题目内容

2．甲醇是重要的化学工业基础原料和液体燃料，工业上可利用CO或CO2来生产燃料甲醇．已知甲醇制备的有关化学反应以及在不同温度下的化学反应平衡常数如表所示：
化学反应平衡常数温度（℃）
500800
①2H2（g）+CO（g）CH3OH（g）K12.50.15
②H2（g）+CO2（g）H2O（g）+CO（g）K21.02.50
③3H2（g）+CO2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）K3
（1）反应②是吸热（填“吸热”或“放热”）反应．
（2）某温度下反应①中H2的平衡转化率（a）与体系总压强（P）的关系如图1所示．则平衡状态由A变到B时，平衡常数K（A）= K（B）（填“＞”、“＜”或“=”）．
（3）判断反应③△H＜0；△S＜0（填“＞”、“＜”或“=”）
（4）在500℃、2L的密闭容器中，进行反应③，测得某时刻H2、CO2、CH3OH、H2O的物质的量分别为6mol、2mol、10mol、10mol，此时v（正）＞ v（逆） （填“＞”、“＜”或“=”）
（5）一定温度下，在3L容积可变的密闭容器中发生反应②，已知 c（CO）与反应时间t变化曲线Ⅰ如图2所示，若在t0时刻分别改变一个条件，曲线Ⅰ变为曲线Ⅱ和曲线Ⅲ．当曲线Ⅰ变为曲线Ⅱ时，改变的条件是加入催化剂．当曲线Ⅰ变为曲线Ⅲ时，改变的条件是将容器的体积快速压缩至2L．
（6）用于汽车净化的一个反应2NO（g）+2CO（g）═N2（g）+2CO2（g）在298K、100kPa下能（填“能”或“不能”） 自发进行，原因是△G=△H-T△S=-113.0 kJ•mol-1-298 K×（-145.3 J•mol-1•K-1）×10-3≈-69.7 kJ•mol-1＜0，可以自发进行．已知：在298K、100kPa下该反应的△H=-113.0kJ•mol-1，△S=-145.3J•mol-1•K-1．

分析 （1）分析图表数据，反应②平衡常数随温度升高增大，平衡正向进行，正反应是吸热反应；
（2）依据平衡常数随温度变化，不随压强变化分析；
（3）反应③是气体体积减小的反应△S＜0，结合温度变化分析判断反应焓变△H＜0，
（4）依据反应①+②得到反应③，所以平衡常数K3=K1×K2；依据某时刻浓度商计算和平衡常数比较判断反应进行的方向；
（5）图象分析曲线Ⅰ变化为曲线Ⅱ是缩短反应达到平衡的时间，最后达到相同平衡状态，体积是可变得是恒压容器，说明改变的是加入了催化剂；当曲线Ⅰ变为曲线Ⅲ时一氧化碳物质的量增大，反应是气体体积不变的反应，可变容器中气体体积和浓度成反比，气体物质的量不变；
（6）依据△G=△H-T△S计算判断，若△G＜0，反应自发进行，若△G＞0，反应非自发进行；

解答 解：（1）分析图表数据，反应②平衡常数随温度升高增大，平衡正向进行，正反应是吸热反应，
故答案为：吸热；
（2）依据平衡常数随温度变化，不随压强变化分析，图象中平衡状态由A变到B时，压强改变，温度不变，所以平衡常数不变，
故答案为：=；
（3）反应③3H2（g）+CO2（g）═CH3OH（g）+H2O（g）是气体体积减小的反应△S＜0，结合温度变化分析，随温度升高，平衡常数减小，平衡逆向进行，所以判断反应是放热反应，焓变△H＜0，
故答案为：＜；＜；
（4）依据反应①+②得到反应③，所以平衡常数K3=K1×K2；在500℃、2L的密闭容器中，进行反应③，测得某时刻H2、CO2、CH3OH、H2O的物质的量分别为6mol、2mol、10mol、10mol，Q=$\frac{5×5}{{3}^{3}×1}$=0.93＜K=2.5，反应正向进行，V正＞V逆；
故答案为：＞；
（5）图象分析曲线Ⅰ变化为曲线Ⅱ是缩短反应达到平衡的时间，最后达到相同平衡状态，体积是可变得是恒压容器，说明改变的是加入了催化剂；当曲线Ⅰ变为曲线Ⅲ时一氧化碳物质的量增大，反应是气体体积不变的反应，可变容器中气体体积和浓度成反比，气体物质的量不变，曲线Ⅰ，体积为3L，一氧化碳浓度为3mol/L，改变条件不好为曲线Ⅱ，一氧化碳浓度为4.5mol/L，则体积压缩体积为：3：V=4.5：3，V=2L，所以将容器的体积快速压缩至2L符合；
故答案为：加入催化剂；将容器的体积快速压缩至2L；
（6）已知：在298K、100kPa下该反应的△H=-113.0kJ•mol-1，△S=-145.3J•mol-1•K-1，△G=△H-T△S=-113.0 kJ•mol-1-298 K×（-145.3 J•mol-1•K-1）×10-3≈-69.7 kJ•mol-1＜0，反应自发进行，
故答案为：能，△G=△H-T△S=-113.0 kJ•mol-1-298 K×（-145.3 J•mol-1•K-1）×10-3≈-69.7 kJ•mol-1＜0，可以自发进行．

