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高考化学二轮复习题型专练11基本理论 含解析
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这是一份高考化学二轮复习题型专练11基本理论 含解析，共36页。试卷主要包含了5 kJ·ml－1，6 kJ·ml－1， －664，1 kJ·ml－1；正确答案，8kJ·ml-1；正确答案等内容，欢迎下载使用。
题型专练11 基本理论
1. 氮和碳的化合物与人类生产、生活密切相关。
（1）已知：N2(g)＋O2(g)===2NO(g)； ΔH＝＋180.5 kJ·mol－1
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)； ΔH＝－483.6 kJ·mol－1
则反应2H2(g)＋2NO(g)===2H2O(g)＋N2(g)；ΔH＝__________。
（2）在压强为0.1 MPa条件，将CO和H2的混合气体在催化剂作用下转化为甲醇的反应为CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g) ΔH<0
①下列能说明该反应达到平衡状态的是________________。
a．混合气体的密度不再变化 b．CO和H2的物质的量之比不再变化
c．v(CO)=v(CH3OH) d．CO在混合气中的质量分数保持不变
②T1℃时，在一个体积为5 L的恒压容器中充入1 mol CO、2 mol H2，经过5 min达到平衡，CO的转化率为0.75，则T1℃时，CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的平衡常数K=_______________________。
③在T1℃时，在体积为5 L的恒容容器中充入一定量的H2和CO，反应达到平衡时CH3OH的体积分数与n(H2)／n(CO)的关系如图所示。温度不变，当时，达到平衡状态，CH3OH的体积分数可能是图象中的___________点。
（3）用催化转化装置净化汽车尾气，装置中涉及的反应之一为：2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)
①探究上述反应中NO的平衡转化率与压强、温度的关系，得到如图1所示的曲线。催化装置比较适合的温度和压强是___________。
②测试某型号汽车在冷启动(冷启动指发动机水温低的情况下启动)时催化装置内CO和NO百分含量随时间变化曲线如图2所示。则前10 s内，CO和NO百分含量没明显变化的原因是____________。
（4）右图所示的装置能吸收和转化NO2和SO2。
①阳极区的电极反应式为___________________________。
②阴极排出的溶液中含S2O离子，能将NO2气体转化为无污染气体，同时生成的SO可在阴极区再生。写出该反应的离子方程式：___________________________。
【答案】 (1). －664.1 kJ·mol－1 (2). ad (3). 300 (4). F (5). 400K，1Mpa (6). 尚未达到催化剂工作温度或尚未达到反应所需的温度 (7). SO2－2e－＋2H2O===SO＋4H＋ (8). 4S2O＋2 NO2＋8OH－=8SO＋N2＋4H2O
【解析】（1）根据盖斯定律：第二个方程式减第一个方程式，整理后即可计算出该反应的ΔH= －664.1 kJ·mol－1；正确答案：－664.1 kJ·mol－1。
（2）①在压强不变的情况下，反应前后混合气体的总质量不发生改变，气体的总体积在发生变化，当二者的比值不再发生改变时，反应达到平衡状态，a正确；CO和H2都为反应物，在发生反应时是按照1:2比例进行的，无 论 进 行 到 什 么 程 度，二 者的物质的量之比不再变化，无法判断反应是否达平衡，b错误；v(CO)=v(CH3OH)没 有 标 出 速 率 的方向，无法判定，c错误；反应达到平衡状态后，CO在混合气中的质量分数保持不变，d正确。答案选ad。
② 因为CO的转化率为0.75，所 以 反应 中 消 耗 CO的 总 量为 0.75 mol，容器的体积为5 L。
CO(g) + 2H2(g) CH3OH(g)
起始量 1 2 0
变化量 0.75 1.5 0.75
平衡量 0.25 0.5 0.75
平衡浓度0.05 0.1 0.15
平衡常数=，正确答案：300。
③温度不变，当时， 甲醇的体积分数为最大值， 当时，虽然增加了氢气的浓度，平衡右移，甲醇的含量增加，但是混合气体的总体积增加的多，导致CH3OH的体积分数减少，应该是图象中的F点；正确选项F。
（3）①根据图像可知，在压强不变的情况下，该反应温度越低，NO的转化率越大；当反应温度在400K时，压强为1 Mpa时，转化率为90%，当压强增大到5 Mpa时，转化率为95%，虽然转化率有提高，但是压强的增大，需 要 很 高 的 成本，不划算，所以催化装置比较适合的温度和压强是400K、1Mpa；答案为400K、1Mpa。
