2．碳和氮的化合物与人类生产.生活密切相关．(1)C.CO.CO2在实际生产中有如下应用:a．2C+SiO2$\frac{\underline{\;高温\;}}{电炉}$Si+2CO b.3C——青夏教育精英家教网—

2．碳和氮的化合物与人类生产、生活密切相关．
（1）C、CO、CO₂在实际生产中有如下应用：
a．2C+SiO₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{电炉}$Si+2CO
b.3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂
c．C+H₂O$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CO+H₂
d．CO₂+CH₄$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$CH₃COOH
上述反应中，理论原子利用率最高的是d．可用碳酸钾溶液吸收b中生成的CO₂，常温下，pH=10的碳酸钾溶液中水电离的OH^-的物质的量浓度为1×10^-4 mol•L^-1，常温下，0.1mol•L^-1KHCO₃溶液的pH＞8，则溶液中c（H₂CO₃）＞c（CO₃^2-）（填“＞”、“=”或“＜”）．
（2）有机物加氢反应中镍是常用的催化剂．但H₂中一般含有微量CO会使催化剂镍中毒，在反应过程中消除CO的理想做法是投入少量SO₂，查得资料如图1：

则：SO₂（g）+2CO（g）=S（s）+2CO₂（g）△H=-270kJ/mol．

（3）已知N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-94.4kJ•mol^-1，恒容时，体系中各物质浓度随时间变化的曲线如图2所示，各时间段最终均达平衡状态．
①在2L容器中发生反应，时段Ⅰ放出的热量为94.4kJ．
②25min时采取的某种措施是将NH₃从反应体系中分离出去．
③时段Ⅲ条件下反应的平衡常数为2.37．（保留3位有数字）
（4）电化学降解N的原理如图3所示．电源正极为A（填“A”或“B”），阴极反应式为2NO₃^-+12H⁺+10e^-=N₂↑+6H₂O．

1．Ⅰ工业制硫酸时，利用接触氧化反应将SO ₂转化为SO₃是一个关键步骤．
（1）某温度下，2SO₂（g）+O ₂（g）═2SO₃（g）△H=-197kJ/mol．开始时在10L的密闭容器中加入8.0mol SO₂（g）和20.0mol O ₂（g），当反应达到平衡时共放出394kJ的热量，该温度下的平衡常数K=0.56（mol/L）^-1（保留两位有效数字），若升高温度时，K将减小（填“增大、减小或不变”）．
（2）若体积不变的条件下，下列措施中有利于提高SO₂的转化率条件是AC（填字母）．
A．通入氧气 B．移出氧气 C．增大压强 D．减小压强 E．加入催化剂
（3）根据下表提供的不同条件下SO₂的转化率（%）的数据，试选择该反应的适宜条件（以V₂O₅作催化剂）温度450℃；压强1×10⁵Pa．

压强温度	1×10⁵Pa	5×10⁵Pa	10×10⁵Pa	50×10⁵Pa	100×10⁵Pa
450℃	97.5	98.9	99.2	99.6	99.7
500℃	85.6	92.9	94.9	97.7	98.3

（4）能判断该反应达到平衡状态的依据是ACF
A．容器的压强不变                      B．混合气体的密度不变
C．混合气体中SO ₃的浓度不变           D．c（SO ₂）=c（SO ₃）
E．v 正（SO ₂）=v 正（SO ₃）            F．v 正（SO ₃）=2v 逆（O ₂）
Ⅱ研究化学反应原理对于生产生活是很有意义的．
（1）在0.10mol•L^-1硫酸铜溶液中加入氢氧化钠稀溶液充分搅拌，有浅蓝色氢氧化铜沉淀生成，当溶液的pH=8时，c（Cu²⁺）=2.2×10^-8mol•L^-1（Ksp[Cu（OH）₂]=2.2×10^-20）．
（2）若在0.1mol•L^-1硫酸铜溶液中通入H₂S气体，使Cu²⁺完全沉淀为CuS，此时溶液中的H⁺浓度是0.2mol•L^-1．

