【文档说明】高考化学三轮冲刺分层专题特训卷题型分类练3 (含解析).doc,共(15)页,442.000 KB,由MTyang资料小铺上传
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题型三化学原理类(A组)1.臭氧是地球大气中一种微量气体,人类正在保护和利用臭氧。(1)氮氧化物会破坏臭氧层,已知:①NO(g)+O3(g)===NO2(g)+O2(g)ΔH1=-200.9kJ·mol-1②2NO(g)+O2(g)===2NO2(g)ΔH2=
-116.2kJ·mol-1则反应:2O3(g)===3O2(g)ΔH=________。(2)大气中的部分碘源于O3对海水中I-的氧化。将O3持续通入NaI溶液中进行模拟研究,在第二组实验中加入亚铁盐探究
Fe2+对氧化I-反应的影响,反应体系如图1,测定两组实验中I-3浓度实验的数据如图2所示:①反应后的溶液中存在化学平衡:I2(aq)+I-(aq)I-3(aq),当c(I-3)/c(I-)=6.8时,溶液中c(I2)
=________。(已知反应的平衡常数K=680)②结合实验数据可知,Fe2+使I-的转化率________(填“增大”“无影响”或“减小”)。③第二组实验18s后,I-3浓度下降。导致I-3浓度下降的原因是________________
________________________________________________________。(3)臭氧是一种杀菌消毒剂,还是理想的烟气脱硝剂。①一种脱硝反应中,各物质的物质的量随时间的变化如图3所示,X为___________________________________
____________________________________________________________________________________________________________
_(填化学式)。②一种臭氧发生装置原理如图4所示。阳极(惰性电极)的电极反应式为________________________________________________________________________。答案
:(1)-285.6kJ·mol-1(2)①0.01mol·L-1②增大③c(Fe3+)增大,c(I-)减小,I2(aq)+I-(aq)I-3(aq)平衡向逆反应方向移动(3)①N2O5②3H2O-6e-===
O3↑+6H+解析:(1)根据盖斯定律,由①×2-②得2O3(g)===3O2(g)ΔH=-285.6kJ·mol-1。(2)①该反应的平衡常数K=c(I-3)/[c(I2)×c(I-)],则c(I2)=cI-3K·cI-=6.8
680mol·L-1=0.01mol·L-1。②结合题图2可知,Fe2+使I-的转化率增大。③18s后,溶液中c(Fe3+)增大,发生反应:2Fe3++2I-===I2+2Fe2+,导致c(I-)减小,I2(aq)+I-(aq)I-3(aq)平衡向逆反应方
向移动,从而使I-3浓度下降。(3)①由题图3可知,NO2反应了4mol,O3反应了2mol,生成X和O2各2mol,根据各物质的变化量之比等于系数之比以及原子守恒,可确定X为N2O5。②由题图4可知,阳极上水失去电
子生成臭氧和氢离子,电极反应式为3H2O-6e-===O3↑+6H+。2.甲醇是重要的化工原料。利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂作用下合成甲醇,可能发生的反应如下:Ⅰ.CO(g)+H2O(g)CO2(g)
+H2(g)ΔH1=-41.0kJ·mol-1Ⅱ.CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)ΔH2=-90.0kJ·mol-1Ⅲ.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)ΔH3回答下列问题:(1)则ΔH3=________,在以上制备甲醇的两个反
应中,反应Ⅱ优于反应Ⅲ,其原因为_________________________________________________________________________________________________
_______________________________________________。(2)一定比例的合成气在装有催化剂的反应器中反应12小时,体系中甲醇的产率和催化剂的催化活性与温度的关系如图1所示。当温度为470K
时,图中P点________(填“是”或“不是”)处于平衡状态。490K之后,甲醇产率下降的原因是________________________________________________________________________________________________
