题目内容

13．（Ⅰ）甲醇是一种新型的汽车动力燃料，工业上可通过CO和H2化合来制备甲醇． 某化学研究性学习小组模拟工业合成甲醇的反应（△H＜0），在容积固定为2L的密闭容器内充入1molCO和 2molH2，加入合适催化剂（体积可以忽略不计）后在250°C开始反应，并用压力计监测容器内压强的变化如下：
反应时间/min0510152025
压强/MPa12.610.89.58.78.48.4
（1）从反应开始到20min时，以CO表示的平均反应速率=0.0125mol/（L•min），
（2）该温度下平衡常数K=4（mol/L）-2，，若升高温度则K值减小（填“增大”、“减小”或“不变”）；
（3）下列描述中能说明上述反应已达平衡的是BC；
A．2v （H2）正=v （CH3OH）逆
B．容器内气体的平均摩尔质量保持不变
C．容器中气体的压强保持不变
D．单位时间内生成 n molCO 的同时生成 2n molH2
（Ⅱ）在450℃并有催化剂存在下，于一容积恒定的密闭容器内进行下列反应：

2SO2（g）+O2（g）?2SO3（g）△H=-190kJ•mol-1
（1）该反应500℃时的平衡常数＜450℃时的平衡常数（填“＞”、“＜”或“=”）．
（2）450℃时，在一2L密闭容器中，将二氧化硫和氧化混合，反应过程中SO2、O2、SO3物质的量变化如图，反应处于平衡状态的时间是15～20 min和25～30 min．
（3）据图判断，反应进行至20min时，曲线发生变化的原因是增大O2浓度（通入O2）；（用文字表达），10min到15min的曲线变化的原因可能是AB（填字母）．
A．加了催化剂  B．缩小容器体积   C．降低温度   D．增加SO3物质的量
（4）欲提高SO2的转化率，下列措施可行的是b．（填字母）
a．向装置中再充入N2        b．向装置中再充入O2
c．改变反应的催化剂        d．升高温度．

分析 （I）由表中数据可知，20min反应到达平衡，恒温恒容下，压强之比等于物质的量之比，则平衡时混合气体总物质的量为（1+2）mol×$\frac{8.4mol}{12.6mol}$=2mol，则：
           CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g） 物质的量减小△n=2
起始量（mol）：1      2         0
变化量（mol）：0.5    1         0.5          3-2=1
平衡量（mol）：0.5    1         0.5
（1）根据v=$\frac{△c}{△t}$计算v（CO）；
（2）根据K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（CO）×{c}^{2}（{H}_{2}）}$计算平衡常数；正反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，平衡常数减小；
（3）可逆反应到达平衡时，同种物质的正逆速率相等且保持不变，各组分的浓度、含量保持不变，由此衍生的其它一些量不变，判断平衡的物理量应随反应进行发生变化，该物理量由变化到不再变化说明到达平衡；
（Ⅱ）（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；
（2）可逆反应得到平衡时，反应各组分的物质的量不变；
（3）由图可知，20min时平衡向正反应移动，瞬间只有氧气的浓度增大；
反应向正反应进行，10min到15min反应混合物单位时间内的变化量增大，说明反应速率增大，10min改变瞬间，各物质的物质的量不变；
（4）提高二氧化硫转化率，改变条件使平衡正向进行，但不能只增大二氧化硫的浓度．

