1、化学反应中能量、速率及平衡1甲醇是重要的化工原料。在催化剂的作用下，利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)合成甲醇的主要化学反应如下：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)H1CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)H2=58 kJmol1CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)H3请回答下列问题：（1）化学反应热H=生成物标准生成热总和反应物标准生成热总和。已知四种物质的标准生成热如下表：物质CO(g)CO2(g)H2(g)CH3OH(g)标准生成热(kJmol1)110.52393.510201.25计算H1=_ kJmol1 。H3_ 0 (填“=”“”或“
2、”)。（2）当合成气的组成比n(H2) /n(CO+CO2)=2.60时，体系中CO的平衡转化率()与温度和压强的关系如图所示：(CO)随温度升高而_(填“增大”或“减小”)。图中p1、p2、p3的大小关系为_，判断的理由是_。（3）在一定条件下由甲醇可以制备甲醚。一定温度下，在三个体积均为1 L的恒容密闭容器中发生反应：2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)，实验数据见下表：编号温度/起始物质的量/mol平衡物质的量/molCH3OH(g)CH3OCH3(g)H2O(g)CH3OCH3(g)H2O(g)a3870.200来源:学.科.网Z.X.X.K0.080.08b3870.
3、400c270.2000.090.09下列说法正确的是_。A该反应的正反应是放热反应B平衡时容器a中CH3OH的体积分数比容器b中的小C若a是容积为1 L的绝热容器，则平衡时a中CH3OH的转化率增大D若起始时向容器a中充入0.15molCH3OH(g)、0.15molCH3OCH3(g)和0.1molH2O(g)，则反应向正反应方向进行（4）直接甲醇燃料电池（Direct Methanol Fuel Cell，DMFC）属于质子交换膜燃料电池，其工作原理如图所示：c处通入的气体是_。负极的电极反应式是_。【答案】 90.73 减小 p1p2p3 相同温度下，反应是气体分子数不变的反应，改变压
4、强平衡不移动。反应的正反应是气体分子数减小的反应，增大压强平衡向正反应方向移动，CO的转化率增大。 AD O2 CH3OH+H2O6e=CO2+6H+ 学科.网2甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景。（1）己知在常温常压下反应的热化学方程式：CO(g)2H2(g)CH3OH(g) H1=-90 kJmol-1 CO(g)H2O(g)= CO2(g)+H2(g) H2=-41 kJmol-1 写出由二氧化碳、氢气制备甲醇的热化学方程式_；（2）在一定条件下，某密闭容器中进行上述二氧化碳与氢气制备甲醇的反应，反应过程中部分数据如下表：反应条件反应时间CO2(mol)H2(mol)CH3O
5、H(mol)H2O(mol)恒温恒容(T1、2L)Omin260010min4.520min130min10l0min内，用H2O(g)表示的化学反应速率v(H2O)=_mol/(Ls)达到平衡时，该反应的平衡常数K=_(用分数表示)，平衡时H2的转化率是_。在其它条件不变的情况下，若30min时改变温度为T2，此时H2的物质的量为3.2mol，则T1_T2(填“”、“”或“=”)，理由是_。在其他条件不变的情况下，若30min时向容器中再充入lmolCO2 (g)和lmolH2O (g)，则平衡_移动（填“正向”、“逆向”或“不”)。（3）以甲醇为燃料的新型燃料电池，正极通入O2，负极通入甲
6、醇，在酸性溶液中甲醇与氧作用生成水和二氧化碳。负极的电极反应式是_；若以该燃料电池作为电源，用石墨作电极电解500mL饱和食盐水，当两极共收集到标准状况下的气体1.12L (不考虑气体的溶解)时，所得溶液的pH=_ (假设反应前后溶液体积不变）。【答案】 CO2(g)3H2(g)=CH3OH(g)H2O(g) H2=-49 kJmol-1 1.5 4/27 50% T1T2 反应放热，升高温度，平衡逆向移动 不 CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+ 133对温室气体二氧化碳的研究一直是科技界关注的重点。I在催化剂存在下用H2还原CO2是解决温室效应的重要手段之一，相关反应如下：主反应：C