________________________________________________。(3)图2为一定比例的CO2、H2,CO、H2,CO、CO2、H2条件下甲醇生成速率与温度的关系。①490K时,根据曲线a、c判断合成甲醇的反应机
理是________(填“A”或“B”)。A.CO2H2H2OCO2H2CH3OHB.COH2OH2CO23H2CH3OH+H2O②490K时,曲线a与曲线b相比,CO的存在使甲醇生成速率增大,结合反应Ⅰ、Ⅲ分析原因:_______________
___________________________________________________________________________________________________________________
______________。(4)研究证实,CO2也可在酸性水溶液中通过电解生成甲醇,则生成甲醇的电极反应式为____________________________________________________________
____________________________________________________________________________________。答案:(1)-49.0kJ·m
ol-1反应Ⅱ符合“原子经济性”的原则(绿色化学),即原子利用率为100%(2)不是反应Ⅱ、Ⅲ均为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,且催化剂活性降低(3)①B②CO促进反应Ⅰ正向移动,二氧化碳和氢气的量增加,水蒸气的量减
少,有利于反应Ⅲ正向进行(4)CO2+6H++6e-===CH3OH+H2O解析:(1)根据盖斯定律:反应Ⅱ-反应Ⅰ=反应Ⅲ,故ΔH3=ΔH2-ΔH1=-90.0kJ·mol-1-(-41.0kJ·mol-1)=-49.0kJ·mol-1,由于反应Ⅱ生成物
只有甲醇,原子利用率为100%,符合“原子经济性”的原则(绿色化学),故反应Ⅱ优于反应Ⅲ。(2)温度为470K时,图中P点甲醇产率没有达到最大,不是处于平衡状态。反应Ⅱ、Ⅲ均为放热反应,490K之后,升高温度平衡逆向移动,且催化剂活性降低,使甲醇产率下降。(
3)根据图2,①490K时,从甲醇的生成速率来看,a曲线大于c曲线,即甲醇来源于CO2和H2,故490K时,根据曲线a、c判断合成甲醇的反应机理是B;②490K时,曲线a与曲线b相比,CO的存在使甲醇生成速率增大,从化学热力学,结合反应Ⅰ、Ⅲ分析,对Ⅰ.CO(g)+H2O(g)CO2(
g)+H2(g),CO是反应物,CO促进反应Ⅰ正向移动,CO2和H2的量增加,水蒸气的量减少,反应Ⅲ.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)正向进行,故CO的存在使甲醇生成速率增大。(4)CO2在酸性水溶液中通过电
解生成甲醇,CO2中碳元素化合价降低,被还原,发生还原反应,则生成甲醇的电极反应式为CO2+6H++6e-===CH3OH+H2O。3.治理SO2、CO、NOx污染是化学工作者研究的重要课题。Ⅰ.硫酸厂大量排放含SO2的尾气会对环境造成严重危害。(1)工业上可利用废碱液(主要成分为Na
2CO3)处理硫酸厂尾气中的SO2,得到Na2SO3溶液,该反应的离子方程式为________________________________________________________________________。
Ⅱ.沥青混凝土可作为反应:2CO(g)+O2(g)2CO2(g)的催化剂。图甲表示在相同的恒容密闭容器、相同起始浓度、相同反应时间段下,使用同质量的不同沥青混凝土(α型、β型)催化时,CO的转化率与温度的关系。(2)a、b、c、d四点中,达到
平衡状态的是________。(3)已知c点时容器中O2浓度为0.02mol·L-1,则50℃时,在α型沥青混凝土中CO转化反应的平衡常数K=________(用含x的代数式表示)。(4)下列关于图甲的说法正确的是______
__。A.CO转化反应的平衡常数K(a)<K(c)B.在均未达到平衡状态时,同温下β型沥青混凝土中CO转化速率比α型要大C.b点时CO与O2分子之间发生有效碰撞的几率在整个实验过程中最高D.e点转化率出现突变的原因可能是温度升高后催化剂失去活性Ⅲ.某含钴催
化剂可以催化消除柴油车尾气中的碳烟(C)和NOx。不同温度下,将模拟尾气(成分如下表所示)以相同的流速通过该催化剂,测得所有产物(CO2、N2、N2O)与NO的相关数据结果如图乙所示。模拟尾气气体(10mol)碳烟NOO2He物质的量(mol)0.0
250.59.475n(5)375℃时,测得排出的气体中含0.45molO2和0.0525molCO2,则Y的化学式为________。(6)实验过程中采用NO模拟NOx,而不采用NO2的原因是______________________________________________
