题目内容

12．甲醇是一种可再生能源，具有开发和应用的广阔前景，工业上一般可采用如下反应来合成甲醇（于固定容器中进行）：2H2（g）+CO（g）═CH3OH（g）．
（1）判断反应达到平衡状态的依据是cd（填序号）．
a．生成CH3OH的速率与消耗CO的速率相等   b．混合气体的密度不变
c．混合气体的平均相对分子质量不变      d．CH3OH、CO、H2的浓度都不再发生变化
（2）下表所列数据是该反应在不同温度下的化学平衡常数（K）
温度250℃300℃350℃
K2.0410.2700.012
①该反应的平衡常数表达式K=$\frac{c（CH{\;}_{3}OH）}{c（CO）c{\;}^{2}（H{\;}_{2}）}$，△H＜0（填“＞”、“＜”或“=”）．
②要提高CO的转化率，可以采取的措施是df（填序号）．
a．升温 b．加入催化剂  c．增加CO的浓度  d．加入H2加压 e．加入惰性气体加压  f．分离出甲醇
（3）如图表示在温度分别为T1、T2时，平衡体系中H2的体积分数随压强变化曲线，A、C两点的反应速率A＜C（填“＞”、“=”或“＜”，下同），A、C两点的化学平衡常数A=C，由状态B到状态A，可采用升温的方法（填“升温”或“降温”）．
（4）已知在常温常压下：
①2CH3OH（l）+3O2（g）═2CO2（g）+4H2O（g）△H=-akJ•mol-1；②2CO（g）+O2（g）═2CO2（g）△H=-bkJ•mol-1；③H2O（g）═H2O（l）△H=-ckJ•mol-1．写出1摩尔液态CH3OH不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式CH3OH（l）+O2（g）═CO（g）+2H2O（l）△H=$\frac{b-a-4c}{2}$kJ•mol-1．

分析 （1）化学反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度不再改变，由此衍生的一些物理量不变，以此进行判断；
（2）①依据化学方程式和平衡常数概念书写，依据平衡常数随温度变化判断反应能量变化；
②要提高CO的转化率，一般使平衡正向移动即可，但增加CO的浓度平衡虽然正向移动，但CO的转化率减小，据此分析；
（3）根据压强越大反应速率越大判断；化学平衡常数仅与温度有关；由状态B到状态A，可采用升温的方法；
（4）已知：
①2CH3OH（l）+3O2（g）═2CO2+4H2O（g）△H=-a kJ•mol-1
②2CO（g）+O2（g）═2CO2（g）△H=-b kJ•mol-1
③H2O（g）═H2O（l）△H=-c kJ•mol-1
据盖斯定律，（①-②+4×③）÷2计算．

解答 解：（1）a．生成CH3OH的速率与消耗CO的速率相等，都是指正反应方向，则不能说明达到平衡状态，故错误；
b．反应前后体积不变，混合气体质量不变，所以密度不变不能说明反应达到平衡状态，故错误；
c．反应前后气体的物质的量不等，混合气体质量不变，所以平均相对分子质量不变说明正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故正确；
d．CH3OH、CO、H2的浓度都不再发生变化，说明正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故正确；
故答案为：c d；
（2）①K=$\frac{c（CH{\;}_{3}OH）}{c（CO）c{\;}^{2}（H{\;}_{2}）}$由表中数据可知温度升高，K值减小，说明平衡向逆反应方向移动，逆反应为吸热反应，正反应即为放热反应△H＜0，
故答案为：$\frac{c（CH{\;}_{3}OH）}{c（CO）c{\;}^{2}（H{\;}_{2}）}$；＜；
②a．升温平衡逆向移动，则CO的转化率减小，故错误；
 b．加入催化剂平衡不移动，则CO的转化率不变，故错误；
 c．增加CO的浓度，平衡虽然正向移动，但CO的转化率减小，故错误；
  d．加入H2加压，平衡正向移动，CO的转化率提高，故正确；
 e．加入惰性气体加压，平衡不移动，则CO的转化率不变，故错误；
  f．分离出甲醇，平衡正向移动，CO的转化率提高，故正确；
故选：d f；
（3）因为压强越大反应速率越大，所以A、C两点的反应速率A＜C；化学平衡常数仅与温度有关，所以A、C两点的化学平衡常数A=C；由状态B到状态A，可采用升温的方法，故答案为：＜；=；升温；
（4）已知：
①2CH3OH（l）+3O2（g）═2CO2+4H2O（g）△H=-a kJ•mol-1
②2CO（g）+O2（g）═2CO2（g）△H=-b kJ•mol-1
③H2O（g）═H2O（l）△H=-c kJ•mol-1
据盖斯定律，（①-②+4×③）÷2得：CH3OH（l）+O2（g）═CO（g）+2H2O（l）△H=$\frac{b-a-4c}{2}$kJ•mol-1，故答案为：CH3OH（l）+O2（g）═CO（g）+2H2O（l）△H=$\frac{b-a-4c}{2}$kJ•mol-1．

点评 本题考查了平衡状态的判断，平衡常数，平衡移动原理分析应用以及盖斯定律的应用等，掌握基础是关键，题目难度中等．

练习册系列答案
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2．合成氨尿素工业生产过程中涉及到的物质转化过程如图所示．

