步：2NH3（l）+CO2（g）?H2NCOONH4（l）△H1
第二步：H2NCOONH4（l）?H2O（l）+H2NCONH2（l）△H2=+15.05kJ/mol
①若总反应的快慢由第二步反应决定，则第二步反应的反应速率＜（填“＞”、“＜”或“=”）第一步反应的反应速率．
②△H1=-117.04kJ/mol．
（3）尿素施入土壤，先要与土壤中微生物作用水解为碳酸铵或碳酸氢铵，才能被农作物根系吸收，写出尿素水解为碳酸铵的化学方程式H2NCONH2+2H2O=（NH4）2CO3．
（4）尿素湿法烟气净化工艺早被科学家联合开发．该方法用尿素作为吸收液脱除烟气中的NOx，取得了较好的效果．烟气中NO和NO2按物质的量之比1：1经尿素溶液处理后变成无毒无害气体．则1mol尿素能吸收上述烟气（假设烟气只含有NO和NO2，其体积比为1：1）的质量为76g．
19．肉桂酸是一种香料，具有很好的保香作用，通常作为配香原料，可使主香料的香气更加清香．实验室制备肉桂酸的化学方程式为：
（苯甲醛）+（CH3CO）2O（乙酸酐）$→_{140-170℃}^{K_{2}CO_{3}}$（肉桂酸）+CH3COOH（乙酸）
主要试剂及其物理性质
名称分子量性状密度g/cm3熔点℃沸点℃溶解度：克/100ml溶剂
水醇醚
苯甲醛106无色液体1.06-26178-1790.3互溶互溶
乙酸酐102无色液体1.082-73138-14012溶不溶
肉桂酸148无色结晶1.248133-1343000.0424溶
密度：常压，25℃测定
主要实验步骤和装置如下：

Ⅰ合成：按图1连接仪器，加入5mL苯甲醛、14mL乙酸酐和7.02g无水碳酸钾．在140～170℃，将此混合物回流45min．
Ⅱ分离与提纯：
①将上述合成的产品冷却后边搅拌边加入40ml水浸泡5分钟，并用水蒸气蒸馏，从混合物中除去未反应的苯甲醛，得到粗产品
②将上述粗产品冷却后加入40ml 10%的氢氧化钠水溶液，再加90ml水，加热活性炭脱色，趁热过滤、冷却；
③将1：1的盐酸在搅拌下加入到肉桂酸盐溶液中，至溶液呈酸性，经冷却、减压过滤、洗涤、干燥等操作得到较纯净的肉桂酸；
水蒸气蒸馏：使有机物可在较低的温度下从混合物中蒸馏出来，可以避免在常压下蒸馏时所造成的损失，提高分离提纯的效率．同时在操作和装置方面也较减压蒸馏简便一些，所以水蒸气蒸馏可以应用于分离和提纯有机物．回答下列问题：
（1）合成肉桂酸的实验需在无水条件下进行，实验前仪器必须干燥．实验中为控制温度在140～170℃需在BD中加热（请从下列选项中选择）．
A．水     B．甘油（沸点290℃）    C．砂子    D．植物油（沸点230～325℃）
反应刚开始时，会有乙酸酐（有毒）挥发，所以该实验应在通风橱或通风处中进行操作．
（2）图2中水蒸气蒸馏后产品在三颈烧瓶（填仪器名称）
（3）趁热过滤的目的防止肉桂酸钠结晶而析出堵塞漏斗，方法：用热过滤漏斗或采取保温措施．
（4）加入1：1的盐酸的目的是使肉桂酸盐转化为肉桂酸，析出的肉桂酸晶体通过减压过滤与母液分离．下列说法正确的是ACD．
A．选择减压过滤是因为过滤速度快而且能得到较干燥的晶体
B．放入比布氏漏斗内径小的滤纸后，直接用倾析法转移溶液和沉淀，再迅速开大水龙头抽滤
C．洗涤产物时，先关小水龙头，用冷水缓慢淋洗
D．抽滤完毕时，应先断开抽气泵和吸滤瓶之间的橡皮管，再关水龙头
（5）5mL苯甲醛、14mL乙酸酐和7.02g无水碳酸钾充分反应得到肉桂酸实际3.1g，则产率是41.9%（保留3位有效数字）．
16．用50mL1.0mol/L盐酸与50mL1.1mol/LNaOH溶液在如图所示的装置中进行中和反应．通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热．回答下列问题：

（1）从实验装置上看，图中尚缺少的一种玻璃用品是环形玻璃搅拌棒．该用品能否用铁质用品代替不能，原因是①铁的导热系数大，容易散热；②铁会与盐酸反应
（2）图示中用品填加后的装置叫量热器．
（3）烧杯间填满碎纸条的作用是保温，减少热量的散失．
（4）大烧杯上如不盖硬纸板，求得的中和热数值偏小（填“偏大、偏小、无影响”）．
（5）如果用60mL1.0mol/L盐酸与50mL1.1mol/LNaOH溶液进行反应，与上述实验相比，所放出的热量不相等（填“相等、不相等”），所求中和热相等（填“相等、不相等”）．已知在稀溶液中强酸与强碱发生中和反应生成1mol水时放出57.3kJ的热量，写出上述反应的热化学方程式NaOH（aq）+HCl（aq）═NaCl（aq）+H2O（l）△H=-57.3 kJ/mol
（6）用相同浓度和体积的氨水（NH3•H2O）代替NaOH溶液进行上述实验，测得的中和热的数值会偏小；（填“偏大”、“偏小”、“无影响”）．
（7）本实验中用稍过量的NaOH的原因教材中说是为保证盐酸完全被中和．试问：盐酸在反应中若因为有放热现象，而造成少量盐酸在反应中挥发，则测得的中和热数值偏低（填偏高、偏低或不变）；
（8）该实验小组做了三次实验，每次取溶液各50mL，并记录如表原始数据．
实验序号        起始温度t1/℃终止温度（t2）℃温差（t2-t1）℃
盐酸 NaOH溶液平均值
125.124.925.031.66.6
225.125.125.131.86.7
325.125.125.131.96.8
已知盐酸、NaOH溶液密度近似为1.00g/cm3中和后混和液的比热容 C=4.18J（g．•℃），Q=C•m•△t则该反应的中和热为△H=-56.0kJ/mol．
17．已知X为FeO和CuO的混合物，取两份等质量的X样品进行下列实验：设第3步所得固体D的质量为 32g，溶液E中只含有一种金属离子，气体F在标准状况下体积为5.6 L，则X中FeO与CuO的物质的 量之比为（　　）
A．4：1B．1：2C．2：1D．1：1

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