20．甲醇是有机化工原料和优质燃料，主要应用于精细化工、塑料等领域，也是农药、医药的重要原料之一．回答下列问题：
（1）工业上可用CO₂ 和H₂反应合成甲醇．已知25℃、101kPa 下：
H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（g）△H1=-242kJ/mol
CH₃OH（g）+$\frac{3}{2}$O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（g）△H₂=-676kJ/mol
①写出CO₂与H₂反应生成CH₃OH（g）与H₂O（g）的热化学方程式CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-50 kJ/mol．下列表示该反应的能量变化的示意图中正确的是a（填字母代号）．

②合成甲醇所需的H₂可由下列反应制取：H₂O（g）+CO（g）?H₂（g）+CO₂（g）．某温度下该反应的平衡常数K=1．若起始时c（CO）=1mol/L，c（H₂O）=2mol/L，则达到平衡时H₂O的转化率为33.3%．
（2）CO和H₂反应也能合成甲醇：CO（g）+2H₂（g）?CH₂OH（g）△H=-90.1kJ/mol．在250℃下，将一定量的CO和H₂投入10L的恒容密闭容器中，各物质的浓度（mol/L）变化如表所示（前6min没有改变条件）：

	2min	4min	6min	8min	…
CO	0.07	0.06	0.06	0.05	…
H₂	x	0.12	0.12	0.2	…
CH₃OH	0.03	0.04	0.04	0.05	…

①x=0.14，250℃时该反应的平衡常数K=46.3．
②若6～8min时只改变了一个条件，则改变的条件是加入1mol氢气，第8min时，该反应是否达到平衡状态？不是（填“是”或“不是”）．
（3）甲醇在原电池上的使用，提高了燃料的利用效率，达到节能减排的目的．若用熔融的Na₂CO₃使作电解质、氧气作助燃剂组成的燃料电池，写出负极的电极反应式：2CH₃OH-12e^-+6CO₃^2-=8CO₂+4H₂O．

19．

在2L容器中有3种物质进行反应，X、Y、Z的物质的量随时间的变化曲线如图所示，反应在t时刻达到平衡．
（1）该反应的化学方程式是2X?3Y+Z
（2）根据化学反应2A（g）+5B （g）?4C（g），填写下表中的空白

	A	B	C
反应开始时浓度（mol/L）		4.8	0
2min后的浓度（mol/L）	1.2		0.8
2min内的浓度的变化（mol/L）	0.4
化学学反应速率[mol/（L•min）]		0.5

18．氮氧化物是大气污染物之一，可形成光化学烟雾、酸雨等．

（1）在一密闭容器中发生反应2NO₂（g）?2NO（g）+O₂（g），反应过程中NO₂浓度随时间的变化情况如图所示．请回答：
①依曲线A，反应在前3min内氧气的平均反应速率为0.0175mol/（L．min）．
②若曲线A、B分别表示的是该反应在某不同条件下的反应情况，则此条件是温度（填“浓度”、“压强”、“温度”或“催化剂”）．
③曲线A、B分别对应的反应平衡常数的大小关系是K_A＜K_B（填“＞”、“＜”或“=”）．
（2）一定温度下，某密闭容器中N₂O₅可发生下列反应：
2N₂O₅（g）?4NO₂（g）+O₂（g） I
2NO₂（g）?2NO（g）+O₂（g）Ⅱ
则反应I的平衡常数表达式为K=$\frac{{c}^{4}（N{O}_{2}）．c（{O}_{2}）}{{c}^{2}（{N}_{2}{O}_{5}）}$，若达平衡时，c（ NO₂）=0.4mol•L^-1，c（O₂）=1.3mol•L^-1，则反应Ⅱ中NO₂的转化率为$\frac{6}{7}$，N₂O₅（g）的起始浓度应不低于1.4mol•L^-1．
（3）将a mL NO、b mL NO₂、x mLO₂混合于同一试管里，将试管口倒插入水中，充分反应后
试管内气体可全部消失，则用a、b表示的x为a
a.$\frac{（a+b）}{2}$ b.$\frac{（2a+b）}{3}$ c.$\frac{（3a+b）}{4}$ d.$\frac{（4a+b）}{5}$
（4）用甲烷在一定条件下可消除氮氧化物的污染，写出CH₄消除NO₂的反应方程式2NO₂+CH₄═N₂+CO₂+2H₂O．