__________________________________________________________________________________________________。答案:(1
)CO2-3+SO2===SO2-3+CO2(2)bcd(3)50x2/(1-x)2(4)BD(5)N2O(6)由于存在反应2NO2N2O4会导致一定的分析误差解析:(1)利用强酸制备弱酸规律,亚硫酸的酸性强于碳酸,
因此碳酸钠溶液与二氧化硫反应生成亚硫酸钠和二氧化碳,离子方程式为CO2-3+SO2===SO2-3+CO2。(2)可逆反应达到平衡状态时,转化率为最大转化率,因此使用同质量的不同沥青混凝土(α型、β型)催化时,b、c对应的转
化率最大,反应达到平衡状态,达到平衡状态后,再升高温度,平衡左移,一氧化碳的转化率减小,所以d点也为对应温度下的平衡状态。(3)假设一氧化碳的起始浓度为a,其转化率为x:2CO(g)+O2(g)2CO2(g)起始浓度a0变化
浓度axax平衡浓度a-ax0.02ax平衡常数K=c2(CO2)/c2(CO)·c(O2)=(ax)2/[(a-ax)2×0.02]=50x2/(1-x)2。(4)平衡常数为温度的函数,a处温度低于c处温度,因为反应放热,所以K(a)>K(c),A项错误;从图象可以看
出,同温下β型沥青混凝土催化下,催化能力强于α型,所以在均未达到平衡状态时,同温下β型沥青混凝土中CO转化速率比α型要大,B项正确;反应物的浓度越大,分子之间发生有效碰撞的几率越高,b点时达到平衡,一氧化碳的转
化率最大,剩余物质的浓度最小,有效碰撞几率不是最高的,C项错误;温度太高,催化剂可能会失去活性,催化能力下降,D项正确。(5)模拟尾气中一氧化氮的物质的量为0.025mol,而图中参与反应生成X和Y的一氧化氮的物质的量为0.025mol×(8%+16%)=0.006m
ol,模拟尾气中O2的物质的量为0.5mol,测得排出的气体中含0.45molO2,说明实际参与反应的氧气的物质的量为0.05mol,同时测得0.0525molCO2,根据氧原子守恒,可知一氧化二氮的
物质的量为0.05×2+0.006-0.0525×2=0.001mol,根据氮守恒,可知氮气的物质的量为0.006-0.001×22=0.002mol,所以16%对应的是氮气,而8%对应的是一氧化二氮,即Y对应的是N2O
。(6)实验过程中采用NO模拟NOx,而不采用NO2的原因是二氧化氮与四氧化二氮之间存在平衡,会导致一定的分析误差。4.氮的化合物在工业生产和生活中都有重要的应用,运用化学原理研究氮的单质及其化合物具有重要意义。Ⅰ.一氯胺(NH2Cl)在中性或酸性环境中会发生水解,生成具有强烈杀菌作用的H
ClO,是重要的水的消毒剂。(1)写出NH2Cl的电子式:________________。(2)写出NH2Cl与水反应的化学方程式:___________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________。(3)一定条件下(T℃、1.01×105Pa),可以用Cl2(g
)和NH3(g)制得NH2Cl(g),同时得到HCl(g)。已知部分化学键的键能如下表:化学键N—HCl—ClN—ClH—Cl键能/(kJ·mol-1)391.3243.0191.2431.8写出该反应的热化学方程式:___________________________________
_____________________________________________________________________________________________________________。Ⅱ.亚硝酰氯(NOCl)是有机合成中的重要试剂,可由NO与Cl2在
一定条件下合成:2NO(g)+Cl2(g)2NOCl(g)ΔH<0。保持恒温恒容条件,将物质的量之和为3mol的NO和Cl2以不同的氮氯比nNOnCl2进行反应,平衡时某反应物的转化率与氮氯比及不同温度的关系如图所示:(4)图中T1、T2的关系为
T1________T2(填“>”“<”或“=”)。(5)图中纵坐标为物质________的转化率,理由为_____________________________________________________________________
___________________________________________________________________________。(6)图中A、B、C三点对应的NOCl体积分数最大的是______
__(填“A”“B”或“C”)。(7)若容器容积为1L,则B点的平衡常数为________。答案:(1)(2)NH2Cl+H2O===HClO+NH3(或NH2Cl+2H2O===HClO+NH3·H2O)(3)Cl2(g)+NH
3(g)===NH2Cl(g)+HCl(g)ΔH=+11.3kJ·mol-1(4)<(5)Cl2nNOnCl2增加时,Cl2的转化率增大(6)A(7)80L·mol-1解析:(1)①氮原子与氢原子、氯原子之同形成1对共用电子对,N