②需要控制在一定的温度范围内，才能发挥催化剂的最大催化能力，则前10 s内，尚未达到催化剂工作温度或尚未达到反应所需的温度，所以CO和NO百分含量没明显变化；正确答案：尚未达到催化剂工作温度或尚未达到反应所需的温度。
（4）①阳极发生氧化反应，SO2失去电子被氧化为硫酸，根据电子守恒、电荷守恒、原子守恒规律，极反应为SO2－2e－＋2H2O===SO＋4H＋ ；正确答案为 SO2－2e－＋2H2O==SO＋4H＋。
②在碱性环境中，S2O离子中+3价硫元素被氧化为+4价的SO，NO2中+4价的氮元素被还原到0价，即为氮气，无污染气体，离子方程式为4S2O＋2 NO2＋8OH－ = 8SO＋N2
＋4H2O ； 正确答案：4S2O＋2 NO2＋8OH－ =8SO＋N2＋4H2O 。
2. 在一定的温度、压强和钒催化剂存在的条件下，SO2被空气中的O2氧化为SO3。V2O5是钒催化剂的活性成分，郭汗贤等提出：V2O5在对反应I的催化循环过程中，经历了Ⅱ、Ⅲ两个反应阶段，图示如图1：
图1
（1）①已知有关气体分子中1mol化学键断裂时需要吸收的能量数据如下：
化学键
S=O(SO2)
O=O(O2)
S=O(SO3)
能量/kJ
535
496
472
由此计算反应Ⅰ的△H=_________kJ·mol-1。
②写出反应Ⅱ的化学方程式_________。
（2）不能说明反应Ⅰ达到平衡状态的是_________。
A．恒容密闭容器中混合气体的压强不再变化
B．恒容密团容器中混合气体的密度不再变化
C．混合气体的总物质的量不再变化
D．混合气体的平均相对分子质量不再变化
E．n(SO2)∶n(O2)∶n(SO3)=2∶1∶2
F．SO2气体的百分含量不再变化
（3）在保持体系总压为105Pa的条件下进行反应SO2+1/2O2SO3，原料气中SO2和O2的物质的量之比m(m=)不同时，SO2的平衡转化率与温度(t)的关系如下图所示：
①图中m1、m2、m3的大小顺序为_________，理由是_________。
②反应I的化学平衡常数Kp表达式为_________(用平衡分压代替平衡浓度表示)。图中A点原料气的成分是：n(SO2)=10mol,n(O2)=24.4mol,n(N2)=70mol,达平衡时SO2的分压p(SO2)为_________Pa。(分压=总压×物质的量分数)。
③近年，有人研发出用氧气代替空气的新工艺，使SO2趋于全部转化。此工艺的优点除了能充分利用含硫的原料外，主要还有_________。
【答案】 (1). -98 (2). SO2 + V2O5V2O4·SO3 (3). B E (4). m1>m2>m3 (5). 相同温度和压强下，若SO2浓度不变，O2浓度增大，转化率提高，m值减小。 (6). Kp= (7). =1200Pa（ (8). 无尾气排放，不污染环境
【解析】（1）①反应热等于反应物的总键能减生成物的总键能；则反应I的△H=（2×535）+0.5×496-3×472=-98kJ/mol；正确答案：-98；
②反应Ⅱ生成V204•S03，方程式为S02+V205⇌V204•S03，反应ⅢV204•S03与氧气反应生成V205和S03，方程式为2V204•S03+02⇌2V205+S03，故答案为：S02+V205⇌V204•S03；
（2）该反应为反应前后气体的总量不为0的反应，恒容密闭容器中混合气体的压强不再变化，反应达平衡状态；A正确；反应前后气体的总质量不变，恒容密团容器中混合气体的密度恒为常数，无法判断反应是否达到平衡状态；B错误；该反应为反应前后气体的总量不为0的反应，合气体的总物质的量不再变化，反应达平衡状态；C正确；反应前后气体的总质量不变，混合气体的总量在变化，当混合气体的平均相对分子质量不再变化，反应达平衡状态；D正确；n(SO2)∶n(O2)∶n(SO3)=2∶1∶2，无法判定反应达平衡状态，E错误；反应达平衡状态，各组分的浓度保持不变；SO2气体的百分含量不再变化，可以判定反应达平衡状态；F正确；正确选项：B E ；
（3）根据图像可知：m=，m越大，二氧化硫转化率越小；原因相同温度和压强下，若SO2浓度不变，增大氧气的浓度，氧气的转化率减少，SO2的转化率增大；正确答案：
m1>m2>m3 ；相同温度和压强下，若SO2浓度不变，O2浓度增大，转化率提高，m值减小；
②根据反应：SO2(g)+1/2O2(g) SO3(g)，其他条件不变时，化学平衡常数Kp为生成物的平衡分压与反应物的平衡分压的分压幂之比；平衡常数可以用压强表示为：Kp=；
根据题给信息，压强为Pa，二氧化硫的转化率为88%；n(SO2)=10mol,n(O2)=24.4mol, n(N2)=70mol,进行如下计算：
SO2(g) + 1/2O2(g) SO3(g)，
起始量： 10 24.4 0
变化量： 10×88% 0.5×10×88% 10×88%
平衡量：10×12% 24.4-5×88% 10×88%
平衡时，混合气体总量为10×12%+24.4-5×88%+10×88%+70=104.4-5×88%=100mol