解答 解：（I）由表中数据可知，20min反应到达平衡，恒温恒容下，压强之比等于物质的量之比，则平衡时混合气体总物质的量为（1+2）mol×$\frac{8.4mol}{12.6mol}$=2mol，则：
           CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g） 物质的量减小△n=2
起始量（mol）：1       2        0
变化量（mol）：0.5     1        0.5           3-2=1
平衡量（mol）：0.5     1        0.5
（1）从反应开始到20min时，以CO表示的平均反应速率v（CO）=$\frac{\frac{0.5mol}{2L}}{20min}$=0.0125mol/（L•min），
故答案为：0.0125mol/（L•min）；
（2）该温度下平衡常数K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（CO）×{c}^{2}（{H}_{2}）}$=$\frac{\frac{0.5mol}{2L}}{\frac{0.5mol}{2L}×（\frac{1mol}{2L}）^{2}}$=4（mol/L）-2，
正反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，平衡常数减小，
故答案为：4（mol/L）-2；减小；
（3）A．应是v （H2）正=2v （CH3OH）逆时，可逆反应到达平衡，故A错误；
B．混合气体总质量不变，随反应进行混合气体总物质的量进行，容器内气体的平均摩尔质量减小，当平均摩尔质量保持不变时，说明反应到达平衡，故B正确；
C．随反应进行混合气体物质的量减小，恒温恒容下容器内压强减小，当容器中气体的压强保持不变，说明可逆反应到达平衡，故C正确；
D．单位时间内生成 n molCO 的同时生成 2n molH2，均表示逆反应速率，反应始终按该比例关系进行，故D错误，
故选：BC；
（Ⅱ）（1）2SO2（g）+O2（g）?2SO3（g）△H=-190kJ•mol-1，正反应是放热反应，升温平衡逆向进行，平衡常数减小，所以该反应500℃时的平衡常数小于该反应400℃时的平衡常数，故答案为：＜；
（2）反应混合物各物质的物质的量不变化，说明反应处于平衡状态，由图可知在15-20min和25～30 min出现平台，各组分的物质的量不变，反应处于平衡状态，故答案为：15-20min和25～30 min；
（3）由图可知，反应进行至20min时，平衡向正反应移动，瞬间只有氧气的浓度增大，应是增大O2浓度（通入O2）；
由图可知，反应向正反应进行，10min到15min反应混合物单位时间内的变化量增大，说明反应速率增大，10min改变瞬间，各物质的物质的量不变，
A．加了催化剂，增大反应速率，故A正确；
B．缩小容器体积，增大压强，增大反应速率，故B正确；
C．降低温度反应速率降低，故C错误；
D．10min改变瞬间，各物质的物质的量不变，不是增加SO3的物质的量，故D错误；
故答案为：增大O2浓度（通入O2）；AB；
（4）a．向装置中再充入N2，恒温恒容容器，总压增大，分压不变，平衡不动，故a不符合；
b．两种反应物增加一种会提高另一种的转化率，向装置中再充入O2，二氧化硫转化率增大，故b符合；
c．改变反应的催化剂，改变反应速率但不改变化学平衡，故二氧化硫转化率不变，故c不符合；
d．反应是放热反应，升高温度平衡逆向进行，二氧化硫转化率减小，故d不符合；
故答案为：b．

点评 本题考查化学平衡计算与影响因素、化学平衡状态判断、反应速率计算与影响因素、平衡常数、化学平衡图象等，注意判断平衡的物理量应随反应进行发生变化，该物理量由变化到不再变化说明到达平衡．

练习册系列答案
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3．已知25℃时有关弱酸的电离平衡常数：
弱酸化学式HSCNCH3COOHHCNH2CO3
电离平衡常数1.3×10-11.8×10-54.9×10-10K1=4.3×10-7
K2=5.6×10-11
（1）同温度下，等pH值的a．NaHCO3 b．NaCN c．Na2CO3溶液的物质的量浓度由大到小的顺序为a＞b＞c（填序号）．
（2）25℃时，将20mL 0.1mol•L-1CH3COOH溶液和20mL  0.1mol•L-1HSCN溶液分别与20mL 0.1mol•L-1NaHCO3溶液混合，实验测得产生的气体体积（V）随时间（t）的变化如图所示：反应初始阶段两种溶液产生CO2气体的速率存在明显差异的原因是：相同温度下HSCN比CH3COOH的电离平衡常数大，同浓度时电离出的氢离子浓度大，与NaHCO3溶液反应快．反应结束后所得两溶液中，c（SCN-）＞c（CH3COO-）（填“＞”、“＜”或“=”）
（3）若保持温度不变，在醋酸溶液中加入一定量氨气，下列量会变小的是b（填序号）
a．c（CH3COO-）   b．c（H+）   c．KW   d．醋酸电离平衡常数．
4．下列关于钠的说法不正确的是（　　）
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1．下列说法错误的是（　　）
A．为使水果保鲜，可在水果箱内放入高锰酸钾溶液浸泡过的硅藻土
B．PM2.5表面积大，能吸附大量的有毒、有害物质
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8．下列各离子浓度的大小比较，正确的是（　　）
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B．常温时，将等体积的盐酸和氨水混合后，pH=7，则c（NH4+）＞c（Cl-）
C．0.2mol/L Na2CO3溶液中：c（OH-）=c（HCO3-）+c（H+）+c（H2CO3）
D．0.1mol/L的NH4Cl溶液与0.05mol/L NaOH溶液等体积混合显碱性：c（Cl-）＞c（Na+）＞c（NH4+）＞c（OH-）＞c（H+）
18．工业上用Na2SO3吸收尾气中的SO2使之转化为NaHSO3，再用SO2为原料设计的原电池电解（惰性电极）NaHSO3制取H2SO4，装置如图：