H2Cl的电子式为。(2)一氯胺(NH2Cl)在中性或酸性环境中会发生水解,生成具有强烈杀菌作用的HClO,NH2Cl与水反应的化学方程式为NH2Cl+H2O===HClO+NH3。(3)NH3(g)+Cl2(g)===NH2Cl
(l)+HCl(g),ΔH=反应物的键能之和-生成物的键能之和=(3×391.3+243.0)-(2×391.3+191.2+431.8)=+11.3kJ·mol-1,热化学方程式为Cl2(g)+NH3(g)===NH2Cl(g)+HCl(g)ΔH=+
11.3kJ·mol-1。(4)根据图象,在其他条件相同时,T1下的转化率比T2大,该反应为放热反应,说明T1<T2。(5)根据图象,随着nNOnCl2的增大,即增大NO的量,平衡正向移动,Cl2的转化率增大,
说明图中纵坐标为Cl2的转化率。(6)由于T1<T2,由T1变成T2,平衡逆向移动,NOCl体积分数减小,即平衡时NOCl体积分数A>B;相同温度时,随着nNOnCl2的增大,平衡正向移动,但NO
Cl体积分数减小,即平衡时NOCl体积分数A>C;因此NOCl体积分数最大的是A。(7)假设n(NO)=2x,则n(Cl2)=x,则2x+x=3mol,x=1mol,A点氯气的转化率为80%,则2NO(g)+Cl2(g)2NOCl(g)起始(mol)210转化(mol)
1.60.81.6平衡(mol)0.40.21.6K(A)=1.620.42×0.2=80,温度不变,K不变,因此B点平衡常数为80。(B组)5.C、N、S的氧化物常会造成一些环境问题,科研工作者正在研究用各种化学
方法来消除这些物质对环境的影响。(1)目前工业上有一种方法是用CO2和H2在230℃、催化剂条件下转化生成甲醇蒸气和水蒸气。图1表示恒压容器中0.5molCO2和1.5molH2转化率达80%时的能量变化示意图。写出该反应的热化学方程式_____________________
_________________________________________________________________________________________________________________________
__。(2)“亚硫酸盐法”吸收烟气中的SO2。室温条件下,将烟气通入(NH4)2SO3溶液中,测得溶液pH与含硫组分物质的量分数的关系如图2所示。请写出a点时n(HSO-3)n(H2SO3)=________________
_________________________,b点时溶液pH=7,则n(NH+4):n(HSO-3)=________________。(3)催化氧化法去除NO。一定条件下,用NH3消除NO污染,其反应原理为4NH3+6NO催化剂5N2+6H2O。不同温
度条件下,n(NH3):n(NO)分别为4:1、3:1、1:3时,得到NO脱除率曲线如图3所示:①请写出N2的电子式________。②曲线c对应NH3与NO的物质的量之比是________。③曲线a中NO的起始浓度为6×10-4m
g·m-3,从A点到B点经过0.8s,该时间段内NO的脱除速率为________mg·m-3·s-1。(4)间接电化学法去除NO。其原理如图4所示,写出电解池阴极的电极反应式(阴极室溶液呈酸性,加入HSO-3,生成S2O2-4):____________________________
____________________________________________。答案:(1)CO2(g)+3H2(g),CH3OH(g)+H2O(g)ΔH=-49kJ·mol-1(2)1:13:1(3)①
:N⋮⋮N:②1:3③1.5×10-4(4)2HSO-3+2e-+2H+===S2O2-4+2H2O解析:(1)根据题图1,恒压容器中0.5molCO2和1.5molH2转化率达80%时放出热量为23kJ-3.4kJ=19.6kJ,则热化学方程式为:CO2(g)+3H2(g),CH3OH(
g)+H2O(g)ΔH=-19.680%×2kJ·mol-1=-49kJ·mol-1。(2)由题图2可知,a点时HSO-3和H2SO3物质的量分数相等,所以n(HSO-3):n(H2SO3)=1:1;根据题
图2曲线可知,b点时溶液中含硫组分为HSO-3和SO2-3,即溶质为NH4HSO3和(NH4)2SO3,且n(SO2-3)=n(HSO-3),溶液的pH=7,结合电荷守恒可知n(NH+4)=n(HSO-3)+2n(SO2-3),则n(NH+4)=3n(HSO-3),所以n(NH+4):
n(HSO-3)=3:1。(3)①N2的电子式为:N⋮⋮N:。②其他条件相同时,NH3含量越高,NO脱除率越大。则曲线a、b、c对应n(NH3)n(NO)分别为4:1、3:1、1:3。③曲线a中NO的起始浓度为6×10-
