题目内容
【题目】合成气的主要成分是一氧化碳和氢气，可用于合成二甲醚等清洁燃料。从天然气获得合成气过程中可能发生的反应有：
CH4(g)+H2O(g)
CO(g)+3H2(g) ΔH1=+206.1kJ/mol ①
CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) ΔH2=+247.3kJ/mol ②
请回答下列问题：
(1)在一密闭容器中进行反应①，测得CH4的物质的量浓度随反应时间的变化如图1所示。反应进行的前5min内，v(H2)=____；10min时，改变的外界条件可能是_____。
(2)如图2所示，在甲、乙两容器中分别充入等物质的量的CH4和CO2，使甲、乙两容器初始容积相等。在相同温度下发生反应②，并维持反应过程中温度不变。已知甲容器中CH4的转化率随时间变化的图像如图3所示，请在图3中画出乙容器中CH4的转化率随时间变化的图像_____。
(3)800℃时，反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的化学平衡常数K=1.0，某时刻测得该温度下的密闭容器中各物质的物质的量见下表，此时反应中正、逆反应速率的关系式是____（填序号）。
a.v(正)＞v(逆)
b.v(正)＜v(逆)
c.v(正)=v(逆)
d.无法判断
CO | H2O | CO2 | H2 |
0.5mol | 8.5mol | 2.0mol | 2.0mol |
(4)二甲醚（CH3OCH3）可由合成气（CO和H2）在一定条件下制得，写出该反应的化学方程式：____。
(5)以二甲醚、空气、氢氧化钾溶液为原料，石墨为电极构成燃料电池。该电池的负极电极反应方程式是：____。用二甲醚燃料电池为电源，用铂电极电解KCl和CuSO4的混合溶液，当电路中通过0.3mol电子的电量时，阴阳两极都产生2.8L的气体(标准状况)，若电解后溶液体积为1L，则阳极气体的成分及物质的量为：____。
【答案】0.3mol/(L·min) 升高温度或冲入水蒸气 
a 2CO+4H2→CH3OCH3+H2O（一定条件） CH3OCH3+16OH--12e-=2CO32-+11H2O O2：0.025mol、Cl2：0.10mol
【解析】
(1)反应进行的前5min内，CH4的浓度变化量为0.50mol/L，由此可求出v(H2)；10min时，改变的外界条件，2min内CH4的浓度变化量为0.25mol/L，与前一时间段进行对比，从而得出反应速率加快，由此预测可能发生改变的外界条件。
(2)因为反应CH4(g)+CO2(g)
2CO(g)+2H2(g)发生后，气体分子数增大，所以乙容器相当于甲容器减小压强，由此可确定平衡移动的方向、CH4的转化率变化及所需的时间。
(3)800℃时，反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的化学平衡常数K=1.0，利用表中数据求浓度商，并与K进行比较，从而确定平衡移动的方向，由此得出正、逆反应速率的相对大小。
(4) CO和H2在一定条件下制得CH3OCH3，由此可写出该反应的化学方程式。
(5)以二甲醚、空气、氢氧化钾溶液为原料，石墨为电极构成燃料电池。该电池的负极为二甲醚在碱性条件下失电子，转化为CO32-等。用二甲醚燃料电池为电源，用铂电极电解KCl和CuSO4的混合溶液，阳极先发生Cl-失电子生成Cl2的反应，后发生H2O失电子生成O2的反应；阴极先发生Cu2+得电子的反应，后发生H2O得电子生成H2的反应，代入数据建立方程式，即可求出结果。
(1)从图中可提取以下信息，反应进行的前5min内，CH4的浓度变化量为0.50mol/L；10min后，改变某条件，2min内CH4的浓度变化量为0.25mol/L。则反应进行的前5min内，v(CH4)=
=0.10mol/(L·min)，依据化学方程式CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)，可得出v(H2)=3v(CH4)= 0.30mol/(L·min)；与10min前进行对比，反应速率加快且平衡正向移动，所以改变的外界条件可能是升高温度或冲入水蒸气。答案为：0.30mol/(L·min)；升高温度或冲入水蒸气；
(2)我们以甲为参照，随着反应的进行，气体分子数增大，压强增大，对于恒压容器乙，相当于甲增大容积减小压强，则反应速率减慢，但平衡正向移动，CH4的转化率增大，由此可在图3中画出乙容器中CH4的转化率随时间变化的图象为
。答案为：
；
(3)由表中数据及反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)，可求出浓度商为Q=
=0.94<K，所以平衡正向移动，v(正)＞v(逆)，故选a。答案为：a；
(4) CO和H2在一定条件下制得CH3OCH3，化学方程式为2CO+4H2
CH3OCH3+H2O。答案为：2CO+4H2CH3OCH3+H2O；
(5)以二甲醚、空气、氢氧化钾溶液为原料，石墨为电极构成燃料电池。该电池的负极为二甲醚在碱性条件下失电子，转化为CO32-等，电极反应方程式是：CH3OCH3+16OH--12e-=2CO32-+11H2O。
