1、填空题 氮气及含氮的化合物在国民经济中占有重要地位。合成氨工业中,合成塔中每产生2 mol NH3,放出92.4 kJ热量。
(1)若起始时向容器内放入2 mol N2和6 mol H2,达平衡后放出的热量为Q,则Q 184.8kJ(填“>”、“<”或“=”)。一定条件下,在密闭恒容的容器中,能表示反应达到化学平衡状态的是 。
a.3v逆(N2)=v正(H2) b.2v正(H2)= v正(NH3)
c.混合气体密度保持不变 d.c(N2):c(H2):c(NH3)=1:3:2
工业生产尿素的原理是以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)。
(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)
,右图是氨碳比(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)图中的B点处,NH3的平衡转化率为 。

(4)已知: 3Cl2+2NH3→N2+6HCl
参考答案:
本题解析:
本题难度:困难
2、填空题 研究NO2、SO2 、CO等大气污染气体的处理具有重要意义。
(1)NO2可用水吸收,相应的化学反应方程式为 。利用反应6NO2+ 8NH3
7N2+12 H2O也可处理NO2。当转移1.2mol电子时,消耗的NO2在标准状况下是 L。
(2)已知:2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g) ΔH=?196.6 kJ·mol-1
2NO(g)+O2(g)
2NO2(g) ΔH =?113.0 kJ·mol-1
则反应NO2(g)+SO2(g)
SO3(g)+NO(g)的ΔH = kJ·mol-1。
一定条件下,将NO2与SO2以体积比1:2置于密闭容器中发生上述反应,下列能说明反应达到平衡状态的是 。
a.体系压强保持不变
b.混合气体颜色保持不变
c.SO3和NO的体积比保持不变
d.每消耗1 mol SO3的同时生成1 molNO2
(3)CO可用于合成甲醇,反应方程式为CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g)。CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如下图所示。该反应ΔH 0(填“>”或“ <”)。实际生产条件控制在250℃、1.3×104kPa左右,选择此压强的理由是 。

参考答案:(1)3NO2+H2O=NO+2HNO3;6.72;(2)-41.8;b;(3)< 在1.3×104kPa下,CO的转化率已经很高,如果增加压强CO的转化率提高不大,而生产成本增加较大,得不偿失。
本题解析:(1)二氧化氮与水反应生成一氧化氮和硝酸,6NO2中N元素化合价降低,由+4价降低到0价,则6molNO2参加反应,转移24mol电子,所以当转移1.2mol电子时,消耗NO20.3mol,体积为6.72L,故答案为:6.72;(2)已知:①2SO2(g)+O2(g)?2SO3(g)△H=-196.6kJ?mol-1②2NO(g)+O2(g)?2NO2(g)△H=-113.0kJ?mol-1,利用盖斯定律,①
②
得NO2(g)+SO2(g)?SO3(g)+NO(g)△H=
(-196.6kJ?mol-1)-
(-113.0kJ?mol-1)=-41.8kJ?mol-1,a.无论是否达到平衡,体系压强都保持不变,不能用于判断是否达到平衡状态,故a错误;b.混合气体颜色保持不变,说明浓度不变,达到平衡状态,故b正确;c.SO3和NO的计量数之比为1:1,无论是否达到平衡,二者的体积比保持不变,不能判断是否达到平衡状态,故c错误;d.物质的量之比等于化学计量数之比,则每消耗1mol SO3的同时生成1molNO2,不能判断是否达到平衡状态,故d错误.答案为:-41.8;b;(3)温度升高,CO的转化率降低,说明是放热反应,ΔH<0;在1.3×104kPa下,CO的转化率已经很高,如果增加压强CO的转化率提高不大,而生产成本增加较大,得不偿失。故答案为:< 在1.3×104kPa下,CO的转化率已经很高,如果增加压强CO的转化率提高不大,而生产成本增加较大,得不偿失。
本题难度:困难
3、计算题
碳、氮和铝的单质及其化合物在工农业生产和生活中有重要的作用。
