11.随着科技的进步,合理利用资源、保护环境成为当今社会关注的焦点.甲胺铅碘(CH3NH3PbI3)用作全固态钙钛矿敏化太阳能电池的敏化剂,可由CH3NH2、PbI2及HI为原料合成,回答下列问题:
(1)制取甲胺的反应为CH3OH(g)+NH3(g)?CH3NH2(g)+H2O(g)△H.已知该反应中相关化学键的键能数据如下:
则该反应的△H=-12kJ•mol-1
(2)上述反应中所需甲醇工业上利用水煤气合成,反应为CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H<0.在一定条件下,将l mol CO和2mol H2通入密闭容器中进行反应,当改变某一外界条件(温度或压强)时,CH3OH的体积分数φ(CH3OH)变化趋势如图所示:

①平衡时,M点CH3OH的体积分数为10%,则CO的转化率为25%.
②X轴上a点的数值比b点小(填“大”或“小”).某同学认为上图中Y轴表示温度,你认为他判断的理由是随着Y值的增加,CH3OH的体积分数φ(CH3OH)减小,平衡逆向移动,故Y表示温度.
(3)实验室可由四氧化三铅和氢碘酸反应制备难溶的PbI2,则每生成3mol PbI2的反应中,转移电子的物质的量为2mol
(4)常温下,PbI2饱和溶液(呈黄色)中c(Pb2+)=1.0×10-3 mol•L-1,则Ksp(PbI2)=4×10-9;已知Ksp(PbCl2)=1.6×10-5,则转化反应PbCl2(s)+2I-(aq)?PbI2(s)+2Cl-(aq)的平衡常数K=4000
(5)分解HI曲线和液相法制备HI反应曲线分别如图1和图2所示:

①反应H2(g)+I2(g)?2HI(g) 的△H小于(填大于或小于)0.
②将二氧化硫通入碘水中会发生反应:SO2+I2+2H2O?3H++HSO4+2I-,I2+I-?I3-,
图2中曲线a、b分别代表的微粒是H+、I3-(填微粒符号);由图2 知要提高碘的还原率,除控制温度外,还可以采取的措施是减小$\frac{n({I}_{2})}{n(S{O}_{2})}$的投料比.
(1)制取甲胺的反应为CH3OH(g)+NH3(g)?CH3NH2(g)+H2O(g)△H.已知该反应中相关化学键的键能数据如下:
| 共价键 | C-O | H-O | N-H | C-N |
| 键能/kJ•mol-1 | 351 | 463 | 393 | 293 |
(2)上述反应中所需甲醇工业上利用水煤气合成,反应为CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H<0.在一定条件下,将l mol CO和2mol H2通入密闭容器中进行反应,当改变某一外界条件(温度或压强)时,CH3OH的体积分数φ(CH3OH)变化趋势如图所示:
①平衡时,M点CH3OH的体积分数为10%,则CO的转化率为25%.
②X轴上a点的数值比b点小(填“大”或“小”).某同学认为上图中Y轴表示温度,你认为他判断的理由是随着Y值的增加,CH3OH的体积分数φ(CH3OH)减小,平衡逆向移动,故Y表示温度.
(3)实验室可由四氧化三铅和氢碘酸反应制备难溶的PbI2,则每生成3mol PbI2的反应中,转移电子的物质的量为2mol
(4)常温下,PbI2饱和溶液(呈黄色)中c(Pb2+)=1.0×10-3 mol•L-1,则Ksp(PbI2)=4×10-9;已知Ksp(PbCl2)=1.6×10-5,则转化反应PbCl2(s)+2I-(aq)?PbI2(s)+2Cl-(aq)的平衡常数K=4000
(5)分解HI曲线和液相法制备HI反应曲线分别如图1和图2所示:
①反应H2(g)+I2(g)?2HI(g) 的△H小于(填大于或小于)0.
②将二氧化硫通入碘水中会发生反应:SO2+I2+2H2O?3H++HSO4+2I-,I2+I-?I3-,
图2中曲线a、b分别代表的微粒是H+、I3-(填微粒符号);由图2 知要提高碘的还原率,除控制温度外,还可以采取的措施是减小$\frac{n({I}_{2})}{n(S{O}_{2})}$的投料比.