（1）天然气在高温、催化剂作用下与水蒸气反应生成 H2和 CO 的化学化学方程式为CH4+H2O$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CO+3H2；
（2）图1为合成氨反应在不同温度和压强、使用相同催化剂条件下，初始时氮气、氢气的体积比为1：3时，平衡混合物中氨的体积分数．

①若分别用υA（NH3）和υB （NH3）表示从反应开始至达平衡状态A、B时的化学反应速率，则υA（NH3）＜ υB （NH3）（填“＞”、“＜”或“=”）．
②在相同温度、当压强由p1变为p3时，合成氨反应的化学平衡常数不变．（填“变大”、“变小”或“不变”）．
（3）NH3（g） 与CO2（g） 经过两步反应生成尿素，两步反应的能量变化示意图如图2：
NH3（g） 与CO2（g） 反应生成尿素的热化学方程式为2NH3（g）+CO2（g）═CO（NH2）2（s）+H2O（l）△H=-134 kJ/mol
人工肾脏可采用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素，原理如图3所示．阳极室中发生的反应依次为2Cl--2e-=Cl2↑、CO（NH2）2+3Cl2+H2O=N2+CO2+6HCl．
（4）运输氨时，不能使用铜及其合金制造的管道阀门．因为在潮湿的环境中，金属铜在有NH3存在时能被空气中的 O2氧化，生成  Cu（NH3）42+，该反应的离子方程式为2Cu+8NH3+O2+2H2O═2Cu（NH3）42++4OH-．
3．某溶液含有Ba2+、Cu2+、Ag+，现用NaOH溶液、盐酸和Na2SO4溶液将这三种离子逐一沉淀分离．其流程图如图（写出最佳答案）：
（1）所加试剂的化学式：AHCl、CNaOH
（2）生成沉淀3的离子方程式Cu2++2OH-=Cu（OH）2↓．
20．人体内的铁元素以Fe2+和Fe3+的形式存在．正二价铁离子易被吸收，给贫血者补充铁时，应给予含Fe2+的亚铁盐，如硫酸亚铁．服用维生素C，可使食物中的Fe3+还原成Fe2+，有利于人体吸收．“服用维生素C，可使食物中的Fe3+还原成Fe2+”这句话说明维生素C在这一反应中起的作用还原剂．
7．将等物质的量的A、B混合于2L密闭容器中，发生如下反应3A（g）+B（g）?xC（g）+2D（g），经5min后测得D的浓度为0.5mol•L-1，c（A）：c（B）=3：5，用C的浓度变化表示的平均反应速率为0.1mol•L-1•min-1．下列有关结论正确的是（　　）
A．x的值为1B．v（B）=0.2mol•L-1•min-1
C．反应开始前A的物质的量为3molD．5min时A的浓度为0.2mol•L-1
17．已知X+、Y2+、Z-、W2-四种离子具有相同的电子层结构．下列关于X、Y、Z、W四种元素的描述，不正确的是（　　）
A．金属性：X＞Y，还原性：Z-＞W2-B．原子半径：X＞Y＞W＞Z
C．离子半径：Y2+＜X+＜Z-＜W2-D．原子序数：Y＞X＞Z＞W
4．A、B、C、D、E、F六种物质的转化关系如图所示（反应条件和部分产物未标出） 
（1）若A为短周期金属单质，D为短周期非金  属单质，且所含元素的原子序数A是D的2倍，所含元素的原子最外层电子数D是A的2倍，F的浓溶液与A、D反应都有红棕色气体生成，则物质C中所含化学键类型为离子键，写出反应④的化学方程式C+4HNO3（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO2+4NO2↑+2H2O．
（2）若A为常见的金属单质，D、F是气态单质，反应①在水溶液中进行，则反应②（在水溶液中进行）的离子方程式是Cl2+2Fe2+=2Cl-+2Fe3+，检验E物质中阳离子的操作和现象在试液中滴加KSCN溶液，若溶液呈血红色，则含有铁离子，否则不含有铁离子，A单质与1mol/L稀硝酸160mL恰好反应，最多消耗A单质3.36 g．
（3）若A、D、F都是短周期非金属元素单质，且A、D所含元素同主族，A、F所含元素同周期，则反应①的化学方程式为2C+SiO2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Si+2CO↑，写出D单质的一种用途作半导体材料．
1．工业上制备纯Si反应的热化学方程式如下：SiCl4（g）+2H2（g）?Si（s）+4HCl（g）△H=+QkJ/mol （Q＞0），下列说法正确的是（　　）
A．若反应开始时SiCl4为1mol，则达平衡时，吸收热量为QkJ
B．当反应吸收热量为0.025QkJ时，生成的HCl通入100mL 1mol/LNaOH恰好反应
C．达平衡后，减小Si的量，有利于平衡正向移动
D．达平衡后，增大压强，可提高SiCl4的转化率
2．某状况下a L氨气（此时气体摩尔体积为Vm）溶解在一定量的水中形成b mL氨水溶液，所得溶液的密度为ρ g/mL，则该氨水中氨气的物质的量浓度可表示为$\frac{1000a}{b{V}_{m}}$ mol/L．

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