(1)真空碳热还原—氯化法可实现由铝矿制备金属铝,其相关的热化学方程式如下:
2Al2O3(s)+2AlCl3(g)+6C(s)=6AlCl(g)+6CO(g) △H=a kJ·mol-1
3AlCl(g) =2Al(l)+AlCl3(g) △H=b kJ·mol-1
反应Al2O3(s)+3C(s)=2Al(l)+3CO(g)的△H= kJ·mol-1(用含a、b的代数式表示);
(2)用活性炭还原法可以处理氮氧化物。某研究小组向某密闭容器中加入一定量的活性炭和NO,发生反应C(s)+2NO(g)
N2(g)+CO2(g) △H="Q" kJ·mol-1在T1℃时,反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下:
时间(mol/L) 浓度(mol/L)
| 0
| 10
| 20
| 30
| 40
| 50
|
NO
| 1.00
| 0.68
| 0.50
| 0.50
| 0.60
| 0.60
|
N2
| 0
| 0.16
| 0.25
| 0.25
| 0.30
| 0.30
|
CO2
| 0
| 0.16
| 0.25
| 0.25
| 0.30
| 0.30
|
①0~10min内,NO的平均反应速率v(NO)= ,T1℃时,该反应的平衡常数K= ;
②30min后,只改变某一条件,反应重新达到平衡,根据上表中的数据判断改变的条件可能是 (填字母编号)。
a.通入一定量的NO b.加入一定量的活性炭
c.加入合适的催化剂 d.适当缩小容器的体积
③若30min后升高温度至T2℃,达到平衡时,容器中NO、N2、CO2的浓度之比为3:1:1,则Q 0(填“>”或“<”)。
④在恒容条件下,能判断该反应一定达到化学平衡状态的依据是 (填选项编号)。
a.单位时间内生成2n mol NO(g)的同时消耗n mol CO2(g)
b.反应体系的温度不再发生改变
c.混合气体的密度不再发生改变
d.反应体系的压强不再发生改变
(3)铝电池性能优越,Al—Ag2O电池可用作水下动力电源,其原理如下图所示:
请写出该电池正极反应式 ;常温下,用该化学电源和惰性电极电解300ml硫酸铜溶液(过量),消耗27mg Al,则电解后溶液的pH= (不考虑溶液体积的变化)。
参考答案:(1)0.5a+b
(2)①0.032mol·L-1·min-1 0.25; ② ad ③< ④bc
(3)Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-;2
本题解析:(1)根据反应①2Al2O3(s)+2AlCl3(g)+6C(s)=6AlCl(g)+6CO(g) △H=a kJ·mol-1、②3AlCl(g) =2Al(l)+AlCl3(g) △H=b kJ·mol-1并依据盖斯定律可知,①÷2+②即得到反应 Al2O3(s)+3C(s)=2Al(l)+3CO(g),所以该反应的△H=(0.5a+b)kJ/mol。
(2)①根据表中数据可知0~10min内,NO的平均反应速率v(NO)=(1.0mol/L-0.68mol/)10min=0.032mol?L-1?min-1;根据表中数据可知,反应C(s)+2NO(g)
N2(g)+CO2(g)的平衡浓度c(N2)=0.25mol/L;c(CO2)=0.25mol/L;c(NO)=0.5mol/L,所以该反应的平衡常数K=c(N2)c(CO2)/c2(NO)=0.25×0.25/0.52=0.25。
②30min后,只改变某一条件,反应C(s)+2NO(g)
N2(g)+CO2(g)重新达到平衡。依据图表数据分析,平衡状态物质浓度增大,依据平衡常数计算K=c(N2)c(CO2)/c2(NO)=0.3×0.3/0.62=0.25。由于平衡常数随温度变化,平衡常数不变说明改变的条件一定不是温度;
a.通入一定量的NO,新平衡状态下物质平衡浓度增大,正确;
b.加入一定量的活性炭,碳是固体对平衡无影响,平衡不动,故错误;
c.加入合适的催化剂,催化剂只改变化学反应速率,不改变化学平衡,c错误;
d.适当缩小容器的体积,反应前后体积不变,平衡状态物质浓度增大,故正确;
③若30min后升高温度至T2℃,达到平衡时,容器中NO、N2、CO2的浓度之比为3:1:1,这说明升高温度平衡向逆反应方向移动,因此逆反应是吸热反应,则正反应是放热反应,故Q<0。
④在一定条件下,当可逆反应的正反应速率和逆反应速率相等时(但不为0),反应体系中各种物质的浓度或含量不再发生变化的状态,称为化学平衡状态。恒容条件下,体积不变。