（1）甲图中B与乙图D极（填C或D）相连，进行电解时乙图Z中Na+向Y中移动（填Y或W）；
（2）该电解池阴极的电极反应式2HSO3-+2e-═2SO32-+H2↑．
5．已知硫酸铅难溶于水，也难溶于硝酸，却可溶于醋酸铵溶液中，形成无色的溶液，其化学方程式是：PbSO4+2CH3COONH4═（CH3COO）2Pb+（NH4）2SO4．当醋酸铅溶液中通入H2S时，有黑色沉淀PbS和弱电解质CH3COOH生成，表示这个反应的有关离子方程式正确的是（　　）
A．Pb2++2CH3COO-+2H++S2-═PbS↓+2CH3COOH
B．Pb2++H2S═PbS↓+2H+
C．Pb2++2CH3COO-+H2S═PbS↓+2CH3COOH
D．（CH3COO）2Pb+H2S═PbS↓+2CH3COOH
2．下列说法正确的是（　　）
A．KClO3和SO3溶于水后能导电，故KClO3和SO3为电解质
B．25℃时、用醋酸溶液滴定等浓度NaOH溶液至pH=7，V醋酸＞VNaOH
C．在蒸馏水中滴加浓H2SO4，KW不变
D．NaCl 溶液和CH3COONH4溶液均显中性，两溶液中水的电离程度相同
3．亚硝酸钠是重要的防腐剂．某化学兴趣小组以碳和浓硝酸为起始原料，设计如下装置利用一氧化氮与过氧化钠反应制备亚硝酸钠．（夹持装置和A中加热装置已略，气密性已检验），

查阅资料：①HNO2为弱酸，室温下存在反应3HNO2═HNO3+2NO↑+H2O；
②在酸性溶液中，NO2-可将MnO4-还原为Mn2+且无气体生成．
③NO不与碱反应，可被酸性KMnO4溶液氧化为硝酸
实验操作：
①关闭弹簧夹，打开A中分液漏斗活塞，滴加一定量浓硝酸，加热；
②一段时间后停止加热；③从C中取少量固体，检验是否是亚硝酸钠．
（1）A中反应的化学方程式是C+4HNO3（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO2↑+4NO2↑+2H2O．
（2）B中观察的主要现象是溶液变蓝，铜片溶解，导管口有无色气体冒出，D装置的作用是除去未反应的NO，防止污染空气．
（3）检验C中产物有亚硝酸钠的操作是将生成物置于试管中，加入稀硫酸，若产生无色气体并在液面上方变为红棕色，则D中产物是亚硝酸钠．
（4）经检验C产物中亚硝酸钠含量较少．
a．甲同学认为C中产物不仅有亚硝酸钠，还有碳酸钠和氢氧化钠．
生成碳酸钠的化学方程式是2CO2+2Na2O2═2Na2CO3+O2．为排除干扰甲在B、C装置间增加装置E，E中盛放的试剂应是碱石灰（写名称）．
b．乙同学认为除上述干扰因素外，还会有空气参与反应导致产品不纯，所以在实验操作①前应增加一步操作，该操作是打开弹簧夹，通入N2一段时间．
（5）实验经改进后可制得较纯亚硝酸钠，下列关于亚硝酸钠的说法正确的是bc．
a．亚硝酸钠有咸味，可代替食盐食用    b．常温下，0.1mol/L亚硝酸钠溶液pH＞1
c.0.1mol/L亚硝酸钠溶液中存在：c（Na+）+c（H+）=c（NO2-）+c（OH-）
d.0.1mol/L亚硝酸钠溶液中存在：c（NO2-）＞c（Na+）＞c（OH-）＞c（H+）

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