17．天然气是一种重要的清洁能源和化工原料．
（1）天然气的主要成分为CH₄（含H₂S、CO₂、N₂等杂质）．用氨水作吸收液可处理H₂S杂质，流程如下：

①写出NH₃的电子式

．
②写出吸收液再生的化学方程式2NH₄HS+O₂=2NH₃•H₂O+2S↓．
（2）用CH₄还原氮氧化物可消除氮氧化物的污染．
已知：

写出CH₄还原NO的热化学方程式CH₄（g）+4NO（g）=2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-1250.3kJ•mol^-1．
（3）天然气的一个重要用途是制取H₂，其原理为：CO₂（g）+CH₄（g）?2CO（g）+2H₂（g）
在密闭容器中通入物质的量浓度均为1mol/L的CH₄与CO₂，在一定条件下发生反应，测得CH₄的平衡转化率
与温度及压强的关系如图1所示．
①压强P₁小于P₂（填“大于”或“小于”），理由该反应减小压强，平衡正向移动，由图可知，温度一定时，P₁点CH₄的转化率较大，所以P₁＜P₂．
②计算1050℃时该反应的化学平衡常数81．
（4）图2是CO₂电催化还原为CH₄的工作原理示意图

写出铜电极表面的电极反应式CO₂+8e^-+8H⁺=CH₄+2H₂O．

16．

氨、烧碱在工农业生产和工业废水处理中具有广泛用途．回答下列问题：
（1）工业上制取硝酸的第一步是以氨和空气为原料，用铂一铑合金网为催化剂，在氧化炉中（温度为800℃）进行氨催化氧化反应．该反应的氧化产物为一氧化氮（填名称）．
（2）某工业废水中含有Mg²⁺、Cu²⁺等离子．取一定量的该工业废水，向其中滴加烧碱溶液，当Mg（OH）₂开始沉淀时，溶液中$\frac{{c（C{U^{2+}}）}}{{c（M{g^{2+}}）}}$为1.2×10^-9．已知K_sp[Mg（OH）₂]=1.8×10^-11，K_sp[Cu（OH）₂]=2.2×10^-20．
（3）已知反应N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）的△H=-92.2kJ•mol^-1，1mol^-1N₂（g），1molH₂（g）分子中化学键断裂时分别需要吸收944.6Kj、436Kj的能量，则1molNH₃（g）分子中化学键断裂时需吸收的能量为1172.4Kj．
（4）Fritz Haber 研究了下列反应：N₂（g）+3h₂?2NH₃（g）
在500℃、20MPa时，将N₂和H₂通入到体积为2L的密闭容器中，反应过程中各种物质的物质的量变化如图所示：
①在0～10min内，平均反应速率υ（NH₃）=0.005mol/（L．min）
②在10～20min内，各物质浓度变化的原因可能是加了催化剂（填“加了催化剂”或“降低温度”），其判断理由是10-20min内，N₂、H₂、NH₃的物质的量变化大于0-10min内的变化程度，后10min的平均反应速率大于钱10min内的平均反应速率，缩小体积相当于增大压强，应该反应物的速率增加倍数大，降低温度，应该反应速率减小，增加NH₃物质的量，逆反应速率增加的倍数大，故只有使用催化剂符合
③温度和密闭容器的容积一定时，当容器内的总压强不再随时间而变化，反应是否达到了化学平衡状态？是（填“是”或“否”）其判断理由是反应为气体体积减小的反应，反应前后气体体积发生变化，温度和密闭容器的容积一定时，压强之比等于气体物质的量之比，压强不变说明反应达到平衡状态
④500℃时，该反应的平衡常数K的计算式为$\frac{（\frac{0.3mol}{2L}）^{2}}{\frac{0.25mol}{2L}×（\frac{0.15mol}{2L}）^{3}}$（不需要算出结果，）NH₃的体积分数是42.86%（保留两位小数）

