1、填空题 (共14分)甲醇是重要的化学工业基础原料和液体燃料。工业上可利用CO或CO2来生产燃料甲醇。已知甲醇制备的有关化学反应以及在不同温度下的化学反应平衡常数如下表所示:
化学反应
| 平衡常数
| 温度(℃)
|
500
| 800
|
①2H2(g)+CO(g) CH3OH(g)
| K1
| 2.5
| 0.15
|
②H2(g)+CO2(g) ?H2O (g)+CO(g)
| K2
| 1.0
| 2.50
|
③3H2(g)+ CO2(g) CH3OH(g)+H2O (g)
| K3
| ?
| ?
|
(1)反应②是?(填“吸热”或“放热”)反应。
(2)某温度下反应①中H2的平衡转化率(a)与体系总压强(P)的关系如图所示。则平衡状态由A变到B时,平衡常数K(A)?K(B)(填“>”、“<”或“=”)。

(3)判断反应③△H?0; △S?0(填“>”“=”或“<”)
在500℃、2L的密闭容器中,进行反应③,测得某时刻H2、CO2、 CH3OH、H2O的物质的量分别为6mol、2 mol、10 mol、10 mol,此时v(正)?v(逆)(填“>”“=”或“<”)
(4)一定温度下,在3 L容积可变的密闭容器中发生反应②,已知c(CO)与反应时间t变化曲线Ⅰ如图所示,若在t0时刻分别改变一个条件,曲线Ⅰ变为曲线Ⅱ和曲线Ⅲ。当曲线Ⅰ变为曲线Ⅱ时,改变的条件是?。当曲线Ⅰ变为曲线Ⅲ时,改变的条件是?。

(5)一定条件下甲醇与一氧化碳反应可以合成乙酸。通常状况下,?
将0.2 mol/L的乙酸与0.1 mol/LBa(OH)2溶液等体积混合,则混合溶液中离子浓度由大到小的顺序为 ?
参考答案:(共14分)
(1)吸热(1分)
(2)=(1分)
(3)<?、<(各2分);>(2分)
(4)加入催化剂(2分);
将容器的体积快速压缩至2L(2分,只写出加压或缩小容器体积得1分)
(5)?c(CH3COO-)>c(Ba2+)>c(OH-)>c(H+)(2分)
本题解析:(1)对于反应②,温度升高,平衡常数增大,说明升高温度对正反应有利,所以该反应是吸热反应;
(2)平衡常数是温度常数,只随温度变化,所以A、B点的温度相同,平衡常数也相同,K(A)=K(B)
(3)反应③=反应①+反应②,所以K3=K1·K2,500℃K3=2.5,800℃ K3=0.375,温度升高,平衡常数减小,说明温度升高对逆反应有利,正向是放热反应,所以△H<0,由化学方程式的系数可知,反应物中气体的总系数是4,生成物的总系数是2,所以△S<0;
(4)t0时刻曲线Ⅰ变为曲线Ⅱ时,CO的浓度未变,到达平衡的时间缩短,说明反应速率加快,平衡不移动,所以改变的条件是加入催化剂;曲线Ⅰ变为曲线Ⅲ时,CO的浓度由2.0mol/L增大到3.0mol/L,浓度增大1.5倍,说明容器的体积由原来的3L迅速缩小1.5倍,变为2L,达平衡时CO的浓度是4.5mol/L,所以改变的条件只能是将容器的体积快速压缩至2L;
(5)0.2 mol/L的乙酸与0.1 mol/LBa(OH)2溶液等体积混合,醋酸与氢氧化钡恰好完全反应,生成醋酸钡溶液,尽管醋酸根离子水解,但醋酸根离子浓度仍大于钡离子浓度,水解使溶液显碱性,所以离子浓度的大小关系是c(CH3COO-)>c(Ba2+)>c(OH-)>c(H+)。
本题难度:困难
2、选择题 下列说法正确的是( )
A.化学反应中的能量变化均表现为热量变化
B.化合反应都是放热反应,分解反应都是吸热反应
C.热化学方程式中化学计量数可以用分数表示
D.反应物总焓大于生成物总焓的反应为吸热反应
参考答案:A.化学反应中的能量变化通常表现为热量的变化,还可以表现为光能和电能,故A错误;
B.大多数化合反应是放热反应,如C+CO2=2CO是吸热反应,大多数分解反应是吸热反应,尿素分解是放热反应,故B错误;
C.热化学方程式中的化学计量数只表示物质的量,不表示微粒数,所以可以用分数表示,故C正确;
D.反应物总焓大于生成物总焓的反应为放热反应,故D错误;
故选C.