4mg·m-3,从A点到B点经过0.8s,该时间段内NO的脱除速度为6×10-4mg·m-3×0.75-0.550.8s=1.5×10-4mg·m-3·s-1。(4)电解池阴极上HSO-3转化为S2O2-4,由于阴极室溶液呈酸性,配平电极反应式为:2HSO-3+2e-+2
H+===S2O2-4+2H2O。6.实施以节约能源和减少废气排放为基本内容的节能减排政策,是应对全球气候问题、建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择。试运用所学知识,回答下列问题:(1)已知在一定温度下,①C(s)+CO2(g)2CO
(g)ΔH1=akJ/mol平衡常数K1;②CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)ΔH2=bkJ/mol平衡常数K2;某反应的平衡常数表达式K3=cCO·cH2cH2O,请写出此反应的热化学方程式:____________________________________
________________,K1、K2、K3之间的关系是:____________________。(2)将原料气按n(CO2):n(H2)=1:4置于密闭容器中发生反应:CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g),测得H2O(g)的
物质的量分数与温度的关系如图所示(虚线表示平衡曲线)。①该反应的平衡常数K随温度降低而________(填“增大”或“减小”)。②在密闭恒温(高于100℃)恒容装置中进行该反应,下列能说明达到平衡状态的是________。A.混合气体密度不再改变B.混合气体压强不再改变C.混合气体平
均摩尔质量不再改变D.n(CO2):n(H2)=1:2③200℃达到平衡时体系的总压强为p,该反应平衡常数Kp的计算表达式为________。(不必化简,用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)(3)500℃时,CO与水反应生成CO2
和H2。将CO2和H2分离得到H2的过程示意图如下。①吸收池中所有离子浓度的等式关系是________________________________________________________________________。②结合电极反
应式,简述K2CO3溶液的再生原理:_______________________________________________________________________________________
_________________________________________________________。答案:(1)C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)ΔH=(a+b)kJ/molK3=K1·K2(2)①增大②BC③0.3p×0.6p20.02p×0.08p4
(3)①c(K+)+c(H+)===2c(CO2-3)+c(HCO-3)+c(OH-)②阴极反应:2H2O+2e-=H2↑+2OH-,OH-+HCO-3===CO2-3+H2O,使K2CO3溶液得以再生解析:平衡常数为生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积,平衡常数中,分子为生成物
,分母为反应物,所以该方程式为C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g),根据盖斯定律,①和②相加得此反应的ΔH=(a+b)kJ/mol,因此,该反应的热化学方程式为:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)ΔH=(a+b)kJ/mol,根据化学方程式可知:K1=
c2COcCO2,K2=cH2·cCO2cCO·cH2O,K3=cCO·cH2cH2O,则K3=K1·K2。(2)①根据图中平衡时H2O(g)的物质的量分数随温度的降低而增大,可知
该反应正反应为放热反应,K随温度降低而增大;②根据在密闭恒温(高于100℃)恒容装置中进行该反应CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g);混合气体密度不会改变,所以不能作为平衡的依据,A错误;由反应可知两边计量数不相等,混合气体压强不再改变说明反应达到平衡,B正确;混合气
体平均摩尔质量不再改变,M=m/n,说明n不再改变,说明达到平衡,C正确;n(CO2):n(H2)不可能等于1:2,故D错;③在密闭容器里全部由气体参与的反应中,平衡时气体压强之比=气体物质的量之比=气体物质的量浓度之比。根据200℃反应达到平衡时H2O(g)的物质的量分
