题目内容

甲醇是一种可再生能源，具有开发和应用的广阔前景。工业上一般以CO和H2为原料合成甲醇，该反应的热化学方程式为：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)  △H1=－116 kJ·mol－1
（1）下列有关上述反应的说法正确的是________。
a．恒温、恒容条件下，容器内的压强不发生变化则可逆反应达到平衡
b．一定条件下，H2的消耗速率是CO的消耗速率的2倍时可逆反应达到平衡
c．保持容器体积不变，升高温度可提高CO的转化率
d．使用合适的催化剂能缩短达到平衡的时间并提高CH3OH的产量
（2）在容积为1L的恒容容器中，分别研究在230℃、250℃、270℃三种温度下合成甲醇的规律。右图是上述三种温度下不同的H2和CO的起始组成比（起始时CO的物质的量均为1mol）与CO平衡转化率的关系。

①在上述三种温度中，曲线Z对应的温度是          。
②利用图中a点对应的数据，计算该反应在对应温度下的平衡常数K （写出计算过程）。
③在答题卡相应位置上画出：上述反应达到平衡后，减小体系压强至达到新的平衡过程中，正逆反应速率与时间的变化关系图并标注。

（3）已知：CO(g)+O2(g)=CO2(g) △H2=－283 kJ·mol－1
H2(g)+O2(g)=H2O(g) △H3=－242 kJ·mol－1
则表示1mol气态甲醇完全燃烧生成CO 2和水蒸气时的热化学方程式为            。
（16分）
（1）①a（2分）   
②（5分）解：根据图像可知CO的转化率为50%，H2的物质的量为1.5mol，则：
CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)
各组分的起始浓度/ mol·L－1   1      1.5       0
各组分的变化浓度/ mol·L－1  0.5      1       0.5
各组分的平衡浓度/ mol·L－1  0.5     0.5       0.5（2分）
K===4L2?mol—2
（3分，K的表达式、代入数据、结果各1分，不带单位不扣分）
③
共4分，分两个给分点：①逆反应速率变化曲线正确，而且标注正确，给2分（曲线起点或曲线平台或标注3要素，3个正确给2分，2个正确给1分，1个正确给0分。）；②正反应速率变化曲线正确，而且标注正确，给2分（曲线起点或曲线平台或标注3要素，3个正确给2分，2个正确给1分，1个正确给0分。）
（3）CH3OH(g)+3/2O2(g) CO2(g)+2H2O(g)  △H=—651kJ?mol—1
（3分，方程式含状态正确1分、反应热2分，单位错漏扣1分）

试题分析：（1）由于CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的正反应是气体物质的量减小的方向，随着反应的正向进行，容器内气体总的物质的量逐渐减小，因此恒温、恒容条件下，容器内的压强逐渐减小，当压强不再变化，说明容器内气体总的物质的量保持不变，反应达到平衡，故a正确；氢气的消耗速率和CO得消耗速率都是正反应速率，它们之比始终等于系数之比，缺少逆反应速率，故b错；CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)；△H1=－116 kJ·mol－1，说明正反应是放热反应，升高温度平衡向吸热或逆反应方向移动，则CO的转化率减小，故c错；催化剂不能使平衡移动，可以加快反应速率，因此使用催化剂能缩短达到平衡的时间，但是不能提高CH3OH的产量，故d错；（2）①合成甲醇方向是放热反应，升高温度平衡向吸热或逆反应方向移动，CO的平衡转化率减小，则CO的转化率越小，反应温度越高，图中n(H2)/n(CO)保持不变时，CO的平衡转化率：X>Y>Z，则曲线Z对应的温度是270℃；②读图可得，a点的横坐标n(H2)/n(CO)=1.5，纵坐标CO的平衡转化率为50%，设起始时n(CO)=1mol，则n(H2)=1.5mol，则：
CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)
各组分的起始浓度/ mol·L－1   1      1.5       0
各组分的变化浓度/ mol·L－1  0.5      1       0.5
各组分的平衡浓度/ mol·L－1  0.5     0.5       0.5
K===4L2?mol—2
③画图要点：a．由于CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的正反应是气体体积减小的方向，增大容器体积减小体系压强时，平衡向气体体积增大或逆反应方向移动，则逆反应速率大于正反应速率；b．由于反应物和生成物均随容器体积增大而减小，则正反应速率和逆反应速率均明显减小；c．达到新平衡之前，逆反应速率逐渐减小，正反应速率逐渐增大，因为平衡向逆反应方向移动，生成物浓度逐渐减小，反应物浓度逐渐增大，但都比原平衡的小；d．达到新平衡时，正反应速率和逆反应速率相等，但都比原平衡的小；（3）先将已知两个热化学方程式编号为①②③，再根据盖斯定律，由②+③×2—①可得：CH3OH(g)+3/2O2(g) CO2(g)+2H2O(g)  △H=—651kJ?mol—1。
练习册系列答案
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（2）下面的叙述可作为判断（1）中可逆反应达到平衡状态依据的是（填序号）____。
①
②混合气体的密度不变
③混合气体的平均相对分子质量不变
④各气体的浓度都不再发生变化
（3）下图表示该反应的速率（v）随时间（t）的变化的关系。则下列不同时间段中，SO3的百分含量最高的是（ ）
 