达平衡时SO2的分压p(SO2)为10×12%×105 ÷100×100%=1200 Pa；正确答案：1200 Pa；
③使二氧化硫气体趋于全部转化为三氧化硫，这样就没有二氧化硫气体的剩余，减少了对环境的污染；正确答案：无尾气排放，不污染环境；
3. 氮元素也与碳元素一样存在一系列氢化物,如NH3、N2H4、N3H5、N4H6等。请回答下列有关问题：
（1）上述氮的系列氢化物的通式为____________。
（2）已知：2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H=-483.6kJ·mol-1,查阅文献资料，化学键键能如下表：
化学键
H-H
N=N
N-H
E/kJ·mol-1
436
946
391
①氨分解反应NH3(g)N2(g)+H2(g)的活化能Ea1=300kJ·mol-1，则合成氨反应 N2(g)+H2(g)NH3(g)的活化能Ea2=___________。
②氨气完全燃烧生成氮气和气态水的热化学方程式为__________________________。
③如右图是氨气燃料电池示意图。a电极的电极反应式为________________。
（3）已知NH3·H2O为一元弱碱。N2H4·H2O为二元弱碱，在水溶液中的一级电离方程式表示为：N2H4·H2O+H2ON2H5·H2O++OH-。则可溶性盐盐酸肼(N2H6Cl2)第一步水解的离子方程式为__________________;溶液中离子浓度由大到小的排列顺序为___________________。
（4）通过计算判定(NH4)2SO3溶液的酸碱性(写出计算过程)________________________。(已知：氨水Kb=1.8×10-5;H2SO3 Ka1=1.3×10-2 Ka2=6.3×10-8)。
【答案】 (1). NnH(n+2) (2). 254kJ·mol-1 (3). 4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g) △H=-1266.8kJ·mol-1 (4). NH3+6OH--6e-=N2↑+6H2O (5). N2H62++H2ON2H5·H2O++H+ (6). [Cl-]>[N2H62+]>[H+]>[N2H5·H2O+]>[OH-] (7). O32-的水解常数Kh1===×10-7，NH4+的水解常数Kh===×10-10，Kh1>Kh，故SO32-水解起主要作用而呈碱性
【解析】（1）通过观察可知：氮与氢原子数相差2个，通式为NnH(n+2)，正确答案：NnH(n+2)；
（2）①NH3(g)N2(g)+H2(g)，△H=反应物的总键能-生成物的总键能=3×391-1/2×946-3/2×436=+46 kJ·mol-1; △H= Ea1- Ea2=46；300- Ea2=46，Ea2=254kJ·mol-1；
② 2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H=-483.6kJ·mol-1, NH3(g)N2(g)+H2(g)，△H==+46 kJ·mol-1;
根据盖斯定律：两个式子整理完成后，4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g) △H=1266.8kJ·mol-1；正确答案：4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g) △H=1266.8kJ·mol-1；
③ 氨气燃料电池，氨气做负极，负极发生氧化反应，失去电子，在碱性环境下氧化为氮气；极反应为NH3+6OH--6e-=N2↑+6H2O；正确答案为：NH3+6OH--6e-=N2↑+6H2O；
（3）N2H4·H2O为二元弱碱，N2H6Cl2为强酸弱碱盐，水解显酸性，第一步水解的离子方程式为N2H62++H2ON2H5·H2O++H+；溶液中的离子：Cl-、N2H62+、H+、OH-、N2H5·H2O+
；根据水解规律：溶液中离子浓度大小排列顺序为：c(Cl-)>c(N2H62+)>c(H+)>c(N2H5·H2O+)
>c(OH-)；正确答案：c(Cl-)>c(N2H62+)> c(H+)>c(N2H5·H2O+)>c(OH-)；
（4）盐类水解平衡常数Kh=KW/Ka ，其中KW为离子积，Ka为弱酸或弱碱的电离平衡常数；
已知：氨水Kb=1.8×10-5;H2SO3 Ka1=1.3×10-2 Ka2=6.3×10-8)；NH4+的水解常数Kh1===×10-10；SO32-的水解常数Kh2===×10-7，Kh1
（1）已知: H2的燃烧热为285.8kJ/mol,C2H4的燃烧热为1411.0kJ/mol,且H2O(g)=H2O(l)ΔH=-44.0kJ/mol,则CO2 和H2反应生成乙烯和水蒸气的热化学方程式为____________,上述反应在__________下自发进行(填“高温”或“低温”)。
（2）乙烯是一种重要的气体燃料，可与氧气、熔融碳酸钠组成燃料电池。写出该燃料电池负极的电极反应式:_______________________.