15．二甲醚（CH₃OCH₃）在未来可能替代柴油和液化石油气作为洁净燃料使用．工业上以CO和H₂为原料生产CH₃OCH₃．工业制备二甲醚在催化反应室中（压力2.0～10.0Mpa，温度230℃～280℃）进行下列反应：
①CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H₁=-90.7kJ•mol^-1
②2CH₃OH（g）?CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H₂=-23.5k1•mol^-1
③CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H₃=-41.2kJ•mol^-1
（1）催化反应室中总反应的热化学方程式为3CO（g）+3H₂（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）△H=-246.1kJ•mol^-1．
830℃时反应③的K=1.0，则在催化反应室中反应③的K＞1.0（填“＞”、“＜”或“=”）．
（2）在某温度下，若反应①的起始浓度分别为：c（CO）=1mol/L、c（H₂）=2.4mol/L，5min后达到平衡、CO的转化率为50%，则5min内CO的平均反应速率为0.1mol/（L•min）．
（3）反应②2CH₃OH（g）═CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）在某温度下的平衡常数为400．此温度下，在密闭容器中加入CH₃OH，反应到某时刻测得各组分的浓度如下：

物质	CH₃OH	CH₃OCH₃	H₂O
浓度/（mol•L^-1）	0.64	0.50	0.50

①比较此时正、逆反应速率的大小：υ（正）＞υ（逆）（填“＞”、“＜”或“=”）．
②若加入CH₃OH后，经10min反应达到平衡，此时c（CH₃OH）=0.04mol•L^-1．
（4）“二甲醚燃料电池”是一种绿色电源，其中工作原理如图所示．

①该电池a电极上发生的电极反应式CH₃OCH₃+3H₂O-12e^-=2CO₂+12H⁺．
②如果用该电池作为电解装置，当有23g二甲醚发生反应时，则理论上提供的电量表达式为0.5mol×12×1.6×10^-19C×6.02×10²³
mol^-1C （1个电子的电量为1.6×10^-19C）．

14．碳的氧化物在工业上有着广泛的应用，如CO和H2可以合成甲醇，CO₂和NH₃可以合成尿素．
Ⅰ．若在20L的密闭容器中按物质的量之比1：2充入CO和H₂，发生反应：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）．测得平衡时CO的转化率随温度及压强的变化如图1所示．p2、195℃时，n（H₂）随时间的变化如表所示．

t/min	0	1	3	5
n（H₂）/mol	8	5	4	4

（1）p2、195℃时，0～1min内，v（H₂）=0.15mol•L^-1•min^-1．
（2）你认为p₁＜p₂；p₂、195℃时，B点，v（正）＜v（逆）（填“＜”“＞”或“=”）．
（3）p₂、195℃时，该反应的化学平衡常数为25．
Ⅱ．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：

（1）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=-134kJ•mol^-1．
（2）工业上合成尿素时，既能加快反应速率，又能提高原料利用率的措施有D（填序号）．
A．升高温度 B．加入催化剂
C．将尿素及时分离出去 D．增大反应体系的压强．

13．为了提高煤的利用率，人们先把煤转化为CO和H₂，再将它们转化为甲醇，某实验人员在一定温度下的密闭容器中，充入一定量的H₂和CO，发生反应：2H₂（g）+CO（g）$\stackrel{催化}{→}$CH₃OH（g），测定的部分实验数据如下：

t/s	0	500s	1 000s
c（H₂）/（mol•L^-1）	5.00	3.52	2.48
c（CO）/（mol•L^-1）	2.50

（1）在500s内用H₂表示的化学反应速率为0.00296mol•L^-1•s^-1．
（2）在1 000 s内用CO表示的化学反应速率是0.00126mol•L^-1•s^-1，1 000s时H₂的转化率是50.4%．
（3）在500s时生成的甲醇的浓度是0.74mol•L^-1．

0 160280 160288 160294 160298 160304 160306 160310 160316 160318 160324 160330 160334 160336 160340 160346 160348 160354 160358 160360 160364 160366 160370 160372 160374 160375 160376 160378 160379 160380 160382 160384 160388 160390 160394 160396 160400 160406 160408 160414 160418 160420 160424 160430 160436 160438 160444 160448 160450 160456 160460 160466 160474 203614

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