数,可知平衡时H2O(g)所占的压强为0.6p,根据化学方程式可知CH4所占的压强为0.3p,因此CO2和H2所占的压强为0.1p。根据初始投料比以及CO2和H2化学计量数之比可知达到平衡时,两者的物质的量之比也为1:4,故平衡时CO
2所占的压强为0.02p,H2所占的压强为0.08p,故可写出Kp的计算表达式为0.3p×0.6p20.02p×0.08p4。(3)①由图示已知吸收池用的是K2CO3溶液吸收CO2,离子方程式为:
CO2-3+CO2+H2O===2HCO-3,溶质为KHCO3或K2CO3、KHCO3,只能依据电荷守恒得c(K+)+c(H+)===2c(CO2-3)+c(HCO-3)+c(OH-);②已知惰性电极电解KHCO3,阴极水放电生
成氢气,阴极附近c(OH-)增大,OH-+HCO-3===CO2-3+H2O,K+向阴极移动,使K2CO3溶液得以再生。7.CO、CO2是化石燃料燃烧的主要产物。(1)将含0.02molCO2和0.01molCO的混合气体通入有足量Na2O2固体的密闭容器中,
同时不断地用电火花点燃,充分反应后,固体质量增加________g。(2)已知:2CO(g)+O2(g)===2CO2(g)ΔH=-566.0kJ·mol-1,键能Eo===o=499.0kJ·mol-1。则反应:CO(g)+O2(g)CO2(g)+
O(g)的ΔH=__________kJ·mol-1。(3)在某密闭容器中发生反应:2CO2(g)2CO(g)+O2(g),1molCO2在不同温度下的平衡分解量如图所示。①恒温恒容条件下,能表示该可逆反应达到平衡状态的有________(填字母)。A.CO的体积分数保持不
变B.容器内混合气体的密度保持不变C.容器内混合气体的平均摩尔质量保持不变D.单位时间内,消耗CO的浓度等于生成CO2的浓度②分析上图,若1500℃时反应达到平衡状态,且容器体积为1L,则此时反应的平衡常数K=________(计算结果保留1
位小数)。③向2L的恒容密闭容器中充入2molCO2(g),发生反应:2CO2(g)2CO(g)+O2(g),测得温度为T℃时,容器内O2的物质的量浓度随时间的变化如曲线Ⅱ所示。图中曲线Ⅰ表示相对于曲线Ⅱ仅改变一种反应条件后,c(O2)随时间的
变化,则改变的条件是________;a、b两点用CO浓度变化表示的净反应速率关系为va(CO)________(填“>”“<”或“=”)vb(CO)。答案:(1)0.84g(2)-33.5(3)①AC②3.2×10-8mol·L-1③升温<解析:(1)①Na
2O2与CO2反应:2CO2+2Na2O2===2Na2CO3+O2,电火花不断引燃,发生反应:2CO+O2===2CO2,整个过程相当于CO+Na2O2===Na2CO3,由于加入足量的Na2O2固体,则反应后的气体只能为O2,所以反应后生成物的化学式是Na2CO3、O2,将
含0.02molCO2和0.01molCO的混合气体通入有足量Na2O2固体的密闭容器中,固体质量增加为CO的质量=(0.02mol+0.01mol)×28g·mol-1=0.84g。(2)①已知:2CO(g)+O2(g)===2CO2(g)ΔH=-
566.0kJ·mol-1;键能Eo===o=499.0kJ·mol-1,即O2(g)===2O(g)ΔH=+499kJ·mol-1;由盖斯定律:两个方程相加除以2即可得到CO(g)+O2(g)CO2(g)+O(g)ΔH=-3
3.5kJ·mol-1。(3)①CO的体积分数保持不变是平衡标志,A项正确;反应前后气体质量不变,体积不变,容器内混合气体的密度始终保持不变,不能说明反应达到平衡状态,B项错误;反应前后气体物质的量变化,气体质量不变,容器内混合气体的平均摩尔质量保持不变,说明反应达到
平衡状态,C项正确;2CO2(g)2CO(g)+O2(g),单位时间内,消耗CO的浓度等于生成CO2的浓度说明反应逆向进行,不能说明反应达到平衡状态,D项错误;②设生成的氧气为xmol,则2CO2(g)2CO(g)+O2(g
)起始量(mol):100转化量(mol):2x2xx平衡量(mol):1-2x2xx平衡时,氧气的体积分数为0.2%,则x1+x=0.2%,则x=0.002,则c(CO2)=0.996mol·L-1,c(CO)=0.004mol·L-1,c(O2)=0.002mol·L-1,则K=0.0
042×0.0020.9962≈3.2×10-8mol·L-1;③向2L的恒容密闭容器中充入2molCO2(g),发生反应:2CO2(g)2CO(g)+O2(g),反应为吸热反应,图中曲线Ⅰ表示相对于曲线Ⅱ仅改变一种反应条件后c(O2)随时间的
变化,曲线Ⅰ达到平衡时间缩短,平衡状态下氧气浓度增大,则改变的条件是升温,温度越高反应速率越大,则a、b两点用CO浓度变化表示的净反应速率关系为va(CO)<vb(CO)。8.工业上可通过煤的液化合成甲醇,主反应为CO(g)+2H
