工业上“固定和利用CO2能有效地减轻“温室效应．I．工业上正在研究利用CO2来生产甲醇燃料的方法.该方法的化学方程式是:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.0kJ/mol.某科学实验将6molCO2和8molH2充入一容积为2L的密闭容器中.测得H2的物质的量随时间变化如图中实线所示(图中字母后的数字� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

11．

工业上“固定”和利用CO₂能有效地减轻“温室效应”．
I．工业上正在研究利用CO₂来生产甲醇燃料的方法，该方法的化学方程式是：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.0kJ/mol，某科学实验将6molCO₂和8molH₂充入一容积为2L的密闭容器中（温度保持不变），测得H₂的物质的量随时间变化如图中实线所示（图中字母后的数字表示对应的坐标）：
回答下列问题：
（1）该反应在B条件下能自发进行（城编号）．
A．高温 B．低温 C．任何温度
（2）该反应在0～8min内CO₂的平均反应速率是0.125mol/（L•min）．
（3）该反应的平街常数K=0.5（L/mol）²．
（4）仅改变某一条件再进行实验，测得H₂的物质的量随时间变化如图中虚线所示．与实线相比，虚线I改变的条件可能是升高温度．若实线对应条件下平衡常教为K，虚线I对应条件下平衡常数为K₁，盛线II对应条件下平衡常数为K2，则K、K₁和K₂的大小关系是KK=K₂＞K₁．
II．己知25℃时，乙酸和碳酸的电离平衡常数如₂表：

物质的化学式	CH₃COOH	HCO₃
电离平衡常数	K=1.8×10^-5	K₁=4.3×10^-7	K₂=5.6×10^-11

（1）用饱和氨水吸收CO₂可得到NH₄HCO₃溶液，若已知CH₃COONH₄溶液pH=7，则NH₄HCO₃溶液显碱性（填“酸性”、“碱性”或“中性”）．
（ 2 ） 25℃时，在0．lmol/L乙酸溶液中加入一定量的NaHCO3，保持温度不变，所得混合液的
pH=6，那么混合液中$\frac{c（C{H}_{3}CO{O}^{-}）}{c（C{H}_{3}COOH）}$=18；该混合溶液中的两种浓度由大到小的顺序为：c（CH₃COO^-）＞c（Na⁺）＞c（H⁺）＞c（OH^-）．

分析 I．（1）反应自发进行的判断依据是满足△H-T△S＜0；
（2）先计算氢气的反应速率，再根据氢气和二氧化碳的关系式计算CO₂的平均反应速率；
（3）化学平衡常数等于生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积之比；
（4）升高温度和增大压强都能增大反应速率，缩短反应到达平衡的时间，但升高温度平衡向吸热反应方向移动，增大压强平衡向气体体积减小的方向移动，平衡常数只与温度有关，该反应中温度越高，平衡常数越小；
II．（1）电离平衡常数比较，因为H₂CO₃酸性比CH₃COOH弱，根据盐类水解规律分析，碳酸氢根离子水解程度更大；
（2）根据PH和醋酸的电离常数计算，混合溶液PH=6显酸性．说明混合溶液为硝酸钠和醋酸，醋酸电离大于醋酸根离子水解．

解答解：（1）CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.0kJ/mol，△H＜0，△S＜0，满足△H-T△S＜0的条件是低温状态下能自发进行，
故答案为：B；
（2）0～8min内氢气的平均反应速率v=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$=$\frac{\frac{8-2}{2}}{8}$mol/（L•min）=0.375mol/（L•min），该反应中，同一时间段内二氧化碳的平均反应速率是氢气的$\frac{1}{3}$，所以二氧化碳的平均反应速率=$\frac{1}{3}$×0.375mol/（L•min）=0.125mol/（L•min），
故答案为：0.125mol/（L•min）；
（3）将6molCO₂和8molH₂充入一容积为2L的密闭容器中（温度保持不变），平衡状态氢气物质的量为2mol，浓度为1mol/L，消耗3mol/L，
                           CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）
起始量（mol/L）    3                4               0                 0
变化量（mol/L）   1                3                1                  1
平衡量（mol/L） 2                 1              1                  1
该反应的平衡：K=$\frac{1×1}{2×{1}^{3}}$=0.5（L/mol）²，
故答案为：0.5（L/mol）²；
（4）该反应是一个反应前后气体体积减小的放热反应，改变条件I，反应到达平衡的时间缩短，则反应速率增大，达到平衡时，氢气的物质的量大于原平衡状态，说明改变条件I平衡向逆反应方向移动，所以该条件是升高温度；改变条件II，反应到达平衡的时间缩短，则反应速率增大，达到平衡时，氢气的物质的量小于原平衡状态，说明平衡向正反应方向移动，则该条件是增大压强，升高温度，平衡向逆反应方向移动，平衡常数减小，且平衡常数只与温度有关，温度不变，平衡常数不变，所以K=K₂＞K₁，
故答案为：升高温度；K=K₂＞K₁；
II．（1）已知CH₃COONH₄溶液pH=7，电离平衡常数可知醋酸电离程度小于等于一水合氨电离程度，根据盐类水解规律，因为H₂CO₃酸性比CH₃COOH弱，碳酸氢根离子水解程度比铵根离子水解程度更大，所以 NH₄HCO₃显碱性，
故答案为：碱性；
（2）根据PH可知c（H⁺）=10^-6mol/L和醋酸的电离常数Ka=$\frac{c（C{H}_{3}CO{O}^{-}）c（{H}^{+}）}{c（C{H}_{3}COOH）}$=1.8×10^-5，解得$\frac{c（C{H}_{3}CO{O}^{-}）}{c（C{H}_{3}COOH）}$=18，
混合溶液PH=6显酸性，说明混合溶液为硝酸钠和醋酸，醋酸电离大于醋酸根离子水解，离子浓度大小为c（CH₃COO^-）＞c（Na⁺）＞c（H⁺）＞c（OH^-），
故答案为：18；c（CH₃COO^-）＞c（Na⁺）＞c（H⁺）＞c（OH^-）．