（3）在体积为1L的密闭容器中，充入3mol H2和1mol CO2,测得温度对CO2的平衡转化率和催化剂催化效率的影响如图所示。
①平衡常数: KM__________KN (填“>”“<”或“=”)。
②下列说法正确的是_________(填序号)。
A.当混合气体密度不变时，说明反应达到平衡状态
B.当压强或n(H2)/n(CO2)不变时，均可证明反应已达平衡状态
C.当温度高于250℃时，因为催化剂的催化效率降低，所以平衡向逆反应方向移动
D.若将容器由“恒容”换为“恒压”，其他条件不变，则CO2的平衡转化率增大
③250℃时，将平衡后的混合气体(不考虑平衡移动) 通入300mL 3mol/L的NaOH溶液中充分反应，则所得溶液中所有离子的浓度大小关系为__________
④图中M点对应乙烯的质量分数为_____________。
（5）达平衡后，将容器体积瞬间扩大至2L并保持不变，平衡向_____移动(填“正向”“逆向”或“不”),容器内混合气体的平均相对分子质量______(填“增大”“减小”或“不变”)。
【答案】 (1). 2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g) ΔH=-127.8kJ/mol (2). 低温 (3). C2H4-12e-+6CO32-=8CO2+2H2O (4). > (5). D (6). c(Na+)>c(CO32-)>c(HCO3-)>c(H+) (7). 14%或0.14 (8). 逆向 (9). 减小
【解析】
(1).根据题给信息分别写出三个热化学反应方程式：H2O(g)=H2O(l)ΔH=-44.0kJ/mol，C2H4(g)+3O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l) △H=-1411.0kJ·mol- ，H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) △H=-285.8kJ/mol；根据盖斯定律，整理出热化学方程式并计算出反应的ΔH；正确答案:2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g) ΔH=-127.8kJ/mol；该反应为一个∆S<0,ΔH<0的反应，在低温下能够进行；正确答案：低温；
（2）乙烯气体与氧气形成的燃料电池，电解质为熔融碳酸钠；乙烯做负极被氧化生成二氧化碳；根据电子守恒和电荷守恒规律，极反应为： C2H4-12e-+6CO32-=8CO2+2H2O；正确答案：C2H4-12e-+6CO32-=8CO2+2H2O；
（3从图像看出，温度升高，二氧化碳的转化率降低，该反应正反应为放热反应；升高温度，平衡左移，平衡常数减小；
①正确答案:KM >KN；
② 可逆反应：2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g) ΔH=-127.8kJ/mol；其他条件下不变，反应前后的气体的总质量不变，容器的体积不变，混合气体密度恒为定值，无法判定平衡状态，A错误；该反应为反应前后气体总量减少的反应，压强不变可以判定反应达平衡状态，但是氢气、二氧化碳均为反应物，按一定比例关系进行反应，n(H2)/n(CO2)始终保持不变，无法判定平衡状态， B错误；温度高于250℃时，催化剂的催化效率降低，但是催化剂对平衡的移动无影响，向左移动是因为温度升高的缘故；C错误；该反应为气体体积减少的的反应，若将容器由“恒容”换为“恒压”，其他条件不变，相当于加压的过程，平衡右移，CO2的平衡转化率增大，D正确；正确答案：D；
③250℃时，根据图像看出，二氧化碳的转化率为50%，平衡后剩余二氧化碳的量1×50%=0.5mol，设反应生成碳酸氢钠xmol,碳酸钠y mol，根据碳原子守恒：x+y=0.5；根据钠离子守恒：x+2y=3×0.3，解之，x= 0.1mol ，y=0.4mol；即碳酸氢钠0.1mol，碳酸钠 0.4mol， 碳酸钠的量比碳酸氢钠大，CO32-水解很少，剩余得多；所以c(CO32-)>c(HCO3-)；溶液中离子浓度大小关系：c(Na+)>c(CO32-)>c(HCO3-)>c(H+)；正确答案：c(Na+)>c(CO32-)>c(HCO3-)>c(H+)；
④可逆反应： 2CO2(g)+6H2(g) C2H4(g) + 4H2O(g)
起始量：1 3 0 0
变化量 1×50% 3×50% 0.5×50% 2×50%
平衡量 0.5 1.5 0.25 1
混合气体的总质量：1×44+3×2=50g， 乙烯的质量：0.25×28=7 g，所以乙烯的质量分数为7÷50×100%= 14%或0.14；正确答案：14%或0.14；