本题解析:
本题难度:一般
3、选择题 在常压和500℃条件下,等物质的量的Ag2O,Fe(OH)3 ,NH4HCO3 ,NaHCO3完全分解,所得气体体积依次是V1、V2、V3、V4.体积大小顺序正确的是
A.V3>V2>V4>V1
B.V3>V4>V2>V1
C.V3>V2>V1>V4
D.V2>V3>V1>V4
参考答案:A
本题解析:四种物质的受热分解化学方程式为:A、2Ag2O=4Ag+O2↑? B、2Fe(OH)3=Fe2O3+3H2O↑? C、NH4HCO3=NH3↑+H2O↑+CO2↑? D、2NaHCO3=Na2CO3+CO2↑+H2O↑?所以,等物质的量的四种物质完全分解所放气体体积大小依次为V3>V2>V4>V1
点评:考查化学方程式的有关计算,难度不大。
本题难度:简单
4、填空题 二氧化碳是一种宝贵的碳氧资源。以CO2和NH3为原料合成尿素是固定和利用CO2的成功范例。在尿素合成塔中的主要反应可表示如下:
反应Ⅰ:2NH3(g)+CO2(g)
NH2CO2NH4(s)?△H1="a" kJ·mol-1
反应Ⅱ:NH2CO2NH4(s)
CO(NH2)2(s)+H2O(g)?△H2=+72.49kJ·mol-1
总反应Ⅲ:2NH3(g)+CO2(g)
CO(NH2)2(s)+H2O(g)?△H3=-86.98kJ·mol-1
请回答下列问题:
(1)反应Ⅰ的△H1=__________kJ·mol-1(用具体数据表示)。
(2)反应Ⅱ的△S______(填>或<)0,一般在__________情况下有利于该反应的进行。
(3)反应Ⅲ中影响CO2平衡转化率的因素很多,下图1为某特定条件下,不同水碳比n(H2O)/n(CO2)和温度影响CO2平衡转化率变化的趋势曲线。
①其他条件相同时,为提高CO2的平衡转化率,生产中可以采取的措施是________(填提高或降低)水碳比。
②当温度高于190℃后,CO2平衡转化率出现如图1所示的变化趋势,其原因是__________。


(4)反应Ⅰ的平衡常数表达式K1=____________________;如果起始温度相同,反应Ⅰ由在恒温容器进行改为在绝热(与外界没有热量交换)容器中进行,平衡常数K1将__________(填增大、减少、不变)。
(5)某研究小组为探究反应Ⅰ中影响c(CO2)的因素,在恒温下将0.4molNH3和0.2molCO2放入容积为2L的密闭容器中,t1时达到平衡过程中c(CO2)随时间t变化趋势曲线如上图2所示。若其他条件不变,t1时将容器体积压缩到1L,请画出t1后c(CO2)随时间t变化趋势曲线(t2达到新的平衡)。
(6)尿素在土壤中会发生反应CO(NH2)2+2H2O
(NH4)2CO3。下列物质中与尿素有类似性质的是______。
A.NH2COONH4
B.H2NOCCH2CH2CONH2
C.HOCH2CH2OH
D.HOCH2CH2NH2
参考答案:(14分)(1)-159.47(2分)?(2)>(1分)?高温(1分)
(3)①降低(1分)②温度高于190℃时,因为反应Ⅲ是放热反应,温度升高平衡向逆方向进行,CO2的平衡转化率降低,(2分,给出合理解释即可给分)。
(4)K?1=1/[c2(NH3)·c(CO2)] (2分),减少(1分)
(5)
(注意:曲线的起点、平衡点和变化趋势共2分)
(6)A、B(2分)
本题解析:解:(1)反应Ⅰ:2NH3(g)+CO2(g)
NH2CO2NH4(s)△H1="a" kJ·mol-1