10.运用化学反应原理研究氮、硫单质及其化合物的性质是一个重要的课题.回答下列问题:
(1)恒容密闭窗口中,工业固氮反应N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)的化学平衡常数K和温度的关系如表所示:
①从上表演列出数据分析,该反应为放热(填“吸热”或“放热”)反应
②有关工业合成氨的研究成果,曾于1918年、1931年、2007年三次荣膺诺贝尔化学奖.
下列关于合成氨反应描述的图象中,不正确的是C(填序号).

③400℃时,测得某时刻氨气、氮气、氢气物质的量浓度分别为3mol•L-1、2mol•L-1、1mol•L-1,则该反应的v正<v逆(填“>”、“<”或“=”)
(2)近年来,科学家又提出在常温、常压、催化剂等条件下合成氨的新思路,反应原理为:2N2(g)+6H2O(g)?4NH3(g)+3O2(g),则其反应热△H=+1530kJ•mol-1.[已知:N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H=-92.4kJ•mol-1,2H2(g)+O2(g)?2H2O(1)△H=-571.6kJ•mol-1]
(3)联氨(N2H4)、二氧化氮(NO2)可与KOH溶液构成碱性燃料电池,其电池反应原理为2N2H4+2NO2═3N2+4H2O,则负极的电极反应式为N2H4-4e-+4OH-=N2+4H2O.
(4)25℃时,将pH=3的盐酸和pH=11的氨水等体积混合后,溶液中的离子浓度由大到小的顺序为c(NH4+)>c(Cl-)>c(OH-)>c(H+).
(5)若将等物质的量的SO2与NH3溶于水充分反应,所得溶液中c(H+)-c(OH-)=c(HSO3-)+2c(SO32-)-c(NH4+)(填表达式).(已知:H2SO3的Ka1=1.7×10-2mol•L-1,Ka2=6.0×10-8mol•L-1;NH3•H2O的Kb=1.8×10-5mol•L-1)
(1)恒容密闭窗口中,工业固氮反应N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)的化学平衡常数K和温度的关系如表所示:
| 温度/℃ | 25 | 200 | 300 | 400 | 500 |
| K | 5×108 | 1.0 | 0.86 | 0.507 | 0.152 |
②有关工业合成氨的研究成果,曾于1918年、1931年、2007年三次荣膺诺贝尔化学奖.
下列关于合成氨反应描述的图象中,不正确的是C(填序号).
③400℃时,测得某时刻氨气、氮气、氢气物质的量浓度分别为3mol•L-1、2mol•L-1、1mol•L-1,则该反应的v正<v逆(填“>”、“<”或“=”)
(2)近年来,科学家又提出在常温、常压、催化剂等条件下合成氨的新思路,反应原理为:2N2(g)+6H2O(g)?4NH3(g)+3O2(g),则其反应热△H=+1530kJ•mol-1.[已知:N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H=-92.4kJ•mol-1,2H2(g)+O2(g)?2H2O(1)△H=-571.6kJ•mol-1]
(3)联氨(N2H4)、二氧化氮(NO2)可与KOH溶液构成碱性燃料电池,其电池反应原理为2N2H4+2NO2═3N2+4H2O,则负极的电极反应式为N2H4-4e-+4OH-=N2+4H2O.
(4)25℃时,将pH=3的盐酸和pH=11的氨水等体积混合后,溶液中的离子浓度由大到小的顺序为c(NH4+)>c(Cl-)>c(OH-)>c(H+).
(5)若将等物质的量的SO2与NH3溶于水充分反应,所得溶液中c(H+)-c(OH-)=c(HSO3-)+2c(SO32-)-c(NH4+)(填表达式).(已知:H2SO3的Ka1=1.7×10-2mol•L-1,Ka2=6.0×10-8mol•L-1;NH3•H2O的Kb=1.8×10-5mol•L-1)
8.CO2和CH4是两种重要的温室气体,通过CH4和CO2反应制造更高价值化学品是目前的研究目标.