（5）增大体积，相当于减压，平衡向左移动；正确答案：逆向；反应前后混合气体的总质量不变，体积变大，所以密度减少；正确答案：减小。
5. 氮的化合物在生产生活中广泛存在。
(1)①氯胺（NH2Cl）的电子式为________。可通过反应NH3(g)＋Cl2(g)=NH2Cl(g)＋HCl(g)制备氯胺，已知部分化学键的键能如右表所示（假定不同物质中同种化学键的键能一样），则上述反应的ΔH=_________。
化学键
键能/(kJ·mol-1)
N-H
391.3
Cl-Cl
243.0
N-Cl
191.2
H-Cl
431.8
②NH2Cl与水反应生成强氧化性的物质，可作长效缓释消毒剂，该反应的化学方程式为________。
(2)用焦炭还原NO的反应为：2NO(g)+C(s)N2(g)+CO2(g)，向容积均为1L的甲、乙、丙三个恒容恒温（反应温度分别为400℃、400℃、T℃）容器中分别加入足量的焦炭和一定量的NO，测得各容器中n(NO)随反应时间t的变化情况如下表所示：
t/min
0
40
80
120
160
n(NO)（甲容器）/mol
2.00
1.50
1.10
0.80
0.80
n(NO)（乙容器）/mol
1.00
0.80
0.65
0.53
0.45
n(NO)（丙容器）/mol
2.00
1.45
1.00
1.00
1.00
①该反应为____________（填“放热”或“吸热”）反应。
②乙容器在200min达到平衡状态，则0～200min内用NO的浓度变化表示的平均反应速率v(NO)=_________。
(3)用焦炭还原NO2的反应为：2NO2(g)+2C(s) N2(g)+2CO2(g)，在恒温条件下，1molNO2和足量C发生该反应，测得平衡时NO2和CO2的物质的量浓度与平衡总压的关系如图所示：
①A、B两点的浓度平衡常数关系：Kc(A)_____Kc(B)（填“＜”或“＞”或“=”）。
②A、B、C三点中NO2的转化率最高的是______（填“A”或“B”或“C”）点。
③计算C点时该反应的压强平衡常数Kp(C)=______（Kp是用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数）。
【答案】 (1). (2). +11.3kJ/mol-1 (3). NH2Cl＋H2ONH3＋HClO或NH2Cl＋2H2ONH3H2O＋HClO( (4). 放热 (5). 0.003mol·L-1·min-1 (6). = (7). A (8). 2MPa
【解析】
(1)（1）①氮原子最外层有5个电子，氯原子最外层有7个电子，氢原子最外层1个电子，三种原子间以共价键结合，氯胺（NH2Cl）的电子式为；正确答案：。反应为NH3(g)＋Cl2(g)=NH2Cl(g)＋HCl(g)，ΔH=反应物总键能-生成物总键能=3×391.3+243-2×391.3-191.2-431.8=+11.3kJ/mol-1；正确答案：+11.3kJ/mol-1。
②生成物具有强氧化性、具有消毒作用的是次氯酸，氯元素由-1价氧化为+1价，氮元素由-2价还原到-3价，生成氨气；正确答案：NH2Cl＋H2ONH3＋HClO或NH2Cl＋2H2ONH3∙H2O＋HClO。
（2）①从甲丙两个反应过程看出，加入的n(NO)一样，但是丙过程先达平衡，说明丙的温度比甲高；丙中n(NO)剩余量比甲多，说明升高温度，平衡左移，该反应正反应为放热反应；正确答案：放热。
② 容积为1L的甲中： 2NO(g)+C(s)N2(g)+CO2(g)，
起始量 2 0 0
变化量 1.2 0.6 0.6
平衡量 0.8 0.6 0.6
平衡常数=c(N2)×c(CO2)/ c2(NO)=0.6×0.6/0.82=9/16;甲乙两个反应过程温度相同，所以平衡常数相同；
容积为1L的乙容器中，设NO的变化量为xmol：
2NO(g)+C(s)N2(g)+CO2(g)，
起始量 1 0 0
变化量 x 0.5x 0.5x
平衡量 1- x 0.5x 0.5x
平衡常数=c(N2)×c(CO2)/ c2(NO)= 0.5x×0.5x/(1- x)2=9/16,解之得x=0.6mol；0～200min内用NO的浓度变化表示的平均反应速率v(NO)= 0.6÷1÷200= 0.003mol·L-1·min-1；正确答案：0.003mol·L-1·min-1。
(3) ①平衡常数只与温度有关，由于温度不变，平衡常数不变， Kc(A)= Kc(B)；正确答案： =。
②增大压强，平衡左移，NO2的转化率降低，所以A、B、C三点中压强最小为A点，该点转化率最大；正确答案：A。