点评本题考查化学反应速率或平衡的图象和热化学反应方程式、计算反应速率的大小及化学平衡状态的判断、弱电解质电离平衡常数和溶液中离子浓度大小的比较，注意把握对题目图象的分析，题目较为综合，题目难度中等．

练习册系列答案

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	A．	CO₂分子的比例模型示意图为：		B．	硫原子的结构示意图：
	C．	溴化钠的电子式：		D．	乙烯分子的结构式：

8．下列各组物质不属于同系物的是（　　）

	A．	CH₄和CH₃（CH₂）₁₅CH₃		B．	C₂H₄和CH₃CH₂CH₃
	C．	CH₃（CH₂）₃CH₃和CH（CH₃）₃		D．	C₃H₈和CH₃（CH₂）₆CH₃

5．部分短周期元素在元素周期表中位置如表所示．其中Y、Z的气体单质可以从自然界中用物理方法得到．下列叙述正确的是（　　）

	Y	Z
X			W

	A．	X的氧化物是酸性氧化物，只能与碱反应
	B．	X、Y、Z、W的最高价依次升高
	C．	化合物XW₄、YZ中各原子均满足最外层8电子稳定结构
	D．	Y的最简单气态氢化物和W的单质混合可产生白烟

6．雾霾天气严重影响人们的生活，其中氮氧化物和硫氧化物都是形成雾霾天气的重要因素．下列方法可处理氮氧化物和硫氧化物．
（1）用活性炭还原法可以处理氮氧化物．某研究小组向某密闭容器中加入一定量的活性炭和NO，在一定条件下，发生反应：C（s）+2NO（g）?N₂（g）+CO₂（g）△H=Q kJ/mol．
在T₁℃时，反应进行到不同时间测得各物质的浓度如表．

浓度/mol/L 时间/min	0	10	20	30
NO	1.00	0.58	0.40	0.40
N₂	0	0.21	0.30	0.30
CO₂	0	0.21	0.30	0.30

①0～10min内，NO的平均反应速率v（NO）=0.042mol/（L•min），T₁℃时，该反应的平衡常数K=$\frac{9}{16}$．
②若30min后升高温度至T₂℃，达到平衡时，容器中NO、N₂、CO₂的浓度之比为2：1：1，则Q＜（填“＞”、“=”或“＜”）0．
（2）NH₃催化还原氮氧化物（SCR）技术是目前应用最广泛的烟气氮氧化物脱除技术．反应原理如图甲所示．

①由图甲可知，SCR技术中的氧化剂为NO、NO₂．已知c（NO₂）：c（NO）=1：1时脱氮效果最佳，若生成1mol N₂时反应放出的热量为Q kJ．此时对应的脱氮反应的热化学方程式为2NH₃（g）+NO（g）+NO₂（g）═2N₂（g）+3H₂O（g）△H=-2QkJ/mol．
②图乙是不同催化剂Mn和Cr在不同温度下对应的脱氮率，由图可知工业选取的最佳催化剂及相应的温度分别为Mn、200℃．
（3）烟气中的SO₂可用某浓度NaOH溶液吸收得到Na₂SO₃和NaHSO₃混合溶液，若所得溶液呈中性，则该溶液中c（Na⁺）=2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）（用含硫微粒浓度的代数式表示）．
（4）某研究小组用NaOH溶液吸收二氧化硫后，将得到的Na₂SO₃溶液进行电解，其中阴阳膜组合电解装置如图丙所示，电极材料为石墨．
①a表示阳（填“阴”或“阳”）膜．A-E分别代表原料或产品．
其中C为稀硫酸，则A为NaOH溶液（填写化学式）
②阳极电极反应式为SO₃^2--2e^-+H₂O=SO₄^2-+2H⁺．