(1)250℃时,以镍合金为催化剂,向4L容器中通入6mol CO2、6mol CH4,发生如下反应:CO2(g)+CH4(g)?2CO(g)+2H2(g).平衡体系中各组分体积分数如表:
①此温度下该反应的平衡常数K=64.
②已知:CH4(g)+2O2(g)═CO2(g)+2H2O(g)△H=-890.3kJ•mol-1
CO(g)+H2O (g)═CO2(g)+H2 (g)△H=+2.8kJ•mol-1
2CO(g)+O2(g)═2CO2(g)△H=-566.0kJ•mol-1
反应CO2(g)+CH4(g)?2CO(g)+2H2(g)的△H=+247.3kJ•mol-1
(2)以二氧化钛表面覆盖Cu2Al2O4为催化剂,可以将CO2和CH4直接转化成乙酸.
①在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率如图1所示.250~300℃时,温度升高而乙酸的生成速率降低的原因是温度超过250℃时,催化剂的催化效率降低.

②为了提高该反应中CH4的转化率,可以采取的措施是增大反应压强、增大CO2的浓度.
③将Cu2Al2O4溶解在稀硝酸中的离子方程式为3Cu2Al2O4+32H++2NO3-=6Cu2++6Al3++2NO↑+16H2O.
(3)Li2O、Na2O、MgO均能吸收CO2.①如果寻找吸收CO2的其他物质,下列建议合理的是ab.
a.可在碱性氧化物中寻找
b.可在ⅠA、ⅡA族元素形成的氧化物中寻找
c.可在具有强氧化性的物质中寻找
②Li2O吸收CO2后,产物用于合成Li4SiO4,Li4SiO4用于吸收、释放CO2.原理是:在500℃,CO2与Li4SiO4接触后生成Li2CO3;平衡后加热至700℃,反应逆向进行,放出CO2,Li4SiO4再生,说明该原理的化学方程式是CO2+Li4SiO4$?_{700℃}^{500℃}$Li2CO3+Li2SiO3.
(4)利用反应A可将释放的CO2转化为具有工业利用价值的产品.
反应A:CO2+H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{高温}$CO+H2+O2
高温电解技术能高效实现(3)中反应A,工作原理示意图如图2:CO2在电极a放电的反应式是CO2+2e-═CO+O2-.
(1)250℃时,以镍合金为催化剂,向4L容器中通入6mol CO2、6mol CH4,发生如下反应:CO2(g)+CH4(g)?2CO(g)+2H2(g).平衡体系中各组分体积分数如表:
| 物质 | CH4 | CO2 | CO | H2 |
| 体积分数 | 0.1 | 0.1 | 0.4 | 0.4 |
②已知:CH4(g)+2O2(g)═CO2(g)+2H2O(g)△H=-890.3kJ•mol-1
CO(g)+H2O (g)═CO2(g)+H2 (g)△H=+2.8kJ•mol-1
2CO(g)+O2(g)═2CO2(g)△H=-566.0kJ•mol-1
反应CO2(g)+CH4(g)?2CO(g)+2H2(g)的△H=+247.3kJ•mol-1
(2)以二氧化钛表面覆盖Cu2Al2O4为催化剂,可以将CO2和CH4直接转化成乙酸.
①在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率如图1所示.250~300℃时,温度升高而乙酸的生成速率降低的原因是温度超过250℃时,催化剂的催化效率降低.
②为了提高该反应中CH4的转化率,可以采取的措施是增大反应压强、增大CO2的浓度.
③将Cu2Al2O4溶解在稀硝酸中的离子方程式为3Cu2Al2O4+32H++2NO3-=6Cu2++6Al3++2NO↑+16H2O.
(3)Li2O、Na2O、MgO均能吸收CO2.①如果寻找吸收CO2的其他物质,下列建议合理的是ab.
a.可在碱性氧化物中寻找
b.可在ⅠA、ⅡA族元素形成的氧化物中寻找
c.可在具有强氧化性的物质中寻找
②Li2O吸收CO2后,产物用于合成Li4SiO4,Li4SiO4用于吸收、释放CO2.原理是:在500℃,CO2与Li4SiO4接触后生成Li2CO3;平衡后加热至700℃,反应逆向进行,放出CO2,Li4SiO4再生,说明该原理的化学方程式是CO2+Li4SiO4$?_{700℃}^{500℃}$Li2CO3+Li2SiO3.
