题目内容

15．接触法制硫酸工艺中，其主反应在450℃并有催化剂存在下进行：2SO2（g）+O2（g）?2SO3（g）△H=-190kJ•mol-1
（1）该热化学反应方程式的意义是在450℃时，2molSO2（g）和1molO2（g）完全反应生成2molSO3（g）时放出的热量为190kJ．
升高温度上述反应平衡常数变小（填“变大”“变小”或“不变”）．
（2）下列描述中能说明上述反应已达平衡的是bd．
a．v（O2）正=2v（SO3）逆
b．容器中气体的平均相对分子质 量不随时间而变化
c．容器中气体的密度不随时间而变化
d．容器中气体的分子总数不随时间而变化
（3）在一个固定容积为5L的密闭容器中充入0.20mol SO2和0.10mol O2，半分钟后达到平衡，测得容器中含SO3 0.18mol，则v（O2）=0.036mol•L-1•min-1；若继续通入0.20mol SO2和0.10mol O2，则平衡向正反应方向移动（填“向正反应方向”、“向逆反应方向”或“不”），再次达到平衡后，0.36mol＜n（SO3）＜0.40mol．

分析 （1）热化学方程式应注明反应热的测定条件、聚集状态、反应热的数值、单位、符号，其化学计量数表示该物质的物质的量，平衡常数只与温度有关，吸热反应平衡常数随温度升高而增大，放热反应则相反；
（2）根据化学平衡状态的标志：正反应速率等于逆反应速率，平衡混合物中各组成成分的含量不变来判断；
（3）化学反应速率的定义求出氧气的速率；根据影响化学平衡的因素来判断平衡移动方向，利用极限法求出再次达平衡后n（SO3）的范围．

解答 解：（1）热化学方程式表明化学反应所放出或吸收热量的化学方程式，反应热的测量与温度有关，应注明温度，各物质化学式前的化学计量数表示该物质的物质的量，反应物和生成物的聚集状态不同，反应热也不相同，应注明聚集状态，+190kJ表示放出190kJ的热量，该热化学方程式的意义是：在450℃时，2molSO2气体和1molO2气体完全反应生成2molSO3气体时放出的热量为190kJ，化学平衡常数只与温度有关，吸热反应平衡常数随温度升高而增大，放热反应平衡常数随温度升高而减小，该反应为放热反应，升高温度平衡逆向进行，平衡常数减小，
故答案为：在450℃时，2molSO2气体和1molO2气体完全反应生成2molSO3气体时放出的热量为190kJ；变小；
（2）化学平衡状态的标志：正反应速率等于逆反应速率，平衡混合物中各组成成分的含量不变来判断，
a．v正（O2）=2v正（SO3）均为正反应速率，不能判断是否达到平衡，故a错误；
b．容器中气体的平均分子量不随时间而变化，说明平衡混合物中各组成成分含量不变，反应达到平衡状态，故b正确；
c．气体的密度=$\frac{m}{V}$，根据质量守恒定律，反应过程中气体的总质量不变，容器体积不变，气体的密度不会发生变化，故容器中气体的密度不随时间而变化，不能判断反应是否达到平衡，故c错误；
d．该反应为气体的分子总数减少的反应，当容器中气体的分子总数不随时间而变化时，平衡混合物中各组成成分含量不变，反应达到平衡状态，故d正确；
故答案为：bd；
（3）当生成0.18molSO3时，参加反应的氧气的物质的量为x，
2SO2（g）+O2（g）?2SO3（g）
        1        2
        x      0.18mol
x=$\frac{0.18mol×1}{2}$=0.09mol
v（O2）=$\frac{\frac{0.09mol}{5L}}{0.5min}$=0.036mol．L-1•min-1；
继续通入0.20mol SO2和0.10mol O2，容器内压强增大，平衡向气体体积减小的方向移动，即向正反应方向移动；
用极限法求出n（SO3）的范围，
假设平衡不移动，此时n（SO3）=0.18×2=0.36mol，
假设0.40molSO2完全生成SO3，根据反应方程式2SO2（g）+O2（g）?2SO3（g）可知，n（SO3）=0.4mol，
所以再次达到平衡时，0.36mol＜n（SO3）＜0.40mol．                                   
故答案为：0.036；向正反应方向；0.36；0.40．