③由焦炭还原NO2的反应为：2NO2(g)+2C(s)N2(g)+2CO2(g)，在恒温条件下，1 mol NO2和足量C发生反应在C点时，NO2和CO2的物质的量浓度相等，可知此时反应体系中n(NO2)=0.5mol，n(N2)=0.25mol，n(CO2)=0.5mol，则三种物质的分压分别为：P(NO2)= P(CO2)=10MPa×=4，P(N2)=2MPa，C点时该反应的压强平衡常数Kp(C)= 2MPa×42MPa/42MPa=2 MPa；正确答案：2MPa。
6. 前两年华北地区频繁出现的雾霾天气引起了人们的高度重视，化学反应原理可用于治理环境污染，请回答以下问题。
（1）一定条件下，可用CO处理燃煤烟气生成液态硫，实现硫的回收。
①已知：2CO(g) + O2(g) = 2CO2(g) ΔH = −566 kJ·mol‾1
S(l) + O2(g) = SO2(g) ΔH = −296 kJ·mol‾1
则用CO处理燃煤烟气的热化学方程式是________________________。
②在一定温度下，向2 L 密闭容器中充入 2 mol CO、1 mol SO2发生上述反应，达到化学平衡时SO2的转化率为90%，则该温度下该反应的平衡常数K = _________________。
（2）SNCR─SCR是一种新型的烟气脱硝技术（除去烟气中的NOx），其流程如下：
已知该方法中主要反应的热化学方程式：
4NH3(g) + 4NO(g) + O2(g) ⇌ 4N2(g) + 6H2O(g) ΔH = −1646 kJ·mol‾1，在一定温度下的密闭恒压的容器中，能表示上述反应达到化学平衡状态的是__________________（填字母）。
a．4υ逆(N2) = υ正(O2)
b．混合气体的密度保持不变
c．c(N2):c(H2O):c(NH3)=4:6:4
d．单位时间内断裂4 mol N─H键的同时断裂4 mol N≡N键
（3）如图所示，反应温度会直接影响SNCR技术的脱硝效率。
①SNCR技术脱硝的温度选择925 ℃的理由是___________________。
②SNCR与SCR技术相比，SNCR技术的反应温度较高，其原因是____________________________________；但当烟气温度高于1000℃时，SNCR脱硝效率明显降低，其原因可能是_____________________。
（4）一种三室微生物燃料电池可用于污水净化、海水淡化，其工作原理如图所示：
①中间室的Cl‾ 移向_________（填“左室”或“右室”），处理后的含硝酸根废水的pH__________（填“增大”或“减小”）
②若图中有机废水中的有机物用C6H12O6表示，请写出左室发生反应的电极反应式：______________________________________________。
【答案】 (1). 2CO(g) + SO2(g) = 2CO2(g) + S(l) ΔH = −270 kJ/mol (2). K=1620 (3). b (4). 925℃时脱硝效率高，残留氨浓度较小 (5). 没有使用催化剂，反应的活化能较高 (6). 因为脱硝的主要反应是放热反应，温度过高，使脱硝反应逆向移动（或高温下N2与O2生成了NO等合理答案） (7). 左室 (8). 增大 (9). C6H12O6 – 24e‾ + 6H2O = 6CO2↑ + 24H+
【解析】（1）①根据盖斯定律：第一个反应减去第二个反应整理得出CO处理燃煤烟气的热化学方程式2CO(g) + SO2(g) = 2CO2(g) + S(l) ΔH = −270 kJ/mol；正确答案：2CO(g) + SO2(g)= 2CO2(g)+ S(l) ΔH = −270 kJ/mol。
②根据已知可知：反应开始时c(CO)=1 mol/L，c(SO2)=0.5 mol/L；据反应方程式列式：
2CO(g) + SO2(g) = 2CO2(g) + S(l)
起始浓度 1 0.5 0
变化浓度 1×90% 0.5×90% 1×90%
平衡浓度 0.1 0.05 0.9
该温度下该反应的平衡常数K = c2(CO2)/ c2(CO)×c(SO2)= 0.92/ 0.12×0.05=1620；正确答案1620。
（2）速率之比和系数成正比：υ逆(N2) = 4υ正(O2)，a错误；反应前后气体的总质量不变，当容器内的压强保持不变时，容器的体积也就不再发生改变，气体的密度也就不再发生变化，反应达到平衡状态；b正确；c(N2):c(H2O):c(NH3)=4:6:4 的状态仅仅是反应进行过程中一种状态，无法判定平衡状态； c错误；单位时间内断裂12mol N─H键的同时断裂4 mol N≡N键，反应达平衡状态，d错误；正确答案b。