7、O2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(g) H1副反应：CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) H2=+41.2kJ/mol已知H2和CH4的燃烧热分别为-285.5kJmol-1和-890.0kJmol-1H2O(l)=H2O(g) H=44 kJmol-1（1）H1=_kJmo l-1。（2）有利于提高CH4平衡产率的反应条件是（至少写两条）_。工业上提高甲烷反应选择性的关键因素是_。（3）T时，若在体积恒为2L的密闭容器中同时发生上述反应，将物质的量之和为5mol的H2和CO2以不同的投料比进行反应，结果如图所示。若a、b表示反应物的转化率，则表示H2转化率的是_
8、，c、d分别表示CH4(g)和CO(g)的体积分数，由图可知=_时，甲烷产率最高。若该条件下CO的产率趋于0，则T时的平衡常数K=_。II.溶于海水的CO295%以HCO3-形式存在。在海洋中，通过如下左图钙化作用实现碳自净。（4）写出写出钙化作用的离子方程式_。（5）电解完成后，a室的pH值_（“变大”、“变小”或“几乎不变”)；其间b室发生反应的离子方程式为_。【答案】-164.0 降低温度，增大压强 催化剂 b 4 100 2HCO3-+Ca2+=CaCO3+CO2+H2O 几乎不变 H+ HCO3-= CO2+H2O 4大气中CO2含量的增加会加剧温室效应，为减少其排放，需将工业生产中
9、产生的CO2分离出来进行储存和利用。（1）CO2与NH3反应可合成化肥尿素化学式为CO(NH2)2，反应2NH3(g)CO2(g)CO(NH2)2(l)H2O(g) 在合成塔中进行。下如图中、三条曲线为合成塔中按不同氨碳比n(NH3)/n(CO2)和水碳比n(H2O)/n(CO2)投料时二氧化碳转化率的情况。曲线、水碳比的数值范围分别为0.60.7、11.1和1.51.61，则生产中应选用水碳比的数值范围为_。请推测生产中氨碳比控制在4.0左右还是控制在4.5左右比较适宜，并简述你的理由_。（2）CO2与H2也可用于合成甲醇：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)。在体积可变
10、的恒压密闭容器中，该反应在不同温度、不同投料比时，CO2的平衡转化率如图所示。 该反应的化学平衡常数的表达式为_。该反应的S_0，H_0（填“”或“”）。700K投料比n(H2)/n(CO2) = 2时，H2的平衡转化率为_。（3）固体氧化物电解池(SOEC)用于高温电解CO2/H2O，既可高效制备合成气(COH2)，又可实现CO2的减排，其工作原理如下如图。在c极上反应分两步进行：首先水电解产生氢气，然后氢气与CO2反应产生CO。写出电极c上发生的电极反应式：_。若电解得到的1:1的合成气(COH2)，则通入的CO2和H2O物质的量比值为_。（4）以TiO2/Cu2Al2O4为催化剂，可以将
11、CO2和CH4直接转化成乙酸。在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率的关系见如图。如何解释如图中250-400时温度升高与乙酸的生成速率变化的关系？_。【答案】 0.60.7 4.0比较适宜；氨碳比在4.5时，NH3的量增大较多，而CO2转化率增加不大，提高了生产成本 45% H2O+2e- = H2+O2- 11 在250-300过程中，催化剂是影响速率的主要因素，催化剂的催化效率降低，导致反应速率也降低；而在300-400时，催化效率低且变化程度较小，但反应速率增加较明显，因此该过程中温度是影响速率的主要因素，温度越高，反应速率越大 学科%网5 I工业上有一种用CO2来生产甲醇燃料的
12、方法：CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) H= -49.0 kJmol-1将6 mol CO2和8 mol H2充入2 L的密闭容器中，测得H2的物质的量随时间变化如图所示(实线)。图中数据c(8，2)表示：在8 min时H2的物质的量是2 mol。（1）c点正反应速率_(填“大于”“等于”或“小于”)逆反应速率。其化学平衡常数K=_（2）仅改变某一实验条件再进行两次实验测得H2的物质的量随时间变化如图中虚线所示。曲线I对应的实验条件改变是_（3）若体积不变再充入3molCO2和4 mol H2,则H2O(g)的体积分数_ （填“增大”“不变”或“减小”）某实验小组欲探