反应Ⅱ:NH2CO2NH4(s)
CO(NH2)2(s)+H2O(g)△H2=+72.49kJ·mol-1
总反应Ⅲ:2NH3(g)+CO2(g)
CO(NH2)2(s)+H2O(g)△H3=-86.98kJ·mol-1
由盖斯定律总反应Ⅲ-反应Ⅱ,得到2NH3(g)+CO2(g)
NH2CO2NH4(s)△H1=a=-159.47kJ·mol-1,
故答案为:-159.47;
(2)反应Ⅱ:NH2CO2NH4(s)
CO(NH2)2(s)+H2O(g)△H2=+72.49kJ?mol-1,反应前后气体体积增大,△S>0,焓变分析可知是吸热反应,△H>0,所以依据反应自发进行的判断依据△H-T△S<0,需要在高温下反应自发进行,故答案为:>;高温;
(3)①反应Ⅲ:2NH3(g)+CO2(g)
CO(NH2)2(s)+H2O(g)△H3=-86.98kJ·mol-1,其他条件相同时,为提高CO2的平衡转化率,平衡正向进行,依据图象中的水碳比数据分析判断,生产中可以采取的措施是降低水碳比,二氧化碳转化率增大,故答案为:降低;
②反应Ⅲ:2NH3(g)+CO2(g)
CO(NH2)2(s)+H2O(g)△H3=-86.98kJ?mol-1,是放热反应,升温高于190℃,依据图象分析可知,二氧化碳转化率减小,因为温度升高,平衡逆向进行,
故答案为:温度高于190℃时,因为反应Ⅲ是放热反应,温度升高平衡向逆方向进行,CO2的平衡转化率降低;
(4)反应Ⅰ:2NH3(g)+CO2(g)
NH2CO2NH4(s)△H1=-159.47kJ?mol-1,平衡常数K=
?;
起始温度相同,反应Ⅰ由在恒温容器进行改为在绝热(与外界没有热量交换)容器中进行,反应是放热反应,随反应进行温度升高平衡逆向进行,平衡常数减小;
(5)在恒温下将0.4mol NH3和0.2mol CO2放入容积为2L的密闭容器中,达到平衡时,
2NH3(g)+CO2(g)
NH2CO2NH4(s)
起始量(mol·L-1)? 0.2? 0.1? 0
变化量(mol·L-1) 0.15? 0.075
平衡量(mol·L-1) 0.05? 0.025
t1时达到平衡过程中c(CO2)随时间t变化趋势曲线如图2所示.若其他条件不变,t1时将容器体积压缩到1L,二氧化碳浓度应增大到0.05mol·L-1,压强增大,平衡正向进行,由于生成物是固体,所以达到平衡状态,二氧化碳浓度保持不变,据此画出变化曲线为:
;
(6)尿素在土壤中会发生反应CO(NH2)2+2H2O
(NH4)2CO3.分析结构特征可知,物质性质取决于官能团,尿素中氨基和羰基相连和水反应生成铵根离子,所以选项中符合此结果特征的有类似性质:
A.NH2COONH4,结构中含有与羰基连接的氨基,故A符合;
B.H2NOCCH2CH2CONH2结构中含有与羰基连接的氨基,故B符合;
C.HOCH2CH2OH,结构中不含有氨基,故C不符合;?
D.HOCH2CH2NH2,分子中的氨基不是和羰基连接,不具备次性质,故D不符合;
故答案为:A、B。
本题难度:一般
5、选择题 X、Y二元素的原子,当它们分别获得两个电子形成稀有气体元素原子层结构时,X放出的热量大于Y放出的热量;Z、W两元素的原子,当它们分别失去一个电子形成稀有气体元素原子的电子层结构时,吸收能量W大于Z。则X、Y和Z、W分别形成的化合物中,离子化合物可能性最大的是
[? ]
A.Z2X
B.Z2Y
C.W2X
D.W2Y
参考答案:A
本题解析:
本题难度:一般