点评 本题考查了化学平衡的计算、化学平衡的影响因素及化学平衡状态的判断等知识，题目难度中等，注意掌握化学平衡及其影响因素，明确化学反应速率的概念及计算方法，试题培养了学生的分析、理解能力及化学计算能力．

练习册系列答案
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5．现利用pH传感器和数据采集器等探究强碱和不同的酸中和反应的过程如下：
（1）实验步骤：
①分别配制浓度均为0.1000mol•L-1250mL的NaOH、HCl、CH3COOH溶液备用．配制过程中用到玻璃仪器有量筒、烧杯、容量瓶、玻璃棒、细口瓶、胶头滴管．
②在锥形瓶中加入l0mL0.1mol•L-1的HCl，在25.00mL碱式（填“酸式”、“碱式”）滴定管中加入0.1mol•L-1的NaOH，连接数据采集器和pH传感器．
③向锥形瓶中滴入NaOH，接近估算的NaOH用量附近时，减慢滴加速度，等读数稳定后，再滴下一滴NaOH．存储计算机绘制的pH变化图．用0．lmol•L-1的CH3COOH溶液代替HCl重复上述②～③的操作．
（2）结果分析：20℃时NaOH分别滴定HCl、CH3COOH的pH变化曲线如图1，2．

根据上述曲线回答下列问题：
①用0．lmol•L-1的CH3COOH溶液代替HCl滴定时选用酚酞做指示剂．
②测得醋酸起点pH为3，则20℃时该浓度醋酸的电离度为1%；
③盐酸恰好反应时pH=7，而醋酸恰好反应时pH=8左右的原因是中和后生成的醋酸钠水解使溶液显碱性．
6．一定温度下，将2mol SO2气体和1mol O2气体通过一密闭容器中，发生如下反应：2SO2（g）+O2 （g）═2SO3（g）．请填写下列空白：若容器体积固定为2L，反应1min时测得剩余1.2mol SO2，SO3的浓度为0.4mol/L．
①1min内，O2的平均反应速率为0.2 mol•L-1•min-1；
②若反应经2min达到平衡，平衡时SO3的小于浓度0.8mol/L（填“大于”、“等于”或“小于”）；
③改变起始物质加入的量，欲使反应达到平衡时SO3的物质的量分数与原平衡相等，起始加入的三种物质SO2、O2、SO3的物质的量a、b、c之间应满足的关系式；a+c=2，b+c/2=1．
3．有效地开发利用碳资源可适当解决能源危机．运用化学反应原理的相关知识研究碳及其化合物的性质．
（1）煤炭合成气，其主要成分是CO和H2．可作为能源和化工原料，应用十分广泛．
已知：C（s）+O2（g）=CO2（g）△H1=-393.5kJ/mol①
C（s）+H2O（g）=CO（g）+H2（g）△H2=+131.3kJ/mol②
则反应CO（g）+H2（g）+O2（g）=H2O（g）+CO2（g），△H=-524.8KJ/mol．
（2）用煤炭气（CO、H2）作燃气的燃料电池，以NaOH溶液做电解质制成．负极的电极反应式为：CO+H2-4e-+6OH-=CO32-+4H2O；则正极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-．
OH-向负极移动．
（3）在2L的密闭容器中，高温下发生反应：Fe（s）+CO2（g）?FeO（s）+CO（g）
其中CO2、CO的物质的量随时间（min）的变化如图所示．
①反应在1min时第一次达到平衡状态，固体的质量增加了3.2g．用CO的浓度变化表示的反应速率υ（CO）=0.1mol•L-1•min-1．
②反应进行至2min时，若只改变一个条件，曲线发生的变化如图所示，3min时再次达到平衡，则△H＞0（填“＞”、“＜”或“=”，下同）．第一次平衡与第二次平衡的平衡常数相比，K1＜K2．