(4)利用反应A可将释放的CO2转化为具有工业利用价值的产品.
反应A:CO2+H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{高温}$CO+H2+O2
高温电解技术能高效实现(3)中反应A,工作原理示意图如图2:CO2在电极a放电的反应式是CO2+2e-═CO+O2-.
6.
氨气是一种重要的化工原料,在工农业中都有广泛的应用.
(1)NH3和CO2在120℃和催化剂的作用下可以合成尿素,反应方程式为2NH3(g)+CO2(g)?CO(NH2)2(s)+H2O(g).
某实验小组向一个容积不变的真空密闭容器中充入CO2与NH3合成尿素,在恒定温度下,混合气体中NH3的体积分数随时间的变化关系如图所示(该条件下尿素为固体).
A点的正反应速率v正(CO2)大于(填“大于”“小于”或“等于”)B点的逆反应速率v逆(CO2),NH3的平衡转化率为75%.
(2)氨基甲酸铵(NH2COONH4)是合成尿素过程的中间产物,现将体积比为2:1的NH3和CO2混合气体充入一个容积不变的真空密闭容器中,在恒定温度下使其发生反应并达到平衡:2NH3(g)+CO2(g)?NH2COONH4(s).
实验测得在不同温度下的平衡数据如下表:
①上述反应的焓变:△H<0,熵变△S<0(填“>”“<”或“=”).
②下列说法能说明上述反应建立化学平衡状态的是CD.
A.混合气体的平均相对分子质量不再发生变化
B.混合气体中NH3与CO2的浓度之比不再发生变化
C.混合气体的密度不再发生变化
D.v正(NH3)=2v逆(CO2)
③根据表中数据,列出25.0℃时该反应的化学平衡常数的计算式K=$\frac{1}{(3.2×1{0}^{-3})^{2}×(1.6×1{0}^{-3})}$(不要求计算结果),该反应温度每升高10℃,化学平衡常数就变为原来的2倍.
④温度一定时,向上述容器中再按照NH3和CO2物质的量之比为2:1充入一定量的混合气体,平衡向右(填“向左”“向右”或“不”)移动,该平衡中NH3的浓度与原平衡时NH3浓度相比前者大(填“前者大”“后者大”或“相等”).
(1)NH3和CO2在120℃和催化剂的作用下可以合成尿素,反应方程式为2NH3(g)+CO2(g)?CO(NH2)2(s)+H2O(g).
某实验小组向一个容积不变的真空密闭容器中充入CO2与NH3合成尿素,在恒定温度下,混合气体中NH3的体积分数随时间的变化关系如图所示(该条件下尿素为固体).
A点的正反应速率v正(CO2)大于(填“大于”“小于”或“等于”)B点的逆反应速率v逆(CO2),NH3的平衡转化率为75%.
(2)氨基甲酸铵(NH2COONH4)是合成尿素过程的中间产物,现将体积比为2:1的NH3和CO2混合气体充入一个容积不变的真空密闭容器中,在恒定温度下使其发生反应并达到平衡:2NH3(g)+CO2(g)?NH2COONH4(s).
实验测得在不同温度下的平衡数据如下表:
| 温度(℃) | 15.0 | 20.0 | 25.0 | 30.0 | 35.0 |
| 平衡气体总浓度 (10-3mol•L-1) | 2.4 | 3.4 | 4.8 | 6.8 | 9.6 |
②下列说法能说明上述反应建立化学平衡状态的是CD.
A.混合气体的平均相对分子质量不再发生变化
B.混合气体中NH3与CO2的浓度之比不再发生变化
C.混合气体的密度不再发生变化
D.v正(NH3)=2v逆(CO2)
③根据表中数据,列出25.0℃时该反应的化学平衡常数的计算式K=$\frac{1}{(3.2×1{0}^{-3})^{2}×(1.6×1{0}^{-3})}$(不要求计算结果),该反应温度每升高10℃,化学平衡常数就变为原来的2倍.
