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        1. (14分)研究CO2與CH4的反應使之轉化為CO和H2,對減緩燃料危機,減少溫室效應具有重要的意義。
          (1)已知:①2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H=-566 kJ·mol-1
                         ②2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H=-484kJ·mol-1
                         ③CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) △H=-802kJ·mol-1
          則CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) △H=  kJ·mol-1
          (2)在密閉容器中通入物質的量濃度均為0.1mol·L-1的CH4與CO2,在一定條件下發(fā)生反應CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g),測得CH4的平衡轉化率與溫度、壓強的關系如下圖所示。

          ?據(jù)圖可知,P1、P2、 P3、P4由大到小的順序  。
          ?在壓強為P4、1100℃的條件下,該反應5min時達到平衡點X,則用CO表示該反應的速率為       。該溫度下,反應的平衡常數(shù)為       !
          (3)CO和H2在工業(yè)上還可以通過反應C(s)+H2O(g) CO(g)+H2 (g)來制取。
          ①在恒溫恒容下,如果從反應物出發(fā)建立平衡,可認定平衡已達到的是       

          A.體系壓強不再變化 B.H2與CO的物質的量之比為1 :1
          C.混合氣體的密度保持不變 D.氣體平均相對分子質量為15,且保持不變
          ② 在某密閉容器中同時投入四種物質,2min時達到平衡,測得容器中有1mol H2O(g)、1mol CO(g)、
          2.2molH2(g)和一定量的C(s),如果此時對體系加壓,平衡向    (填“正”或“逆”)反應方向移動,第5min時達到新的平衡,請在下圖中畫出2~5min內(nèi)容器中氣體平均相對分子質量的變化曲線。

          (1)+248       
          (2)①P4> P3> P2> P1;②0.032mol?L-1?min-1 ; 1.64 ;(3)① AC    ② 逆

          解析試題分析:(1)③-①-②,整理可得CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) △H=+248KJ/mol。(2)①據(jù)圖可知,甲烷在P1、P2、 P3、P4的轉化率的關系是P1 > P2> P3> P4。由于反應CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g)的正反應是氣體體積增大的反應,根據(jù)平衡移動原理,減小壓強,平衡向氣體體積增大的反應方向即向正反應方向移動。所以這幾種條件下的壓強由大到小的順序P4> P3> P2> P1。②在壓強為P4、1100℃的條件下,該反應5min時達到平衡點X,此時甲烷的轉化率為80%,所以c(CO)=2×0.08=0.16mol/L則v(CO)=" 0.016mol/L÷5min=0.032mol/(L·min)." 該溫度下,反應的平衡常數(shù)為.(3)① A.由于該反應是反應前后氣體體積不等的反應,若反應未達到平衡,則容器的壓強就要發(fā)生變化,所以體系壓強不再變化,能證明反應達到平衡。正確。B.在任何時刻都存在關系:H2與CO的物質的量之比為1 :1,因此不能作為判斷平衡的標志。錯誤。C.由于反應物有固體參加,若反應未達到平衡,則氣體的密度就要增大或減小,若達到平衡,氣體的密度就不會發(fā)生變化。因此混合氣體的密度保持不變可以證明反應達到平衡的標志。正確。D. 若氣體完全是CO與氫氣,由于生成的二者的物質的量的比為1:1,氣體平均相對分子質量為15,若氣體完全是水蒸氣,則氣體的相對分子質量為18,由于可逆反應達到平衡狀態(tài)時是三者的共同體,所以氣體的平均相對分子質量應該在15~18,且保持不變。錯誤。②對于C(s)+H2O(g) CO(g)+H2 (g),若增大壓強,根據(jù)平衡移動原理,應該向氣體體積減小的方向就是向逆反應方向移動。在第2分鐘時混合氣體的平均相對分子質量為:。第5min時達到新的平衡,假如生成物完全轉化為反應物,則混合氣體的物質的量減小1mol,質量減輕12g,所以混合氣體的相對分子質量不變,的平均相對分子質量仍然是12。2~5min內(nèi)容器中氣體平均相對分子質量的變化曲線如圖:
          。
          考點:考查蓋斯定律的應用、化學反應速率的計算、化學平衡常數(shù)的表達式、化學平衡狀態(tài)的判斷、影響化學平衡的因素、相對分子質量與壓強的關系的知識。

          練習冊系列答案
          相關習題

          科目:高中化學 來源: 題型:填空題

          (1)固定和利用CO2能有效地利用資源,并減少空氣中的溫室氣體。工業(yè)上有一種用CO2來生產(chǎn)甲醇燃料的方法:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.0kJ·mol-1。某科學實驗將6molCO2和8molH2充入2L密閉容器中,測得H2的物質的量隨時間變化如右圖所示(實線)。圖中數(shù)據(jù)a(1,6)代表的意思是:在l min時H2的物質的量是6mol。