点评 本题考查了化学平衡影响因素分析判断，平衡常数计算和影响条件的应用，反应自发进行的判断依据，题目综合性较大，难度中等．

练习册系列答案
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12．如图所示，在一烧杯中盛有NaHSO4溶液，同时有一表面光滑的塑料小球悬浮于溶液中央．向该烧杯里缓缓注入Ba（OH）2溶液至Ba（OH）2过量．试回答：
（1）在此实验过程中，观察到的实验现象有：①产生白色沉淀；②小球下沉至烧杯底部．
（2）写出实验过程中反应的离子方程式Ba2++2OH-+2H++SO42-=BaSO4↓+2H2O．
13．已知下列热化学方程式：
$\frac{1}{2}$CH4（g）+O2（g）═$\frac{1}{2}$CO2（g）+H2O（l）△H=-445.15kJ•mol-1
CH4（g）+$\frac{3}{2}$O2（g）═CO（g）+2H2O（l）△H=-607.3kJ•mol-1
CH4（g）+2O2（g）═CO2（g）+2H2O（l）△H=-890.3kJ•mol-1
CH4（g）+2O2（g）═CO2（g）+2H2O（g）△H=-802.3kJ•mol-1
则CH4的燃烧热为（　　）
A．445.15 kJ•mol-1B．607.3 kJ•mol-1C．890.3 kJ•mol-1D．802.3 kJ•mol-1
10．下列有关仪器的使用方法、实验操作或实验结果正确的是（　　）
A．洗净的锥形瓶和容量瓶可以放进烘箱中烘干
B．酸式滴定管装标准液前，不需用该标准溶液润洗
C．锥形瓶用作反应容器时一定不能加热
D．蒸馏时若温度计水银球的位置低于蒸馏烧瓶支管口，可能会导致产品中混有低沸点杂质
17．氮是地球上含量丰富的一种元素，氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用．
请回答下列有关含氮物质的问题：
（1）如图是1molNO2和1molCO反应生成CO2和NO过程中能量变化示意图，请写出NO2和CO反应的热化学方程式NO2（g）+CO（g）=CO2（g）+NO（g）△H=-234kJ•mol-1；恒温恒容条件下，不能说明该反应已达到平衡状态的是BD（填序号）．
A．容器内混合气体颜色不再变化    B．容器内的压强保持不变
C．v逆（NO2）=v正（NO）         D．容器内混合气体密度保持不变
（2）汽车尾气里含有的NO气体是由于内燃机燃烧的高温引起氮气和氧气反应所致：N2（g）+O2（g）?2NO（g）△H＞0，已知该反应在2404℃时，平衡常数K=64×10-4．
该温度下，某时刻测得容器内N2、O2、NO的浓度分别为2.5×10-1mol/L、4.0×10-2mol/L和3.0×10-3mol/L，此时反应向正反应方向进行（填“处于化学平衡状态”、“向正反应方向进行”或“向逆反应方向进行”）．
（3）肼-空气燃料电池是一种碱性燃料电池，电解质溶液是20%～30%的KOH溶液．总电池反应为N2H4+O2=N2+2H2O．该电池放电时，负极的电极反应式是N2H4+4OH--4e-=4H2O+N2↑．
（4）盐酸肼（N2H6Cl2）是一种重要的化工原料，属于离子化合物，易溶于水，溶液呈酸性，水解原理与NH4Cl类似．写出盐酸肼第一步水解反应的离子方程式N2H62++H2O═[N2H5•H2O]++H+．
7．以下关于化学实验中“先与后”的说法正确的是（　　）
①加热试管时，先均匀加热，后局部加热
②用排水法收集气体后，先移出导管后撤酒精灯
③制取气体时，先检验装置气密性后装药品
④点燃可燃性气体如H2、CO等时，先检验气体纯度后点燃
⑤做H2还原CuO实验时，先通H2后加热CuO，反应完毕后，先撤酒精灯待试管冷却后停止通H2
⑥碱液流到桌子上，先用稀醋酸溶液中和，后用水洗．
A．①②③⑤B．①②④⑤⑥C．①②③④⑤D．全部
14．结构简式为HOOCCH2CH（OH）CH2CH2COOH的有机物，下列说法正确的是（　　）
A．在稀硫酸存在的条件下可以和2mol乙醇发生酯化反应
B．1mol该有机物与足量金属Na反应生成生成3molH2
C．1mol该有机物最多可与2molNaOH溶液发生反应
D．HOOCCH2CH2CH（OH）CH2COOH与该有机物互为同分异构体
11．1-18号元素中某核素A的阳离子An+核外共有X个 电子，则核素A的最外层电子数为（　　）
A．x+nB．x-nC．nD．n+2
4．已知反应2N2O5（g）?4NO2（g）+O2（g）的分解速率表达式为v正=k正．cm（N2O5），k正是与温度有关的常数，340K时实验测得的有关数据如下：
 t/min 1 2 3 4
 c（N2O5）/mol．L-1 0.133 0.080 0.057 0.040
 v正/mol．L-1．min-1 0.0466 0.028 0.020 0.014
下列有关叙述不正确的是（　　）
A．340K时，速率表达式中m=1
B．340K时，速率表达式中k正≈0.35min-1
C．340K时，若c（N2O3）=0.100mol．L-1，则v正≈0.035mol．L-1．min-1
D．若t=2min时升高温度，则m不变，k正减小

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