④温度一定时,向上述容器中再按照NH3和CO2物质的量之比为2:1充入一定量的混合气体,平衡向右(填“向左”“向右”或“不”)移动,该平衡中NH3的浓度与原平衡时NH3浓度相比前者大(填“前者大”“后者大”或“相等”).
4.“甲醇制取低碳烯烃技术(DMTO)”项目曾摘取了2014年度国家技术发明奖一等奖.DMTO主要包括煤的气化、液化、烯烃化三个阶段.回答下列有关问题:
(1)煤的气化.用化学方程式表示出煤的气化的主要反应:C+H2O(g)$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CO+H2.
(2)煤的液化.下表中有些反应是煤液化过程中的反应:
①反应Ⅰ的平衡常数表达式为K1=$\frac{c(C{H}_{3}OH)}{{c}^{2}({H}_{2})×c(CO)}$.
②b>0(填“>”“<”或“=”),c与a、b之间的定量关系为c=a+b.
③K3=2.5(填具体的数值),若反应Ⅲ是在500℃、容积为2L的密闭容器中进行的,测得某一时刻体系内H2、CO2、CH3OH、H2O的物质的量分别为6mol、2mol、10mol、10mol,则此时CH3OH的生成速率>(填“>”“<”或“=”)CH3OH的消耗速率.
④对于反应Ⅲ在容器容积不变的情况下,下列措施可增加甲醇产率的是A、B.
A.升高温度
B.将CH3OH(g)从体系中分离
C.使用合适的催化剂
D.充入He,使体系总压强增大
(3)烯烃化阶段.如图1是某工厂烯烃化阶段产物中乙烯、丙烯的选择性与温度、压强之间的关系(选择性:指生成某物质的百分比.图中Ⅰ、Ⅱ表示乙烯,Ⅲ表示丙烯).

①为尽可能多地获得乙烯,控制的生产条件为530℃,0.1Mpa.
②一定温度下某密闭容器中存在反应:2CH3OH(g)?CH2=CH2(g)+2H2O(g)△H>0.在压强为p1时,产物水的物质的量与时间的关系如图2所示,若t0时刻,测得甲醇的体积分数为10%,此时甲醇乙烯化的转化率为85.7%(保留三位有效数字);若在t1时刻将容器容积快速扩大到原来的2倍,请在图2中绘制出此变化发生后至反应达到新平衡时水的物质的量与时间的关系图.
(1)煤的气化.用化学方程式表示出煤的气化的主要反应:C+H2O(g)$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CO+H2.
(2)煤的液化.下表中有些反应是煤液化过程中的反应:
| 热化学方程式 | 平衡常数 | |
| 500℃ | 700℃ | |
| Ⅰ.2H2(g)+CO(g)?CH3OH(g)△H1=akJ•mol-1 | 2.5 | 0.2 |
| Ⅱ.H2(g)+CO2(g)?H2O(g)+CO(g)△H2=bkJ•mol-1 | 1.0 | 2.3 |
| Ⅲ.3H2(g)+CO2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H3=ckJ•mol-1 | K3 | 4.6 |
②b>0(填“>”“<”或“=”),c与a、b之间的定量关系为c=a+b.
③K3=2.5(填具体的数值),若反应Ⅲ是在500℃、容积为2L的密闭容器中进行的,测得某一时刻体系内H2、CO2、CH3OH、H2O的物质的量分别为6mol、2mol、10mol、10mol,则此时CH3OH的生成速率>(填“>”“<”或“=”)CH3OH的消耗速率.
④对于反应Ⅲ在容器容积不变的情况下,下列措施可增加甲醇产率的是A、B.
A.升高温度
B.将CH3OH(g)从体系中分离
C.使用合适的催化剂
D.充入He,使体系总压强增大
(3)烯烃化阶段.如图1是某工厂烯烃化阶段产物中乙烯、丙烯的选择性与温度、压强之间的关系(选择性:指生成某物质的百分比.图中Ⅰ、Ⅱ表示乙烯,Ⅲ表示丙烯).
①为尽可能多地获得乙烯,控制的生产条件为530℃,0.1Mpa.