16．减少氮的氧化物和碳的氧化物在大气中的排放是环境保护的重要内容之一．
（1）己知：N₂ （g）+O₂ （g）=2NO （g）△H=+180.5kJ•mol^-1
C（s）+O₂ （g）=CO₂ （g）△H=-393.5kJ•mol^-1
2C （s）+O₂（g）=2CO （g）△H=-221kJ•mol^-1
若某反应的平衡常数表达式为：$\frac{c（{N}_{2}）•{c}^{2}（C{O}_{2}）}{{c}^{2}（NO）•{c}^{2}（CO）}$，
请写出此反应的热化学方程式2NO（g）+2CO（g）=N₂（g）+2CO₂（g）△H=-746.5kJ/mol^-1．
（2）用CH₄催化还原NO_x可以消除污染，若将反应CH₄+2NO₂=CO₂+2H₂O+N₂设计为原电池，电池内部是掺杂氧化钇的氧化锆晶体，可以传导O^2-，则电池的正极反应式为2NO₂+8e^-=N₂+4O^2-．
（3）利用H₂和CO₂在一定条件下可以合成乙烯：6H₂（g）+2CO₂（g） $\stackrel{催化剂}{?}$CH₂=CH₂（g）+4H₂O（g）己知不同温度对CO₂的转化率及催化剂的效率影响如图所示，下列有关说法不正确的是①③④（填序号）．

①不同条件下反应，N点的速率最大
②M点时平衡常数比N点时平衡常数大
③温度低于250℃时，随温度升高乙烯的产率增大
④实际反应应尽可能在较低的温度下进行，以提高CO₂的转化率
（4）在密闭容器中充入5mol CO和4mol NO，发生上述（1）中某反应，如图为平衡时NO的体积分数与温度、压强的关系．

回答下列问题：
①温度：T₁＞ T₂（填“＜”或“＞”）．
②某温度下，若反应进行到10分钟达到平衡状态D点时，容器的体积为2L，则此时的平衡常数K=0.22 L•mol^-1（结果精确到两位小数）；用CO的浓度变化表示的平均反应速率V（CO）=0.1 mol/（L•min）．
③若在D点对反应容器升温的同时扩大体积至体系压强减小，重新达到的平衡状态可能是图中A～G点中的A点．

3．某溶液可能含有NH₄⁺、Fe³、Fe²⁺、Na⁺，Cl^-、SO₄^2-、CO₃^2-某同学为了确认其成分，取部分试液，设计并完成了如下实验：下列说法正确的是（　　）

	A．	NH₄⁺、Cl^-、SO₄^2-离子一定存在，CO₃^2-离子一定不存在
	B．	原溶液中c（Fe³⁺）=0.4mol•L^-1
	C．	溶液中至少有4种离子存在，其中Na⁺一定存在，且c（Na⁺）≥0.6mol•L^-1
	D．	取少量原溶液于试管中，先加入适量氯水，再加少量KSCN溶液，若溶液成血红色，则含有Fe²⁺

20．某化学兴趣小组用甲、乙两套装置（如图所示）进行丙烯酸（H₂C=CHCOOH）与乙醇（CH₃CH₂OH）酯化反应的实验．已知：乙醇的沸点为78.5℃，丙烯酸的沸点为141℃，丙烯酸乙酯的沸点为99.8℃．
回答下列问题：

（1）仪器M的名称为蒸馏烧瓶，仪器A、B中的溶液均为饱和碳酸钠溶液．
（2）甲、乙两套装置中效果比较好的装置是乙，原因是乙的冷凝效果好，可减少丙烯酸乙酯的损失．
（3）乙装置中冷凝水应该从b（填“a”或“b”）口进入．
（4）若7.2g丙烯酸与5.2g乙醇完全反应，则理论上生成的丙烯酸乙酯的质量为10.0g．（精确到小数点后一位）

1．下列物质分类不正确的是（　　）

	A．	化合物：干冰、冰水共存物、烧碱、小苏打
	B．	同素异形体：活性炭、C₆₀、石墨烯、金刚石
	C．	非电解质：氨气、二氧化硫、铜、乙醇
	D．	混合物：铝热剂、纯净矿泉水、分析纯盐酸、漂白粉

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