题目内容

15．按要求回答下列有关问题．
（1）据报道，科学家新研发出一种常温下催化合成NH3的方法：N2（g）+6H2O（l）═4NH3（g）+3O2（g）
已知如下信息：
①化合物的生成热可以表示其相对能量．化学上，规定标准状况下稳定单质的生成热为0．几种物质的生成热：NH3（g）为mkJ•mol-1，H2O（l）为nkJ•mol-1．
反应的△H=产物的生成热之和-反应物的生成热之和
②几种化学键的键能数据如下：
化学键N≡NH-OO-OH-N
E/kJ•mol-1abcd
上述反应中，△H=4m-6nkJ•mol-1，H-N键的键能为$\frac{2a+12b-3c-4m+6n}{12}$kJ•mol-1．
（2）二氧化硫在一定条件下可以发生如下反应：SO2（g）+NO2（g）?SO3（g）+NO（g），△H=-42kJ•mol-1，在1L恒容密闭容器中充入SO2（g）和NO2（g），所得实验数据如下：
实验编号温度起始时物质的量/mol平衡时物质的量/mol
N（SO2）N（NO2）N（NO）
甲T10.800.200.18
乙T20.200.800.16
丙T30.200.30a
①实验甲中，若2min时测得放出的热量是4.2kJ，则0～2min时间内，用SO2（g）表示的平均反应速率v（SO2）=0.05mol•L-1•min-1；
②实验丙中，达到平衡时，NO2的转化率为$\frac{10a}{3}$×100%；
③由表中数据可推知，Tl＜T2（填“＞”“＜’’或“=”）；
（3）对反应N2O4（g）?2NO2（g）△H＞0   在温度为Tl、T2时平衡体系中NO2的体积分数随压强变化曲线如图1所示，下列说法正确的是d．

a．A、C两点的反应速率：A＞C
b．A、C两点气体的颜色：A深，C浅
c．由状态A到状态B，可以用加热的方法
d．A、C两点的化学平衡常数：A=C
（4）工业上，采用石墨、铁棒作为电极，电解除去废水中的CN-（N为-3价，下同），装置如图2所示，通电过程中，阳极区两种离子的放电产物会进一步发生反应，其方程式为：Cl2+CNO-+OH-→□+Cl-+CO32-+H2O（未配平）．最终阴、阳两极均有无色无味气体产生．
①铁电极应连接直流电源的负极（填写电极名称）．
②上述反应方程式配平后“□”内应填写N2；
③阳极上发生的电极反应为2Cl--2e-═Cl2↑和CN--2e-+2OH-=CNO-+H2O．

分析 （1）化学上，规定标准状况下稳定单质的生成热为0．几种物质的生成热：NH3（g）为mkJ•mol-1，H2O（l）为nkJ•mol-1，反应的△H=产物的生成热之和-反应物的生成热之和，反应焓变△H=反应物总键能-生成物总键能；
（2）①根据放出的热量计算消耗二氧化硫物质的量，再根据v=$\frac{△c}{△t}$计算v（SO2）；
②平衡时NO为a mol，表示出参加反应二氧化氮的物质的量，进而计算二氧化氮的转化率；
③再计算乙实验平衡常数，结合甲中平衡常数判断温度高低；
（3）N2O4（g）═2NO2（g）△H=+57kJ•mol-1，该反应为吸热反应，升高温度，化学平衡正向移动，NO2的体积分数增大；增大压强，化学平衡逆向移动，NO2的体积分数减小，结合图象来分析解答．
a、A、C两点都在等温线上，压强越大，反应速率越快；
b、增大压强平衡向逆反应进行，向逆反应进行是减小由于压强增大导致浓度增大趋势，但到达平衡仍比原平衡浓度大；
c、压强相同，升高温度，化学平衡正向移动，NO2的体积分数增大，A点NO2的体积分数大；
d、平衡常数随温度变化，据此判断；
（4）根据发生的电极反应，可以知道金属铁是阴极，石墨电极是阳极，根据电解质中离子的放电顺序以及电极反应和电子的转移知识来回答即可；