13、究I- 被空气中O2氧化的反应速率与温度的关系，现有1molL的KI溶液、0.1mol/L的H2SO4溶液、淀粉溶液,则实验时这几种试剂的加入顺序为：KI溶液、_；反应的离子方程式为_粗镍样品中含Fe、Zn、Ag、Cu等四种金属杂质，为获得高纯度的镍，某兴趣小组同学拟用铅蓄电池为电源，粗镍及石墨为电极，电解硝酸镍溶液对粗镍进行提纯。（已知，氧化性：Fe2+Ni2+Cu2+）（1）电解结束后，阳极附近产生的沉淀物的主要成分为_(填化学式)。（2）若按上图所示连接对铅蓄电池进行充电。总反应：PbPbO22H2SO42PbSO42H2O，充电一段时间后，B电极上的电极反应式为_。充电完毕，铅蓄电池的
14、正极是_极(填“A”或“B”)。（3）如用甲烷燃料电池为电源，在25、101 kPa时，若CH4在氧气中直接燃烧生成1 mol水蒸气放热401 kJ，而18g水蒸气转化成液态水放热44 kJ，则表示CH4燃烧热的热化学方程式为_。【答案】 等于 1/2 升高温度 增大 淀粉溶液、H2SO4溶液 4H+4I-+O2=2I2+2H2O Ag、Cu PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H+SO42- B CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) H= -890kJmol-1 6碳酸二甲酯（CH3OCOOCH3，简称DMC）在医药、农药、香料等多个领域具有广泛的应用，称为绿色化学
15、品。目前，主要通过甲醇、CO、O2在常压、70120和催化剂的条件下合成DMC。主要副产物有HCOOCH3和CO2。请回答下列问题：（1）已知：CO的标准燃烧热为：283.0 kJmol11mol H2O（l）完全蒸发变成H2O（g）需吸收44.0 kJ的热量2CH3OH（g）CO2（g）CH3OCOOCH3（g）H2O（g）H15.5 kJmol1则2CH3OH（g）CO（g）1/2O2（g）CH3OCOOCH3 （g）H2O（l）H_ 。该反应在常压和70120条件下就能自发反应的原因是_。（2）在制备DMC的实际工艺过程中，用活性炭负载法制得的催化剂比沉淀法制得的催化剂有更高的活性，说明
16、影响催化剂活性的因素有_ 。从化学反应原理分析，合适的催化剂在化学反应中的作用有_， 提高化学反应的选择性能。（3）使用甲醇汽油可减少汽车尾气对环境的污染，某化工厂用水煤气为原料合成甲醇，恒温条件下，在体积可变的密闭容器中发生反应：CO（g）+2H2（g）CH3OH（g），达到平衡时，测得CO、H2、CH3OH分别为1mol、1mol、1mol，容器的体积为3L，该温度下，现往容器中继续通入3mol CO，此时v（正）_ v（逆）（选填”、“或“=”），用数据说明理由_。（4）某研究小组在某温度下，在100mL恒容密闭容器中投入2.5mol CH3OH（g）、适量CO2和6105 mol催化剂
17、发生反应，研究反应时间对甲醇转化数（TON）的影响，其变化曲线如图所示（计算公式为：TON转化的甲醇的物质的量/催化剂的物质的量）。在该温度下，最佳反应时间是_h；410h内DMC的平均反应速率是_ 。【答案】 -342.5kJ/mol 反应放出大量的热HK2，其主要原因有两个：电荷因素，N2H5+水解程度小于N2H62+； _；（2）工业上，可用次氯酸钠与氨反应制备肼，副产物对环境友好，该反应化学方程式是_。（3）气态肼在催化剂作用下分解只产生两种气体，其中一种气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝色。在 密闭容器中发生上述反应，平衡体系中肼的体积分数与温度关系如图所示。P2 _P1（填：、或，下同
18、）。反应I：N2H4(g)N2(g)4NH3(g) H1；反应II：N2(g)3H2(g)2NH3(g) H2。H1_H27N2H4(g)8NH3(g)3N2(g)2H2(g) HH_（用H1、H2表示）。向1L恒容密闭容器中充入0.1 mol N2H4，在30、NiPt催化剂作用下发生反应N2H4(g)N2(g)2H2(g)，测得混合物体系中（只含N2、H2、N2H4），n(N2)n(H2)/n(N2H4)(用y表示)与时间的关系如图所示。4分钟时反应到达平衡，04.0 min时间内H2的平均生成速率v(H2)=_。（4）肼还可以制备肼碱性燃料电池，氧化产物为稳定的对环境友好的物质。该电池负
