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1、填空题 (1)将0.050molSO2(g)和0.030molO2(g)放入容积为1L的密闭容器中,反应:
2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g)在一定条件下达到平衡,测得c(SO3)=0.040mol/L。计算该条件下反应的平衡常数K和SO2的平衡转化率(写出计算过程)。
___________________________
(2)已知上述反应是放热反应,当该反应处于平衡状态时,在体积不变的条件下,下列措施中有利于提高SO2平衡转化率的有_______________(填字母)
A. 升高温度 B. 降低温度 C. 增大压强 D. 减小压强 E. 加入催化剂 G. 移出氧气
参考答案:(1)“略”
(2)BC
本题解析:
本题难度:一般
2、计算题 (11分)将气体A、B置于容积为5L的密闭容器中,发生如下反应:3A(g) +B(g)
2C(g)+2D(g),反应进行到10s末,测得A的物质的量为1.8mol,B的物质的量为0.6mol,C的物质的量为0.8mol,则:
(1)求用C来表示的该反应的速率 ;
(2)求反应前A的物质的量浓度 ;
(3)反应10s后,求B物质的转化率 。
(请在答题纸上写出本题详细的解题过程)
参考答案:(1) 0.016 mol/(L·s) (2) 0.6 mol/L 40%
本题解析:考查可逆反应的有关计算。这种类型的计算一般采用三段式进行计算,即
3A(g) +B(g)
2C(g)+2D(g)
起始量(mol) a b 0 0
转化量(mol) 1.2 0.4 0.8 0.8
10s后(mol) a-1.2 b-0.4 0.8 0.8
根据题意可知a-1.2=1.8,b-0.4=0.6
解得a=3.0,b=1.0。所以
(1)用C来表示的该反应的速率为
(2)反应前A的物质的量浓度是
(3)B物质的转化率为
本题难度:一般
3、填空题 氨气是生产氮肥、硝酸、纯碱等的重要原料。
(1)实验室模拟合成氨。在恒温恒容密闭容器中按照甲、乙、丙三种方式分别投料(单位是mol /L),平衡时测得甲容器中H2的转化率为20%。
①平衡时甲容器中氨气的浓度为 。
②乙容器中开始反应时,v逆 v正(填<、>或=)。
③达平衡时,甲、乙、丙三容器中NH3的体积分数由大到小的顺序为 。
(2)工业上以NH3和CO2为原料合成尿素[CO(NH2)2],反应的化学方程式为:
2NH3 (g)+ CO2 (g)
CO(NH2)2 (l) + H2O (l),该反应的平衡常数和温度关系如下:
T / ℃
| 165
| 175
| 185
| 195
|
K
| 111.9
| 74.1
| 50.6
| 34.8
|
①焓变ΔH_____0(填“>”、“<”或“=”)。
②在一定温度和压强下,若原料气中的NH3和CO2的物质的量之比(氨碳比)
=x,下图是氨碳比(x)与CO2平衡转化率(α)的关系。α随着x增大而增大的原因是 。

③右图中的B点处,NH3的平衡转化率为 。
参考答案:(9分)(1)①0.4 mol/L(2分) ②>(1分) ③丙>甲=乙(2分)
(2) ①<(1分) ②c(NH3)增大,平衡正向移动(1分) ③32%(2分)
本题解析:(1)①氢气的转化率是20%,则甲中消耗氢气的浓度是3mol/L×20%=0.6mol/L,则根据方程式N2+3H2
2NH3可知,生成氨气的浓度是0.4mol/L。
②乙容器中如果1mol/L氨气完全转化为氮气和氢气,在氮气和氢气的浓度是1mol/L和3mol/L,因此甲和乙容器是等效的。所以乙容器中平衡是氨气的浓度是0.4mol/L,小于1mol/L,因此平衡向逆反应方向进行,即v逆>v正。
③丙容器中相当于氮气和氢气的起始浓度是2mol/L和6mol/L,由于容器体积相等,所以丙容器相当于是在甲容器的基础上增大压强,平衡向生成氨气的方向移动,因此平衡时氨气的体积分数增大,则达平衡时,甲、乙、丙三容器中NH3的体积分数由大到小的顺序为丙>甲=乙。
(2)①根据表中数据可知,随着温度的升高,反应的平衡常数逐渐减小。这说明升高温度平衡向逆反应方向移动,因此正方应是放热反应,则焓变ΔH<0。
②x值越大,即c(NH3)增大,促使平衡向正反应方向移动,因此CO2的转化率增大。
③根据图像可知,B点表示x=4.0,CO2的转化率是64%。设CO2的物质的量是n,则氨气的物质的量是4n。反应中消耗CO2的物质的量=0.64n,则根据方程式可知,消耗氨气的物质的量=0.64n×2=1.28n,因此氨气的转化率=
×100%=32%。
考点:考查等效平衡的应用;反应热判断以及可逆反应转化率计算等
本题难度:困难
4、简答题 (14分)研究CO2的利用对促进低碳社会的构建具有重要意义。
(1)将CO2与焦炭作用生成CO,CO可用于炼铁等。
已知:①Fe2O3(s) + 3C(石墨) =" 2Fe(s)" + 3CO(g) △H 1 = +489.0 kJ·mol-1
②C(石墨) +CO2(g) = 2CO(g) △H 2 = +172.5 kJ·mol-1
则CO还原Fe2O3(s)的热化学方程式为 。
(2)二氧化碳合成甲醇是碳减排的新方向,将CO2转化为甲醇的热化学方程式为:
CO2(g) +3H2(g)
CH3OH(g) +H2O(g) △H
①该反应的平衡常数表达式为K= 。
②取一定体积CO2和H2的混合气体(物质的量之比为1∶3),加入恒容密闭容器中,发生上述反应反应过程中测得甲醇的体积分数φ(CH3OH)与反应温度T的关系如图1所示,则该反应的ΔH 0 (填“>”、“<”或“=”)。