解答 解：（1）2N2（g）+6H2O（l）═4NH3（g）+3O2（g），规定标准状况下稳定单质的生成热为0．几种物质的生成热：NH3（g）为mkJ•mol-1，H2O（l）为nkJ•mol-1，反应的△H=产物的生成热之和-反应物的生成热之和=（4m-6n）KJ/mol，
（4m-6n）KJ/mol=（2a+12b-12d-3c）KJ/mol，
H-N键的键能为d=$\frac{2a+12b-3c-4m+6n}{12}$，
故答案为：4m-6n；     $\frac{2a+12b-3c-4m+6n}{12}$；
（2）①实验甲中，若2min时测得放出的热量是4.2kJ，则消耗二氧化硫物质的量为$\frac{4.2KJ}{42KJ/mol}$=0.1mol，则v（SO2）=$\frac{\frac{0.1mol}{1L}}{2min}$=0.05mol/（L．min）；
故答案为：0.05mol/（L．min）；
②实验丙中，平衡时NO为a mol，则参加反应二氧化氮的物质的量为amol，
                          SO2（g）+NO2（g）?SO3（g）+NO（g）
起始量（mol）：0.2                0.3               0            0
变化量（mol）：a                   a                 a               a
平衡量（mol）：0.2-a            0.3-a            a               a

故二氧化氮的转化率为$\frac{amol}{0.3mol}$×100%=$\frac{10a}{3}$×100%，
故答案为：$\frac{10a}{3}$×100%；
③乙实验平衡时，NO为0.16mol，则：
                            SO2（g）+NO2（g）?SO3（g）+NO（g）
起始量（mol）：0.2                0.8               0            0
变化量（mol）：0.16            0.16            0.16         0.16
平衡量（mol）：0.04            0.64             0.16         0.16
T2温度下平衡常数K=$\frac{c（S{O}_{3}）c（NO）}{c（S{O}_{2}）c（N{O}_{2}）}$=$\frac{0.16×0.16}{0.04×0.64}$=1，
正反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，平衡常数减小，故T1＜T2，
故答案为：＜；
（3）a．由图象可知，A、C两点都在等温线上，C的压强大，则A、C两点的反应速率：A＜C，故a错误；
b．由图象可知，A、C两点都在等温线上，C的压强大，与A相比C点平衡向逆反应进行，向逆反应进行是由于减小体积增大压强，平衡移动的结果降低NO2浓度增大趋势，但到达平衡仍比原平衡浓度大，平衡时NO2浓度比A的浓度高，NO2为红棕色气体，则A、C两点气体的颜色：A浅，C深，故b错误；
c．升高温度，化学平衡正向移动，NO2的体积分数增大，由图象可知，A点NO2的体积分数大，则T1＜T2，由状态A到状态B，可以用降温的方法，故c错误；
d．由图象可知，A、C两点都在等温线上，温度不变平衡常数不变，A、C两点的化学平衡常数：A=C，故d正确；
故选d，
故答案为：d；  
（4）①根据发生的电极反应，可以知道金属铁是阴极，接电源的负极，故答案为：负极；
②据氧化还原反应的原理，其反应方程式为3Cl2+2CNO-+8OH-═N2+6Cl-+2CO32-+4H2O，故答案为：N2；
③阴极上氢离子放电发生还原反应，生成氢气，阳极发生氧化反应，阳极的电极反应式为：CN--2e-+2OH-═CNO-+H2O和2Cl--2e-═Cl2↑，
故答案为：CN--2e-+2OH-=CNO-+H2O；

点评 本题考查化学平衡计算与影响因素、反应速率、平衡常数、化学平衡图象等，明确外界条件对化学平衡的影响及图象中纵横坐标的含义、“定一议二”“先拐先平”原则即可解答，侧重考查学生分析计算能力，注意对平衡常数的理解掌握，难度中等．

练习册系列答案
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12．表中的实线表示元素周期表的部分边界．①～⑩分别表示元素周期表中对应位置的元素．

（1）表中元素⑧的价电子构型为3d54s1；元素⑩的原子结构示意图为
（2）②和⑦形成的化合物的结构式为S=C=S，是非极性（填极性或非极性）分子．⑤和⑥形成的化合物的电子式．
（3）③、④、⑥三种元素的第一电离能从大到小顺序为N＞O＞Na  （填元素符号，下同），原子半径从大到小顺序为Na＞N＞O．
（4）前四周期与③同主族的3种元素氢化物中，沸点从高到低的顺序为NH3＞AsH3＞PH3，（用分子式作答）．