（3）① 从图示看出当温度选择925 ℃时，脱硝效率高，残留氨浓度较小；正确答案：脱硝效率高，残留氨浓度较小。
② 从上述流程看出，SNCR技术的反应没有使用催化剂，反应的活化能较高，因此反应温度较高；因为脱硝的主要反应是放热反应，温度过高，使脱硝反应逆向移动，脱硝效率明显降低；正确答案：没有使用催化剂，反应的活化能较高；因为脱硝的主要反应是放热反应，温度过高，使脱硝反应逆向移动（或高温下N2与O2生成了NO等合理答案）。
（4）①从题给信息看出，硝酸根离子中氮元素变为氮气，发生还原反应，该极为原电池的正极（右室）；电解质溶液中的Cl‾ 移向负极，即左室；在正极溶液中的硝酸根离子发生反应为：2NO3-+10e-+6H2O=N2↑+12OH-,产生OH-,溶液的碱性增强，pH增大；正确答案：左室；增大。
②C6H12O6在负极失电子发生氧化反应生成二氧化碳气体，极反应为：C6H12O6 – 24e‾ + 6H2O = 6CO2↑ + 24H+；正确答案：C6H12O6 – 24e‾ + 6H2O = 6CO2↑ + 24H+。
7. COS 和H2S 是许多煤化工产品的原料气。已知：
Ⅰ.COS(g)+H2(g)H2S(g)+CO(g) ΔH=X kJ·mol-1；
I.CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH=-42 kJ·mol-1；
（1）断裂1mol分子中的化学键所需吸收的能量如下表所示：
分子
COS(g)
H2(g)
CO(g)
H2S(g)
H2O(g)
CO2(g)
能量/kJ·mol-1
1321
440
1076
680
930
1606
则X=_____________________。
（2）向10 L容积不变的密闭容器中充入1mol COS(g)、Imol H2(g)和1mol H2O(g)，进行上述两个反应，在某温度下达到平衡，此时CO的体积分数为4%，且测得此时COS的物质的量为0.80mol，则该温度下反应I的平衡常数为_________________（保留两位有效数字）
（3）现有两个相同的2 L恒容绝热（与外界没有热量交换）密闭容器M、N，在M 中充入1mol CO和1molH2O，在N 中充入1molCO2和ImolH2，均在700℃下开始按Ⅱ进行反应。达到平衡时，下列说法正确的是_________。
A.两容器中CO 的物质的量M>N
B.两容器中正反应速率M
D.两容器中反应的平衡常数M>N
（4）氢硫酸、碳酸均为二元弱酸，其常温下的电离常数如下表：
H2CO3
H2S
Ka1
4.4× 10-7
1.3×10-7
Ka2
4.7× 10-11
7.1×10-15
煤的气化过程中产生的H2S 可用足量的Na2CO3溶液吸收，该反应的离子方程式为______________；常温下，用100ml 0.2mol·L-1InaOH溶液吸收48mL（标况）H2S气体，反应后溶液中离子浓度从大到小的顺序为__________________________________。
（5）25℃时，用Na2S沉淀Cu2+、Sn2+两种金属离子 (M2+)，所需S2-最低浓度的对数值1gc(S2-)与Igc(M2+)的关系如右图所示，请回答：
①25℃时Ksp(CuS)=_______________。
②25℃时向50mL的Sn2+、Cu2+浓度均为0.01mol/L的混合溶液中逐滴加入Na2S溶液，当Na2S溶液加到150mL时开始生成SnS沉淀，则此时溶液中Cu2+浓度为_____________mol/L。
【答案】 (1). 5 (2). 0.034 (3). AC (4). H2S+CO32-＝HS-+HCO3－ (5). c(Na+)＞c(HS－)＞c(OH－) ＞c(H+))＞ c(S2－) (6). 10-35 (7). 2.5×10-13
【解析】(1) ΔH=反应物断键吸收的总能量-生成物成键放出的总能量=1321+440-680-1076=5 kJ·mol-1；正确答案：5。
（2） COS(g)+H2(g)H2S(g)+CO(g)
起始量 1 1 0 0
变化量 x x x x
平衡量 1-x 1- x x x
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)
起始量 x 1 0 1- x
变化量 y y y y
平衡量 x- y 1- y y 1- x+ y