19、极的电极反应式为_；若以肼氧气碱性燃料电池为电源，以NiSO4溶液为电镀液，在金属器具上镀镍，开始两极质量相等，当两极质量之差为1.174g时，燃料电池中内电路至少有_mol OH-迁移通过阴离子交换膜。【答案】 第一步水解生成H3O+对第二步水解有抑制作用 2 NH3+NaClO=N2H4+NaCl+ H2O 7H1 +4H2 0.025molL-1min-1 N2H4-4e-+4OH-=N2+4H2O 0.02 学科%网9已知:2NO(g)N2(g)+O2(g) H=-180.0kJ/molIN2(g)+3H2(g)2NH3(g) H=-92.4kJ/molII2H2(g)+O2(g)2H
20、2O(g) H=-483.6kJ/molIII（1）氨气经催化氧化生成一氧化氮和水蒸气的热化学方程式为_。（2）某温度下，若将1mol NO充入密闭容器中，只发生反应I并达到平衡状态。当只改变下列某一条件时，其结果是：再通入1mol NO，平衡将_移动(选填“正反应方向”“逆反应方向”或不”）。增大容器的体积，平衡体系中混合气体的平均相对 质量_(选填“增大”“减小”或“不变”)。（3）某科研小组利用反应II研究：在其它条件不变的情况下，加入一定量的N2，改变起始时氢气的物质的量对合成NH3反应的影响。实验结果如下图所示：（图中“T”表示温度，“n”表示起始时H2物质的量）由上图知：T1T2，
21、其原因是_。若容器容积为1L，b点对应的n =0.6mol，测得平衡时H2的转化率为25% ，则平衡时N2的物质的量浓度为_。 将2molN2和4nolH2置于1L的恒容密闭容器中反应。测得不同温度、不同时间段内合成NH3反应中N2的转化率，得到数据如下表：表中a、b、25%三者由大到小的顺序为_。将中实验得到的混合气体通入醋酸溶液中，并恢复到25，当两者恰好反应时，生成的CH3COONH4溶液呈中性，则25时NH3 H2O的电离平衡常数Kb=_已知：25时0.18mol/L CH3COOH 溶液中 c(H+) = 1.810-3mol/L。【答案】 4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)
22、+6H2O(g) H=-906kJ/mol 正反应方向 不变 反应II是放热反应，升高温度，平衡逆向移动，氨气的百分含量减小。由图可知：当n(H2)一定时，T1对应的氨气的百分含量小于T2，所以T1大于T2。 0.15 25%a=b 1.810-5 学.科.网10工业上在一定条件下将丙烷脱氢制丙烯。（1）反应过程中能量变化如下图所示，下列有关叙述正确的是_。a此反应为吸热反应b催化剂能改变反应的焓变和活化能cE1表示正反应的活化能，E2表示逆反应的活化能d有催化剂能加快反应速率，提高丙烷的转化率（2）上述反应在恒温恒容密闭容器中达到平衡，其平衡常数K的表达式为_。若升温，该反应的平衡常数_(填
23、“增大”、“减小”或“不变”)。若向上述反应达到平衡的容器内再通入少量丙烷，则c(CH2=CHCH3)/c(CH3CH2CH3)_(填“增大”、“减小”或“不变”)。 （3）在0.1MPa、800K条件下，向恒容密闭容器中通入丙烷和稀有气体，丙烷脱氢反应的转化率随着稀有气体与丙烷比例的变化情况如图所示，则随着稀有气体与丙烷比例的增加，丙烷转化率逐渐增大的原因是_。（4）上述反应生成物丙烯经多步氧化生成丙酸，已知常温下Ka(CH3CH2COOH)=1.310-5 Kb(NH3H2O)=1.810-5。用离子方程式表示CH3CH2COONa溶液显碱性的原因_。常温下，若丙酸与氨水混合后溶液呈中性，
24、则溶液中c(CH3CH2COO-)/c(NH3H2O)_。 （5）已知：则丙烷脱氢反应的热化学方程式为_。【答案】 ac 增大 减小 此反应是气体体积和增加的反应，随着稀有气体比例的增加，降低了反应体系各气体的分压，相当于减压，从而促进反应向正反应方向进行，提高了丙烷脱氢的转化率 CH3CH2COO-+H2OCH3CH2COOH+OH- 180 CH3CH2CH3(g)CH2=CHCH3(g)+H2(g) H=+126kJ/mol 学￥科网11纳米级Cu2O由于具有优良的催化性能而受到关注，表为制取Cu2O的三种方法：方法用炭粉在高温条件下还原CuO方法电解法，反应为2Cu+H2OCu2O+H
25、2方法用肼(N2H4)还原新制Cu(OH)2（1）工业上常用方法和方法制取Cu2O而很少用方法，其原因是_。（2）已知：2Cu(s)1/2O2(g)=Cu2O(s) H =-akJmol-1C(s)1/2O2(g)=CO(g) H =-bkJmol-1Cu(s)1/2O2(g)=CuO(s) H =-ckJmol-1则方法发生的反应：2CuO(s)C(s)= Cu2O(s)CO(g)；H =_kJmol-1。（3）方法采用离子交换膜控制电解液中OH-的浓度而制备纳米Cu2O，装置如图所示，该电池的阳极生成Cu2O反应式为_。（4）方法为加热条件下用液态肼（N2H4）还原新制Cu(OH)2来制备