下列实验方法或装置正确的是（ ）

A. 用图1所示装置制取乙烯

B. 用图2所示方法验证HCl气体易溶于水

C. 用图3所示方法探究固体表面积对反应速率的影响

D. 用图4所示方法检验溴乙烷与NaOH醇溶液共热产生乙烯
3．乙苯催化脱氢生产苯乙烯的反应：
（1）已知：

化学键		C-HC-CC=CH-H
键能/kJ•molˉ1412348612436
计算上述反应的△H=+124 kJ•mol-1．
（2）一定温度下，将a mol乙苯加入体积为V L的密闭容器中，发生上述反应，反应时间与容器内气体总压强的数据如下表．
时间/min010203040
总压强/100kPa1.01.21.31.41.4
①平衡时，容器中气体物质的量总和为1.4amol，乙苯的转化率为40%．
②计算此温度下该反应的平衡常数K$\frac{4a}{15V}$．
（3）实际生产时反应在常压下进行，且向乙苯蒸气中掺入水蒸气，利用热力学数据计算得到温度和投料比M对乙苯平衡转化率的影响可用右图表示．[M=n（H2O）/n（乙苯）]
①比较图中A、B两点对应的平衡常数大小：KA＜KB
②图中投料比（M1、M2、M3）的大小顺序为M1＞M2＞M3．
③某研究机构用CO2代替水蒸气开发了绿色化学合成工艺--乙苯-二氧化碳耦合催化脱氢制苯乙烯．保持常压和原料气比例不变，与掺水蒸汽工艺相比，在相同的生产效率下，可降低操作温度；该工艺中还能够发生反应：CO2+H2=CO+H2O，CO2+C=2CO．新工艺的特点有①②③④（填编号）．
①CO2与H2反应，使乙苯脱氢反应的化学平衡右移
②不用高温水蒸气，可降低能量消耗
③有利于减少积炭
④有利于CO2资源利用．
10．目前工业上有一种方法是用CO2生产燃料甲醇．一定条件下发生反应：CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g），图1表示该反应过程中能量（单位为kJ•mol-1）的变化．

（1）该反应为放热反应，原因是反应物的总能量高于生成物的总能量．
（2）下列能说明该反应已经达到平衡状态的是BCE（填序号）
A．v （H2）=3v（CO2）                   B．容器内气体压强保持不变
C．v逆（CO2）=v正（CH3OH）             D．容器内气体密度保持不变
E．1mol H-O键断裂的同时2mol C=O键断裂
（3）在体积为1L的密闭容器中，充入1molCO2和3molH2，测得CO2和CH3OH（g）的浓度随时间变化如图2所示．从反应开始到平衡，用氢气浓度变化表示的平均反应速率v（H2）=0.225mol/（L．min）． 达平衡时容器内平衡时与起始时的压强之比5：8 （或0.625）．
（4）甲醇、氧气在酸性条件下可构成燃料电池，其负极的电极反应式为CH3OH-6e-+H2O=6H++CO2，与铅蓄电池相比，当消耗相同质量的负极活性物质时，甲醇燃料电池的理论放电量是铅蓄电池的19.4倍（保留小数点后1位）．
20．I．在容积为2L的密闭容器中，充入1.80molHI气体，某温度时发生反应：2HI（g）?H2（g）+I2（g），体系中n（HI）随时间变化情况如下表：
t/min0246810
n（HI）/mol1.801.641.521.441.401.40
（1）用H2表示0～2min内该反应的平均速率v（H2）=0.02mol•L-1•min-1．
（2）不能说明该反应达到化学平衡状态的是BC．
A．正、逆反应速率相等
B．c（HI）：c（H2）：c（I2）=2：1：1
C．反应容器内气体的总物质的量不随时间变化
II．回答下列问题：
（3）葡萄糖在酒化酶的作用下可以得到乙醇．乙醇与乙酸反应生成有香味的产物，该反应的化学方程式为CH3COOH+CH3CH2OH$?_{△}^{浓H_{2}SO_{4}}$CH3COOCH2CH3+H2O，反应类型为取代反应（或酯化反应）．
（4）检验葡萄糖常用新制Cu（OH）2悬浊液，将二者混合共热，观察到现象生成砖红色沉淀（或红色沉淀）．
（5）乙烯通入溴的四氯化碳溶液中，反应的化学方程式为CH2=CH2+Br2→CH2BrCH2Br．乙烯在一定条件下发生加聚反应生成聚乙烯，聚乙烯的结构简式为．
（6）下列有关苯的叙述正确的是AB（填序号）．
A．苯分子中的碳碳键是一种介于碳碳单键和碳碳双键之间的独特的键
B．苯分子里的6个碳原子和6个氢原子在同一个平面上
C．苯滴入溴水中，振荡后水层接近无色，是因为发生了加成反应．
7．含有0.20mol Na2CO3的溶液120mL和200mL 盐酸，不管将前者滴加入后者，还是后者滴加前者，都有气体产生，但最终生成的气体积不同，则盐酸的浓度是（　　）
A．1.5mol/LB．2.0mol/LC．1mol/LD．2.5mol/L
4．某化学反应的△H=-122kJ/mol，△S=+231J/（mol•K），下列说法正确的是（　　）
A．此反应在任何温度下都能自发进行
B．此反应仅在低温下自发进行
C．此反应仅在高温下自发进行
D．此反应在任何温度下都不能自发进行
5．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）已知某反应的平衡常数表达式为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）?H2（g）+CO（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．

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