③5min时再充入少量的CO（g），平衡发生移动．表示n（CO2）变化的曲线是b（填写字母）．
（4）CaCO3是一种难溶物质，其Ksp=2.8×10-9．现将等体积的CaCl2溶液与Na2CO3溶液混合，若Na2CO3溶液的浓度为7×10-4mol/L，则生成沉淀所需CaCl2溶液的最小物质的量浓度为1.6×10-4mol/L．
10．实施以减少能源浪费和降低废气排放为基本内容的节能减排政策，是应对全球气候问题、建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择．化工行业的发展必须符合国家节能减排的总体要求．试运用所学知识，解决下列问题：
（1）已知某反应的平衡表达式为：K=$\frac{c（{H}_{2}C（CO））}{C（{H}_{2}O）}$，它所对应的化学方程式为：C（s）+H2O（g）?CO（g）+H2（g）
（2）已知在400℃时，N2 （g）+3H2（g）?2NH3（g）△H＜0  的K=0.5，则400℃时，在0.5L的反应容器中进行合成氨反应，一段时间后，测得N2、H2、NH3的物质的量分别为2mol、1mol、2mol，则此时反应V（N2）正=V（N2）逆（填：＞、＜、=、不能确定）．
欲使得该反应的化学反应速率加快，同时使平衡时NH3的体积百分数增加，可采取的正确措施是a（填序号）
a．缩小体积增大压强    b．升高温度   c．加催化剂   d．使氨气液化移走
（3）在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：A（g）+3B（g）?2C（g）+D（s）△H，其化学平衡常数K与温度t的关系如下表：
t/K300400500…
K/（mol•L-1）24×1068×107K1…
请完成下列问题：
①判断该反应的△H＞0（填“＞”或“＜”）
②在一定条件下，能判断该反应一定达化学平衡状态的是cd（填序号）．
a．3v（B）（正）=2v（C）（逆）b．A和B的转化率相等
c．容器内压强保持不变   d．混合气体的密度保持不变．
20．反应3Fe（s）+4H2O（g）═Fe3O4（s）+4H2（g），在一可变的容积的密闭容器中进行，试回答：
（1）增Fe的量，其正反应速率的变化是不变（填增大、不变、减小，以下相同）
（2）将容器的体积缩小一半，其正反应速率增大，平衡不移动．（填不移动、向正反应方向、向逆反应方向移动，以下相同）
（3）保持体积不变，充入N2使体系压强增大，其正反应速率不变，平衡不移动．
（4）保持压强不变，充入N2使容器的体积增大，其正反应速率减小．
7．对下列符号意义的表述正确的是（　　）
A．N2：两个氮原子B．2H：两个氢元素
C．2H2O：两个水分子D．Ca2+：钙元素的化合价为+2价
4．物质的量浓度相同的 ①氯化铵；②碳酸氢铵；③硫酸氢铵； ④硫酸铵4种溶液中，c（NH4+）由大到小的顺序是④＞③＞①＞②．
5．明代《天工开物》记载“火法”冶炼锌：“炉甘石十斤，装载入一泥罐内，…然后逐层用煤炭饼垫盛，其底铺薪，发火煅红，…冷淀，毁罐取出，…，即倭铅也”（注：炉甘石的主要成分为碳酸锌，泥罐中掺有煤炭）．下列说法不正确的是（　　）
A．倭铅是指金属锌和铅的混合物B．煤炭中起作用的主要成分是C
C．我国历史上铅的使用早于锌D．该冶炼锌的方法属于热还原法

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