③在两种不同条件下发生反应,测得CH3OH的物质的量随时间变化如图2所示,曲线I、Ⅱ对应的平衡常数大小关系为KⅠ KⅡ(填“>”、“<”或“=”)。
(3)以CO2为原料还可以合成多种物质。
①工业上尿素[CO(NH2)2]由CO2和NH3在一定条件下合成,其反应方程式为 。
当氨碳比
=3,达平衡时CO2的转化率为60%,则NH3的平衡转化率为: 。
②用硫酸溶液作电解质进行电解,CO2在电极上可转化为甲烷,该电极反应的方程式为 。
参考答案:(1)Fe2O3(s)+3CO(g) = 2Fe(s)+3CO2(g) △H = —28.5 kJ·mol-1
(2)①
;②< ; ③>
(3)(2)2NH3+CO2
CO(NH2)2+H2O 40 % ②CO2+8e—+8H+=CH4+2H2O
本题解析:(1) ①-②×3,整理可得Fe2O3(s)+3CO(g) = 2Fe(s)+3CO2(g) △H = —28.5 kJ/mol。(2)①化学平衡常数是可逆反应达到平衡状态时各种生成物浓度的幂指数的乘积与各种反应物浓度的幂指数的乘积的比。对该反应来说,K=
。②由甲醇的体积分数φ(CH3OH)与反应温度T的关系图示可知:当反应达到平衡后,升高温度,甲醇的体积分数减小,说明升高温度,化学平衡逆向移动。根据偏高移动原理:升高温度梦幻西游平衡向吸热反应方向移动。逆反应方向为吸热反应,所以正反应为放热反应。所以ΔH<0。 ③曲线Ⅱ比I先达到平衡。说明温度温度曲线Ⅱ>I。由于温度高,CH3OH含量低,说明化学平衡常数KⅠ>KⅡ。(3)①根据质量守恒定律,由CO2和NH3在一定条件下合成尿素[CO(NH2)2]的反应方程式为2NH3+CO2
CO(NH2)2+H2O。
=3,假设n(CO2)=amol,则n(NH3)=3amol。由于达平衡时CO2的转化率为60%,所以反应消耗的n(CO2)=0.6amol.,根据方程式中二者的物质的量的关系可知反应的NH3的物质的量n(NH3)=1.2amol.所以氨气的转化率为(1.2amol.÷3amol)×100%=40%.②用硫酸溶液作电解质进行电解,CO2在电极上可转化为甲烷,则根据题意可得:该电极反应的方程式为CO2+8e—+8H+=CH4+2H2O。
考点:考查热化学方程式的书写、化学平衡常数的表达式、温度对化学平衡常数的影响、物质转化率、电化学电极式的书写的知识。
本题难度:困难
5、简答题 氨是一种重要的化工原料,氨的合成和应用是当前的重要研究内容之一.
(1)传统哈伯法合成氨工艺中相关的反应式为:N2+3H2
2NH3 △H<0.
①该反应的平衡常数K的表达式为:K=______.升高温度,K值______(填“增大”“减小”或“不变”).
②不同温度、压强下,合成氨平衡体系中NH3的物质的量分数见下表(N2和H2的起始物质的量之比为1:3).分析表中数据,______(填温度和压强)时H2转化率最高,实际工业生产不选用该条件的主要原因是______.

③下列关于合成氨说法正确是______(填字母)
A.使用催化剂可以提高氮气的转化率
B.寻找常温下的合适催化剂是未来研究的方向
C.由于△H<0、△S>0,故合成氨反应一定能自发进行
D.增大n(N2):n(H2)的比值,有利于提高H2的转化率
(2)最近美国Simons等科学家发明了不必使氨先裂化为氢就可直接用于燃料电池的方法.它既有液氢燃料电池的优点,又克服了液氢不易保存的不足.其装置为用铂黑作为电极,加入电解质溶液中,一个电极通入空气,另一电极通入氨气.其电池反应为
4NH3+3O2=2N2+6H2O
你认为电解质溶液应显______?性(填“酸性”、“中性“、“碱性”),写出负极电极反应式______.
参考答案:(1)①根据化学方程式可写出平衡常数为k=c2(NH3)c(N2)?c3(H2),由于反应放热,升高温度平衡向逆反应方向移动,则平衡常数减小,
故答案为:k=c2(NH3)c(N2)?c3(H2);减小;
②200℃、100MPa时氨气的含量最大,则H2转化率最高,但实际工业生产中越强不能太大,因压强太高,对生产设备要求也高,难以实现,
故答案为:200℃、100MPa;压强太高,对生产设备要求也高,难以实现;
③A.催化剂不影响平衡移动,故A错误;
B.寻找常温下的合适催化剂可减少能量的消耗,为研究的主要方向,故B正确;
C.△S<0,需在一定温度下才能进行,故C错误;
D.增大n(N2)可提高H2的转化率,故D正确.
故答案为:BD;
(2)氨气为碱性气体,易与酸反应,所以电解质溶液应呈碱性,负极发生氧化反应,氨气被氧化生产氮气,电极反应式为2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O,
故答案为:碱性;2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O.
本题解析:
本题难度:一般