 
据图分析：你认为t3时改变的外界条件可能是    ； 
t6时保持体积不变向体系中充人少量SO3，再次平衡后
SO2的体积百分含量比t6时    （填“大”\“小”或“等于”）。   
（4）下图中P是可自由平行滑动的活塞。在相同温度时，向A容器中充入4 mol SO3（g），关闭K，向B容器中充入2 mol SO3（g），两容器分别发生反应。

已知起始时容器A和B的体积均为aL。试回答：
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试写出气态肼在气态四氧化二氮中燃烧生成氮气和气态水的热化学方程式： 。
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测得平衡时数据如下：
平衡时物质的量（mol）
n(NO)
n(H2O）
     温度T1
1.6
2.4
温度T2
1.2
1.8
 
①在温度T1下，若经过10min反应达到平衡，则10min内反应的平均速率
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（4）在载人航天器的生态系统中，不仅要求分离去除CO2，还要求提供充足的O2。某种电化学装置可实现如下转化：2CO2=2CO+O2，CO可用作燃料。已知该反应的阳极反应为：=O2↑+2H2O，则阴极反应为   。有人提出，可以设计反应2CO=2C+O2（△H＞0）来消除CO的污染。请你判断上述反应是否能自发进行并说明理由   。
（5）下图是某空间站能量转化系统的局部示意图，其中燃料电池采用KOH溶液为电解液。

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（1）在反应：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)的混合体系中，SO3的百分含量和温度的关系如下图(曲线上任何一点都表示平衡状态）：

①2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)的△H        0（填“>”或“<”）；若在恒温、恒压时，向该平衡体系中通入氦气平衡将        移动（填“向左”、“向右”或“不”）；
②当温度为T1，反应进行到状态D时，V正        V逆（填“>”、“<”或“=”）。
（2）①下图是一定条件下，N2和H2发生可逆反应生成1mol NH3的能量变化图，该反应的热化学反应方程式                 。(△H用含Q1、Q2的代数式表示）

②25°C时，将a mol ? L―1的氨水与b mol ? L―1的盐酸等体积混合，所得溶液的pH=7，则c (NH4+)         c(Cl―)，a        b（填“>”、“<”或“=”）；
（3）海水中含有大量以化合态形式存在的氯、碘元素。已知：250C时，Ksp(AgCl)=1.6×10―10mol2?L―2、Ksp(AgI)=1.5×10―16mol2?L―2。
在 250C时，向 10mL0.002mol?L―1的 NaCl溶液中滴入 10mL0.002mol?L―1AgNO3溶液，有白色沉淀生成，向所得浊液中继续滴人0.1mol ?L―1的NaI溶液，白色沉淀逐渐转化为黄色沉淀，其原因是        ，该反应的离子方程式                 。
I．甲醇是一种优质燃料，可制作燃料电池。工业上可用下列两种反应制备甲醇：
已知：CO(g) + 2H2(g)  CH3OH(g)  ΔH1
CO2(g) ＋ 3H2(g)  CH3OH(g)  +  H2O(g)   ΔH2   
2H2(g)+ O2(g)=2H2O(g)   ΔH3
则2CO(g)＋O2(g)=2CO2(g) 的反应热ΔH=____ ___（用ΔH1、ΔH2、ΔH3表示）。
II．工业上可利用“甲烷蒸气转化法生产氢气”，反应为：CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)。
已知温度、压强和水碳比[n(H2O)/ n(CH4)]对甲烷平衡含量的影响如下图：