a、无论反应是否达到平衡状态,单位时间内生成2n mol NO(g)的同时消耗n mol CO2(g),故a错误;
b、该反应是放热反应,所以反应体系的温度随着反应的移动而改变,当平衡时,反应体系的温度不变,故b正确;
C、密度是混合气的质量和容器容积的比值,反应中有固体参加,反应前后气体的质量不等,所以当反应达到平衡时,混合气体的密度不再变化,故c正确;
d、反应前后体积不变,所以无论反应是否达到平衡状态,压强始终不变,故d错误。
(3)原电池中较活泼的金属是负极,失去电子,发生氧化反应。电子经导线传递到正极,所以溶液中的阳离子向正极移动,正极得到电子,发生还原反应。所以根据装置图可知,负极是铝,失去电子。正极上氧化银得电子和水反应生成银和氢氧根离子,电极反应式为Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-;根据反应中得失电子数相等计算,消耗27mg Al失去电子是0.027g/27g/mol×3=0.003mol。所以根据反应式2CuSO4+2H2O
2Cu+2H2SO4+O2↑可知,反应中生成氢离子的物质的量=0.003mol,所以溶液中C(H+)=0.003mol÷0.3L=0.01mol/L,所以pH=-lg0.01=2。
本题难度:一般
4、填空题 373K时,某 1L密闭容器中加入1molPCl5发生如下可逆反应:
其中物质PCl3的物质的量变化如右图所示。

(1
)前 20
s内 PCl5(g)的平均反应速率为
(2)373K时该反应的平衡常数的值为
(3)若在此平衡体系中再加入 1mol的 PCl5,与原平衡比较,新平衡时 PCl5的转化率 (填“增大”或“减小”,下同)。PCl5的平衡浓度 。
(4)将原平衡升温至 473K,重新达平衡时(其他条件不变),PCl3的平衡浓度为 PCl5的3倍,该反应的正反应为(填“放热反应”或 “吸热反应”) ,为增大平衡体系中 Cl2的物质的量,下列措施正确的是(其它条件相同)
a.升高温度 b.扩大容器的体积
c.加入合适的催化剂 d.再充入 PCl3
参考答案:(1) 0
.005mol/L·s (3分) (2) 0.9(3分)
(3) 减小增大(各 2分)
(4)吸热(2分) ab(各 2分,如果有选错都为 0分)
本题解析:略
本题难度:一般
5、填空题 (11分)在2L密闭容器内,800℃时反应:2NO(g)+O2(g)
2NO2(g)体系中,n(NO)随时间的变化如表:
时间(s)
| 0
| 1
| 2
| 3
| 4
| 5
|
n(NO)(mol)
| 0.020
| 0.01
| 0.008
| 0.007
| 0.007
| 0.007
|
(1)达平衡的时间是 ,理由是 。
(2)右图中表示NO2的变化的曲线是 。用O2表示从0~2 s内该反应的平均速率v= 。

(3)能说明该反应已达到平衡状态的是 。
a.v(NO2) = 2v(O2) b.容器内各物质的浓度保持不变
c.v逆(NO) = 2v正(O2) d.达到化学平衡时,NO将完全转化为NO2
(4)能增大该反应的反应速率是 。
a.及时分离除NO2气体 b.适当升高温度
c.增大O2的浓度 d.选择高效催化剂
参考答案:(1)3S (1分); 3S以后NO的浓度或物质的量不再发生改变 (1分)
(2)b (2分); 1.5×10-3 mol·L-1·s-1 (2分) (3)bc (2分) (4)bcd (3分)
本题解析:(1)根据表中数据可知, 3S以后NO的浓度或物质的量不再发生改变,所以3s时反应达到平衡状态。
(2)NO2是生成物,平衡时浓度是
,所以曲线b表示NO2的;2s时消耗NO是0.02mol-0.008mol=0.012mol,所以消耗氧气是0.006mol,其浓度是0.003mol/L,因此反应速率是0.003mol/L÷2s=1.5×10-3 mol·L-1·s-1。
(3)在一定条件下,当可逆反应中正反应速率和逆反应速率相等时(但不为0),各种物质的浓度或含量均不再发生变化的状态,是化学平衡状态,所以b正确,d不正确。a中NO2的反应速率始终是氧气的2倍,a不正确;c中反应速率的方向相反,且满足反应速率之比是相应的化学计量数之比,正确,答案选bc。
(4)a是降低生成物浓度,反应蚀刻降低;bcd分别是通过改变温度、浓度和催化剂来加快反应速率的,答案选bcd。
本题难度:一般