阳极发生的反应为：2Cl--2e-span>==Cl2↑，2H2O-4e-==O2↑+4H+。n(气体)=
=0.125mol，设n(Cl2)=x，则n(O2)=0.125-x，从而得出2x+4×(0.125-x)=0.3mol，从而求出x=0.10mol，0.125-x=0.025mol，即O2：0.025mol、Cl2：0.10mol。答案为：O2：0.025mol、Cl2：0.10mol。
名校课堂系列答案
【题目】向1L含0.01molNaAlO2和
的溶液中缓慢通入二氧化碳，随
增大，先后发生三个不同的反应，当0.01mol<n(CO2)≤0.015mol时发生的反应是:2NaAlO2+CO2+3H2O=2Al(OH)3↓+Na2CO3，下列对应关系正确的是（ ）
选项 |
| 溶液中离子的物质的量浓度 |
A | 0 |
|
B | 0.01 |
|
C | 0.015 |
|
D | 0.03 |
|
A.AB.BC.CD.D
【题目】利用水钴矿(主要成分为Co2O3，含少量Fe2O3、A12O3、MnO、MgO、CaO等)制取草酸钴的工艺流程如图：
已知：①浸出液含有的阳离子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Ca2+、Mg2+、Al3+等；
②部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：
沉淀物 | Fe(OH)3 | Al(OH)3 | Co(OH)2 | Fe(OH)2 | Mn(OH)2 |
完全沉淀的pH | 3.7 | 5.2 | 9.2 | 9.6 | 9.8 |
(1)浸出过程中加入Na2SO3的目的是_____。
(2)NaClO3在反应中氯元素被还原为最低价，该反应的离子方程式为_____。
(3)加Na2CO3能使浸出液中某些金属离子转化成氢氧化物沉淀。试用离子方程式和必要的文字简述其原理：_____。
(4)萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系如图所示，在滤液II中适宜萃取的pH为_____左右。
a.2.0~2.5 b.3.0~3.5 c.4.0~4.5
(5)滤液I“除钙、镁”是将其转化为MgF2、CaF2沉淀。已知Ksp(MgF2)=7.35×10-11、Ksp(CaF2)=1.05×10-10，当加入过量NaF后，所得滤液
=____。
(6)工业上用氨水吸收废气中的SO2。已知NH3·H2O的电离平衡常数K=1.8×10-5，H2SO3的电离平衡常数K1=1.2×10-2，K2=1.3×10-8。在通废气的过程中，当恰好形成正盐时，溶液中离子浓度的大小关系为____。
【题目】将一定量纯净的氨基甲酸铵固体置于恒容的密闭真空容器中，在恒定温度下使其达到分解平衡：NH2COONH4（s） 
2NH3（g）＋CO2（g），实验测得不同温度下的平衡数据列于下表：
温度/℃ | 15 | 20 | 25 | 30 | 35 |
平衡总压强/kPa | 5.7 | 8.3 | 12.0 | 17.1 | 24.0 |
平衡气体总浓度/ 10-3mol·L－1 | 2.4 | 3.4 | 4.8 | 6.8 | 9.4 |
下列说法正确的是
A. 该反应在低温下可以自发进行
B. 当体系中气体的平均相对分子质量不变时，说明该反应达到了平衡状态
C. 恒温条件下，向容器中再充入2mol NH3和1molCO2，平衡向左移动，平衡后，NH3的浓度减小
D. 15℃时，该反应的平衡常数约为2.05×10-9
【题目】氨是化学实验室及化工生产中的重要物质，应用广泛。
（1）已知25℃时：N2(g)＋O2(g)
2NO(g) ΔH=+183 kJ/mol
2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(l) ΔH=－571.6 kJ/mol
4NH3(g)＋5O2(g)＝4NO(g)＋6H2O(l) ΔH=－1164.4 kJ/mol
则N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH=______kJ/mol
（2）在恒温恒容密闭容器中进行合成氨反应，起始投料时各物质浓度如下表：
N2 | H2 | NH3 | |
投料Ⅰ | 1.0 mol/L | 3.0 mol /L | 0 |
投料Ⅱ | 0.5 mol/L | 1.5 mol/L | 1.0 mol/L |
①按投料Ⅰ进行反应，测得达到化学平衡状态时H2的转化率为40%，则该温度下合成氨反应的平衡常数表达式为_______。
②按投料Ⅱ进行反应，起始时反应进行的方向为________（填“正向”或“逆向”）。
③若升高温度，则合成氨反应的化学平衡常数________（填“变大”、“变小”或“不变”）。
④L（L1、L2）、X可分别代表压强或温度。下图表示L一定时，合成氨反应中H2(g)的平衡转化率随X的变化关系。
ⅰ X代表的物理量是______。
ⅱ 判断L1、L2的大小关系，并简述理由______。
（3）电化学气敏传感器可用于监测环境中NH3的含量，其工作原理示意图如下：
①电极b上发生的是______反应（填“氧化”或“还原”）。
②写出电极a的电极反应式_________。