          ①下列時間段平均反應速率最大的是__________,最小的是______________。

          A.0~1minB.1~3minC.3~8minD.8~11min
          ②僅改變某一實驗條件再進行兩次實驗測得H2的物質的量隨時間變化如圖中虛線所示,曲線Ⅰ對應的實驗改變的條件是________,曲線Ⅱ對應的實驗改變的條件是_________。
          (2)利用光能和光催化劑,可將CO2和H2O(g)轉化為CH4和O2。紫外光照射時,等量的CO2和H2O(g)在不同催化劑(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)作用下,CH4產(chǎn)量隨光照時間的變化如圖所示。在0~30 h內(nèi),CH4的平均生成速率v(Ⅰ)、v(Ⅱ)和v(Ⅲ)從大到小的順序為                  。反應開始后的12小時內(nèi),在第___________種催化劑的作用下,收集的CH4最多。

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          科目:高中化學 來源: 題型:填空題

          工業(yè)廢水中常含有一定量的Cr2O72-和CrO42-,它們會對人類及生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生很大損害,必須進行處理。常用的處理方法有兩種。
          方法1:還原沉淀法。該法的工藝流程為CrO42-Cr2O72-Cr3Cr(OH)3
          其中第①步存在平衡:2CrO42- (黃色)+2HCr2O72- (橙色)+H2O
          (1)若平衡體系的pH=2,該溶液顯________色。
          (2)能說明第①步反應達平衡狀態(tài)的是__________。
          a.Cr2O72-和CrO42-的濃度相同 
          b.2v(Cr2O72-)=v(CrO42-
          c.溶液的顏色不變
          (3)第②步中,還原1 mol Cr2O72-離子,需要________mol的FeSO4·7H2O。
          (4)第③步生成的Cr(OH)3在溶液中存在以下沉淀溶解平衡:Cr(OH)3(s) Cr3(aq)+3OH(aq),常溫下,Cr(OH)3的溶度積Ksp=c(Cr3)·c3(OH)=10-32,要使c(Cr3)降至10-5mol/L,溶液的pH應調至_______。
          方法2:電解法。該法用Fe做電極電解含Cr2O72-的酸性廢水,隨著電解進行,在陰極附近溶液pH升高,產(chǎn)生Cr(OH)3沉淀。
          (5)用Fe做電極的原因為__________________。
          (6)在陰極附近溶液pH升高的原因是(用電極反應解釋)_________________________________。溶液中同時生成的沉淀還有__________。

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          科目:高中化學 來源: 題型:填空題

          某溫度時, 在一個0.5 L的密閉容器中,X、Y、Z三種物質的物質的量隨時間的變化曲線如圖所示。

          根據(jù)圖中數(shù)據(jù)回答下列問題:
          (1)該反應的化學方程式為                                   。
          (2)反應開始至2 min,以氣體Z表示的平均反應速率為          。
          (3)用物質X表示的化學反應速率為0.2與用物質Y表示的化學反應速率為0.1,哪個快?(     )
          a.前者     b.后者     c.一樣快    d.無法比較
          (4)若X、Y、Z均為氣體,2 min后反應達到平衡,反應達平衡時:
          ①此時體系的壓強是開始時的      倍;
          ②達平衡時,容器內(nèi)混合氣體的平均相對分子質量比起始投料時        (填“增大”“減小”或“相等”)。 

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          科目:高中化學 來源: 題型:問答題

          (本題共12分)
          氮化硅(Si3N4)是一種新型陶瓷材料,它可由石英與焦炭在高溫的氮氣流中,通過以下反應制得:

          29.配平反應中各物質的化學計量數(shù),并標明電子轉移方向和數(shù)目。
          30.該反應的氧化劑是               ,其還原產(chǎn)物是              。
          31.上述反應進程中能量變化示意圖如下,試在圖像中用虛線表示在反應中使用催化劑后能量的變化情況。
                     
          32.該反應的平衡常數(shù)表達式為K=              。升高溫度,其平衡常數(shù)      (選填“增大”、“減小”或“不變”)。
          33.該化學反應速率與反應時間的關系如上圖所示,t2時引起v突變、v漸變的原因是  
                          ,t引起變化的因素為                         ,t5時引起v大變化、v小變化的原因是                                   。

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          科目:高中化學 來源: 題型:問答題

          在恒溫、恒壓和使用催化劑的條件下,已知:在容積可變的密閉容器中,充入1 L含3 mol H2和1 mol N2的混合氣體,反應達平衡時有a mol NH3生成,N2的轉化率為b%。
          (1)若在恒溫、恒壓和使用催化劑的條件下,在體積可變的密閉容器中充入x mol H2和y mol N2,反應達平衡時有3a mol NH3生成,N2的轉化率仍為b%。則x=                                           ;
          y=                                            
          (2)在恒溫、恒壓和使用催化劑的條件下,設在體積可變的密閉容器中充入x mol H2、y mol N2和z mol NH3,若達平衡時N2轉化率仍為b%,則x、y的關系為               ;z的取值范圍為                    。
          (3)在恒溫[與(1)溫度相同]和使用催化劑的條件下,在容積不可變的密閉容器中,充入1 L含3 mol H2和1 mol N2的混合氣體,反應達平衡時N2的轉化率為c%,則b、c的關系為         (用“<”、“=”或“>”表示),理由是                                                             。