②一定温度下某密闭容器中存在反应:2CH3OH(g)?CH2=CH2(g)+2H2O(g)△H>0.在压强为p1时,产物水的物质的量与时间的关系如图2所示,若t0时刻,测得甲醇的体积分数为10%,此时甲醇乙烯化的转化率为85.7%(保留三位有效数字);若在t1时刻将容器容积快速扩大到原来的2倍,请在图2中绘制出此变化发生后至反应达到新平衡时水的物质的量与时间的关系图.
2.金属钨用途广泛,主要用于制造硬质或耐高温的合金,以及灯泡的灯丝.高温下密闭容器中用H2还原WO3可得到金属钨,其总反应为:WO3(s)+3H2(g)$\stackrel{高温}{?}$W (s)+3H2O (g) 请回答下列问题:
(1)上述反应的化学平衡常数表达式为K=$\frac{{c}^{3}({H}_{2}O)}{{c}^{3}({H}_{2})}$.
(2)某温度下反应达到平衡时,H2与水蒸气的体积比为2:3,则H2的平衡转化率为60%;随着温度的升高,H2与水蒸气的体积比减小,则该反应为吸热反应(填“吸热”或“放热”).
(3)上述总反应过程大致分为三个阶段,各阶段主要成分与温度的关系如下表所示:
第一阶段反应的化学方程式为2WO3+H2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$W2O5+H2O;假设WO3完全转化为W,则三个阶段消耗H2物质的量之比为1:1:4.
(4)已知:温度过高时,WO2(s)转变为WO2(g):
WO2(s)+2H2(g)?W(s)+2H2O (g)△H=+66.0kJ?mol-1
WO2(g)+2H2(g)?W(s)+2H2O (g)△H=-137.9kJ?mol-1
则WO2(s)?WO2(g)的△H=+203.9 kJ•mol-1.
(5)钨丝灯管中的W在使用过程中缓慢挥发,使灯丝变细,加入I2可延长灯管的使用寿命,其工作原理为:W(s)+2I2 (g) $?_{约3000℃}^{1400℃}$WI4 (g).下列说法正确的有a、b.
a.灯管内的I2可循环使用
b.WI4在灯丝上分解,产生的W又沉积在灯丝上
c.WI4在灯管壁上分解,使灯管的寿命延长
d.温度升高时,WI4的分解速率加快,W和I2的化合速率减慢.
0 160438 160446 160452 160456 160462 160464 160468 160474 160476 160482 160488 160492 160494 160498 160504 160506 160512 160516 160518 160522 160524 160528 160530 160532 160533 160534 160536 160537 160538 160540 160542 160546 160548 160552 160554 160558 160564 160566 160572 160576 160578 160582 160588 160594 160596 160602 160606 160608 160614 160618 160624 160632 203614
(1)上述反应的化学平衡常数表达式为K=$\frac{{c}^{3}({H}_{2}O)}{{c}^{3}({H}_{2})}$.
(2)某温度下反应达到平衡时,H2与水蒸气的体积比为2:3,则H2的平衡转化率为60%;随着温度的升高,H2与水蒸气的体积比减小,则该反应为吸热反应(填“吸热”或“放热”).
(3)上述总反应过程大致分为三个阶段,各阶段主要成分与温度的关系如下表所示:
| 温度 | 25℃~550℃~600℃~700℃ |
| 主要成分 | WO3 W2O5 WO2 W |
(4)已知:温度过高时,WO2(s)转变为WO2(g):
WO2(s)+2H2(g)?W(s)+2H2O (g)△H=+66.0kJ?mol-1
WO2(g)+2H2(g)?W(s)+2H2O (g)△H=-137.9kJ?mol-1
则WO2(s)?WO2(g)的△H=+203.9 kJ•mol-1.
(5)钨丝灯管中的W在使用过程中缓慢挥发,使灯丝变细,加入I2可延长灯管的使用寿命,其工作原理为:W(s)+2I2 (g) $?_{约3000℃}^{1400℃}$WI4 (g).下列说法正确的有a、b.
a.灯管内的I2可循环使用
b.WI4在灯丝上分解,产生的W又沉积在灯丝上
c.WI4在灯管壁上分解,使灯管的寿命延长
d.温度升高时,WI4的分解速率加快,W和I2的化合速率减慢.