2(g)催化剂CH3OH(l)ΔH=x。(1)已知常温下CH3OH、H2和CO的燃烧热分别为726.5kJ·mol-1、285.5kJ·mol-1、283.0kJ·mol-1,则x=________;为提高合成甲醇反应的选择性,关键因素是______
__________________________________________________________________。(2)TK下,在容积为1.00L的某密闭容器中进行上述反应,相关数据如图1。①该化学反应0~10m
in的平均速率v(H2)=________;M和N点的逆反应速率较大的是________(填“v逆(M)”“v逆(N)”或“不能确定”)。②10min时容器内CO的体积分数为________。③对于气相反应,常用某组
分(B)的平衡压强(pB)代替物质的量浓度(cB)表示平衡常数(以Kp表示),其中,pB=p部×B的体积分数;若在TK下,平衡气体总压强为xatm,则该反应Kp=____________________________________
____________________________________(计算表达式)。实验测得不同温度下的lnK(化学平衡常数K的自然对数)如图2,请分析lnK随T呈现上述变化趋势的原因是_____________________________________________
___________________________________________________________________________________________________。(3)干燥的甲醇可用于制造燃料电池。①
研究人员发现利用NaOH干燥甲醇时,温度控制不当会有甲酸盐和H2生成,其反应的化学方程式为_____________________________________________________________________
___________________________________________________________________________。②某高校提出用CH3OH—O2燃料电池作电源电解处理水泥厂产生的CO2(以熔融碳酸盐
为介质),产物为C和O2。其阳极电极反应式为______________________________________________________________________________________
__________________________________________________________。答案:(1)-127.5kJ·mol-1催化剂(或提高催化剂的选择性)(2)①0.12mol/(L·min)不
能确定②2/9(或22.22%)③13x29x·49x2该反应正反应为放热反应,当温度升高平衡逆向移动,平衡常数(Kp或lnKp)减小(3)①CH3OH+NaOH=====某温度HCOONa+2H2↑②2CO2-3-
4e-===2CO2↑+O2↑解析:(1)根据题中信息,则有①CH3OH(l)+O2(g)===CO2(g)+2H2O(l)ΔH1=-726.5kJ·mol-1,②H2(g)+12O2(g)===H2O(l)ΔH2=-285.5kJ·mol-1,③CO(g
)+12O2(g)===CO2(g)ΔH3=-283.0kJ·mol-1,根据盖斯定律,由③+②×2-①得反应CO(g)+2H2(g)催化剂CH3OH(l)ΔH=-283.0kJ·mol-1+(-285.5kJ·mol-1)×2-(-726.5kJ·mol-1)=-127.5kJ·mol-1,即x
=-127.5kJ·mol-1;为提高合成甲醇反应的选择性,关键因素是催化剂或提高催化剂的选择性。(2)①该化学反应0~10min的平均速率v(H2)=2.0-0.8mol1.00L10min=0.12mol/
(L·min);N点改变的条件未知,无法确定浓度变化是增大还是减小,M和N点的逆反应速率大小不能确定;②10min时容器内CH3OH、H2和CO的物质的量浓度分别为0.6mol·L-1、0.8mol·L-1、0.4mol·L-1,故C
O的体积分数为0.4mol·L-10.8mol·L-1+0.6mol·L-1+0.4mol·L-1×100%=29=22.2%;③温度不变,平衡常数不变,故TK下10min时,反应达平衡时CH3OH、H2和CO的物质的量浓
度分别为0.6mol·L-1、0.8mol·L-1、0.4mol·L-1,体积分数分别为13、49、29,Kp=pp2×pCO=13x29x·49x2;实验测得不同温度下的lnK(化学平衡常数K的自然对
数)如图2,lnK随T呈现上述变化趋势的原因是该反应正反应为放热反应,当温度升高平衡逆向移动,平衡常数(Kp或lnKp)减小。(3)①利用NaOH干燥甲醇时,温度控制不当会有甲酸盐和H2生成,其反应方
程式为CH3OH+NaOH=====某温度HCOONa+2H2↑;②阳极CO2-3失电子产生氧气,电极反应式为2CO2-3-4e-===2CO2↑+O2↑。