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          科目:高中化學 來源: 題型:問答題

          (16分)霧霾天氣嚴重影響人們的生活質量,其中氮氧化物和硫氧化物是造成霧霾天氣的主要原因之一。消除氮氧化物和硫氧化物有多種方法。
          (1)NH3催化還原氮氧化物(SCR)技術是目前應用最廣泛的煙氣氮氧化物脫除技術。反應原理如圖31-1所示:
           
          ①由圖31-1可知SCR技術中的氧化劑為:             。
          ②圖31-2是不同催化劑Mn和Cr在不同溫度下對應的脫氮率,由圖可知最佳的催化劑和相應的溫度分別為:          、             。
          ③用Fe做催化劑時,在氨氣足量的情況下,不同c(NO2)/c(NO)對應的脫氮率如圖31-3所示,脫氮效果最佳的c(NO2)/c(NO)=                。已知生成1molN2反應放出的熱量為QkJ,此時對應的脫氮反應的熱化學方程式為                            。

          (2)利用噴霧干燥法脫硫工藝是除去SO2的常見方法,先將含SO2的廢氣溶于水,再用飽和石灰漿吸收,具體步驟如下:
          SO2(g)+H2O(l)H2SO3(l)H+(aq)+HSO3(aq)   I
          HSO3(aq)H+(aq)+SO32—(aq)                II
          Ca(OH)2(s)Ca2+(aq)+2OH(aq)              III
          Ca2+(aq)+SO32—(aq)CaSO3(s)                IV
          ④步驟II的平衡常數(shù)K的表達式為                  。
          ⑤該溫度下,吸收液中c(Ca2+)一直保持為0.70mol/L,已知Ksp(CaSO3)=1.4×10-7,則吸收后溶液中的SO32-的濃度。(寫出計算過程,保留2位有效數(shù)字)

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          科目:高中化學 來源: 題型:問答題

          (8分)向200mL 6mol·L-1鹽酸中加入一定量的純凈CaCO3,產(chǎn)生氣體的體積隨時間的變化曲線如圖所示(氣體體積均在標準狀況下測定)。請回答下列問題:
          (1)設OE段的反應速率為v1,EF段的反應速率為v2
          FG段的反應速率為v3,則 影響v1、v2、v3反應速率的因素是                                      ;
          (2)為了減緩上述反應的速率,欲向該溶液中加入下列物質,你認為可行的是            (填字母)  

          A.蒸餾水B.氯化鉀固體C.氯化鈉溶液D.濃鹽酸
          (3)加入CaCO3的質量為           。
          (4)若反應過程中溶液體積的變化忽略不計,則EF段用鹽酸表示的化學反應速率V(HCl)=______。

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          科目:高中化學 來源: 題型:計算題

          工業(yè)上以氨氣為原料(鉑銠合金網(wǎng)為催化劑)催化氧化法制硝酸的過程如下:

          O2

           

          (1)己知反應一經(jīng)發(fā)生,鉑銠合金網(wǎng)就會處于紅熱狀態(tài)。寫出氨催化氧化的化學方程式:______________________________________________;當溫度升高時,該反應的平衡常數(shù)K值___________(填“增大”、“減小”或“不變”)。
          (2)硝酸廠尾氣常用的處理方法是催化還原法:催化劑存在時用H2將NO2還原為N2。已知:
          2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)   △H= a  kJ·mol-1
          N2(g)+2O2(g)=2NO2(g)   △H= b  kJ·mol-1
          H2O(1)=H2O(g)         △H= c   kJ·mol-1
          則反應2NO2(g)+4H2(g)=N2(g)+4H2O(1)的△H=_________。(用a、b、c表示)
          (3)①合成氨反應的化學方程式為N2+3H22NH3,該反應在固定容積的密閉容器中進行。下列各項標志著該反應達到化學平衡狀態(tài)的是____________(填序號)
          A.容器內(nèi)N2、H2、NH3的濃度之比為1∶3∶2
          B.3v(N2)=v(H2)
          C.容器內(nèi)壓強保持不變
          D.混合氣體的相對分子質量保持不變
          E.1mol N≡N鍵斷裂,同時1mol H—H鍵斷裂
          ②若在恒溫條件下,將N2與H2按一定比例混合通入一個容積為2L的密閉容器中,5min反應達平衡,n(N2)=1mol,n(H2)=1mol,n(NH3)=2mol,則反應速率v(N2)=________________,H2的平衡轉化率=_________________;若保持容器的溫度不變,在10min時將容器的容積壓縮為lL,請在答題卡坐標圖中,畫出從反應開始至15min時c(NH3)隨時間變化曲線示意圖。

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