图1（水碳比为3）                        图2（800℃）
（1）温度对该反应的反应速率和平衡移动的影响是                            。
（2）其他条件不变，请在图2中画出压强为2 MPa时，CH4平衡含量与水碳比之间关系曲线。（只要求画出大致的变化曲线）
（3）已知：在700℃，1MPa时，1mol CH4与1mol H2O在1L的密闭容器中反应，6分钟达到平衡，此时CH4的转化率为80%，求这6分钟H2的平均反应速率和该温度下反应的平衡常数是多少？（写出计算过程，结果保留小数点后一位数字。） 
III．某实验小组设计如图a所示的电池装置，正极的电极反应式为____                     ____。
工业合成氨与制备硝酸一般可连续生产，流程如下：

请回答下列问题：
（1）某科研小组研究：在其他条件不变的情况下，改变起始物氢气的物质的量，对反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ·mol-1的影响。实验结果如图所示：（图中T表示温度，n表示物质的量）

①图像中T2和T1的关系是：T2     T1(填“>”、“<”、“=”或“无法确定”)。
②比较在a、b、c三点所处的平衡状态中，N2的转化率最高的是   (填字母)。
③要使反应后氨的百分含量最大，则在起始体系中原料投料比n(H2)/n(N2)     3（填 “>”、“<”、“=”或“无法确定”）。若容器容积恒为1 L，起始状态n(H2)="3" mol，反应达到平衡时H2的转化率为60%，则此条件下(T2)，反应的平衡常数K=     。（结果保留小数点后两位）
（2）已知：N2(g)＋O2(g)2NO(g)   ΔH＝＋180.5 kJ·mol-1
2H2(g)＋O2(g)2H2O(g)    ΔH＝－483.6 kJ·mol-1
今有17 g氨气，假设其经催化氧化完全反应，生成一氧化氮气体和水蒸气，则该过程中所放出的热量为     kJ。
（3）在装置②中，NH3和O2从145℃就开始下列反应，在不同温度和催化剂条件下生成不同产物（如下图所示）：

温度较低时生成   为主，温度高于900℃时，NO产率下降的可能原因是   。
已知：2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l) ΔH＝－571.6 kJ/mol，下列叙述正确的是(    )
A．2个氢分子和1个氧分子反应生成2个水分子，放出热量571.6 kJ
B．2 mol H2(g)和1 mol O2(g)反应生成2 mol H2O(l)，吸收热量571.6 kJ
C．2 mol H2O(l)分解为2 mol H2(g)和1 mol O2(g)，吸收热量571.6 kJ
D．2 mol H2(g)和1 mol O2(g)反应生成2 mol H2O(g)，放出热量571.6 kJ
火箭推进器中盛有强还原剂液态肼（N2H4）和强氧化剂液态双氧水。当把0.4mol液态肼和0.8mol H2O2混合反应，生成氮气和水蒸气，放出256.7kJ的热量（相当于25℃、101 kPa下测得的热量）。
（1）反应的热化学方程式为                             ______________            。
（2）此反应用于火箭推进，除释放大量热和快速产生大量气体外，还有一个很大的优点是       
_______________________________________________________________________。
已知101kPa下有：H2(g)+1/2 O2(g)=H2O(g)；△H=-241.8kJ/mol。则下列说法或表达中正确的是（   ）
A．H2的燃烧热为241.8kJ/mol
B．H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)；△H<-241.8kJ/mol
C．2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)；△H>-241.8kJ/mol
D．1molH2与1/2molO2的总能量小于1molH2O(g)的总能量

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