26、纳米级Cu2O，同时放出N2，该制法的化学方程式为_。（5）在相同的密闭容器中，用以上两种方法制得的Cu2O分别进行催化分解水的实验： 2H2O2H2(g)+O2(g) H0水蒸气的浓度随时间t变化如下表所示。序号温度01020304050T10.0500.04920.04860.04820.04800.0480T10.0500.04880.04840.04800.04800.0480T20.100.0940.0900.0900.0900.090下列叙述正确的是_（填字母代号）。A实验温度： T12B实验前20 min的平均反应速率v(O2)=710-5 molL-1 min-1C实验比实验所
27、用的催化剂效率低DT2条件下该反应的化学平衡常数为6.1710-5mol/L（6）25时，向50mL 0.018mol/L的AgNO3溶液中加入50mL 0.02mol/L盐酸，生成沉淀，若已知Ksp(AgCl)=1.810-10，则此时溶液中的c(Ag+)=_。（体积变化忽略不计）若再向沉淀生成后的溶液中加入100mL 0.01mol/L盐酸，是否继续产生沉淀_（填“是”或“否”）。【答案】 反应不易控制，易还原产生Cu。(或产生污染性气体CO，或能耗高) 2cab 2Cu2e+2OH=Cu2O+H2O 4Cu（OH）2+N2H42Cu2O+N2+6H2O AD 1.8107mol/L 否1
28、2乙醇可用来制取乙醛、乙醚、乙酸乙酯等化工原料，也是制取染料、涂料、洗涤剂等产品的原料。（1）己知在常温常压下：CH3CH2OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(g)H1=-1366.8kJ/mol2CO+O2(g)=2CO2(g) H2=-556kJ/molH2O(g)=H2O(l) H3=-44kJ/ mol则CH3CH2OH(l)和O2生成CO和H2O(l)的热化学方程式是:_。（2）在容积为2L的密闭容器中，由CO和H2合成由乙醇的反应为：2CO+4H2(g)=CH3CH2OH(l)+H2O(g)，在其他条件不变的情况下，考察温度对反应的影响，CO转化率如图所示（注:T1
29、、T2均大于280）：图可推知T1_T2(填“”、“”、“ c3 Ba+b=92.4 C2p23 Da1+a3 ”、“=”或“vII(N2)vIII(N2)(2分) 正向移动 降低了生成物浓度或分离出NH3等合理表述 此反应为放热反应，降低温度，平衡向正反应方向移动 22.6 (molL-1)-2 加压或缩小容器体积或增大反应物浓度都可 14碳氢化合物是重要的能源物质。（1）丙烷脱氢可得丙烯。己知：有关化学反应的能量变化如下图所示。则相同条件下，反应C3H8(g)CH3CH=CH2(g)+H2(g)的H=_ kJmol-1 。（2）以丙烷为燃料制作新型燃料电池，电池的正极通入O2和CO2，负极
30、通入丙烷，电解质是熔融碳酸盐。电池正极反应式为_。（3）常温常压下，空气中的CO2溶于水，达到平衡时，溶液的pH=5.60，c(H2CO3) = 1.510-5 molL-1。若忽略水的电离及H2CO3的第二级电离，则H2CO3HCO3-+H+的平衡常数K1=_。(结果保留2位有效数字)（己知10-5.60=2.510-6)（4）用氨气制取尿素的反应为：2NH3(g)+CO2(g)=CO(NH2)2(l)+H2O(g)H0某温度下，向容积为100L的密闭容器中通入4molNH3和2molCO2，该反应进行到40s时达到平衡，此时CO2的转化率为50%。理论上生产尿素的条件是_。(填选项编号)A
31、高温、高压 B高温、低压 C低温、低压 D低温、高压下列描述能说明反应达到平衡状态的是_。A反应混合物中CO2和H2O的物质的量之比为1:2B混合气体的总质量不随时间的变化而变化C单位时间内消耗2a molNH3，同时生成a molH2OD保持温度和容积不变，混合气体的压强不随时间的变化而变化该温度下此反应平衡常数K的值为_。图中的曲线I表示该反应在前25s内的反应进程中的NH3浓度变化.。在025s内该反应的平均反应速率v(CO2)=_。保持其它条件不变，只改变一种条件，图像变成II，则改变的条件可能是_。【答案】 +124.2 O24e2CO22CO32 4.2107 D BD 2500 3104mol/(Ls) 使用催化剂第 12 页