根据题给信息可知：1-x=0.8, x=0.2 mol；反应后混合气体总量为1-x+x+x-y+1-y+y+1- x+y=3mol，根据CO的体积分数为4%列方程 (0.2-y)/3=0.04, y=0.08 mol； c(H2)=(1- x+ y)/10=0.088mol/L；c(H2S)= x /10=0.02mol/L；c(CO)= (x-y)/10=0.012 mol/L； c(COS)= (1-x)/10=0.08mol/L；反应I的平衡常数为c(CO)c(H2S)/ c(H2) c(COS)= 0.012×0.02/0.08×0.088=0.034；正确答案：0.034。
(3) 由于容器M的正反应为放热反应。随着反应的进行，反应的温度升高；由于恒容绝热，升高温度，平衡左移，两容器中CO的物质的量M>N，A正确；M中温度大于N中的温度，所以两容器中正反应速率M>N，B错误；容器M中反应是从正反应方向开始的，容器N中是反应是从逆反应方向开始的，由于恒容绝热(与外界没有热量交换)，所以CO的转化率与容器Ⅱ中CO2的转化率之和必然小于1，C正确；容器M中反应是从正反应方向开始的，由于恒容绝热(与外界没有热量交换)，平衡左移，所以两容器中反应的平衡常数M
（5）①在25℃时，CuS饱和溶液中存在沉淀溶解平衡：CuS（s）⇌Cu2+（aq）+S2-（aq），Ksp（CuS）=c（Cu2+）×c（S2-）=10-25×10-10=10-35；正确答案：10-35。
②Ksp（SnS）= c（Sn2+）×c（S2-）=10-25×1=10-25>Ksp（CuS）=10-35，所以25℃时向50mL的Sn2+、Cu2+浓度均为0.01mol/L的混合溶液中逐滴加入Na2S溶液，Cu2+先沉淀完成后，
Sn2+开始沉淀；c(Sn2+)=(50×10-3×0.01)/(200×10-3)=2.5×10-3 mol·L-1；根据Ksp（SnS）=c（S2-）×2.5×10-3=10-25，c（S2-）=4×10-23 mol·L-1 ；根据Ksp（CuS）=c（Cu2+）×4×10-23=10-35，c（Cu2+）=2.5×10-13mol·L-1；正确答案：2.5×10-13。
8. 2017年5月18日中共中央国务院公开致电祝贺南海北部神狐海域进行的“可燃冰”试采成功。“可燃冰”是天然气水合物，外形像冰，在常温常压下迅速分解释放出甲烷，被称为未来新能源。
（1）“可燃冰”作为能源的优点是__________(回答一条即可)。
（2）甲烷自热重整是先进的制氢方法,包含甲烷氧化和蒸汽重整两个过程。向反应系统同时通入甲烷，氧气和水蒸气,发生的主要化学反应如下:
反应过程
化学方程式
焓变△H(kJ.mol-l)
活化能E.(kJ.mol-1)
甲烷氧化
CH4(g)+O2(g)CO(g )+2H2O(g)
-802.6
125.6
CH4(g)+O2(g)CO2(g )+2H2(g)
-322.0
172. 5
蒸气重整
CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)
+206.2
240.1
CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g)
+ 158. 6
243.9
回答下列问题:
①在初始阶段，甲烷蒸汽重整的反应速率______(填“大于”“小于”或“等于”)甲烷氧化的反应速率。
②反应CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) 的平衡转化率与温度、压强关系[其中n(CH4)：n(H2O)=1:1]如图所示。
该反应在图中A点的平衡常数Kp=________(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)，图中压强(p1、p2、p3、p4)由大到小的顺序为___________。
③从能量角度分析，甲烷自热重整方法的先进之处在于___________。
④如果进料中氧气量过大,最终会导致H2物质量分数降底，原因是__________。
（3）甲烷超干重整CO2技术可得到富含CO的气体，其能源和开境上的双重意义重大，甲烷超干重整CO2的催化转化原理如图所示。
①过程II中第二步反应的化学方程式为_____________。
②只有过程I投料比_______，过程II中催化剂组成才会保持不变。
③该技术总反应的热化学方程式为______________。
【答案】 能量密度高、清洁、污染小、储量大 (2). 小于 (3). (Mpa)2或0.1875( Mpa)2 (4). p1>p2>p3>p4 (5). 甲烷氧化反应放出热量正好洪蒸汽重整反应所吸收自热量，达到能量平衡 (6). 氧气量过大,会将H2 氧化导致H2 物质量分数降低 (7). 3Fe+4CaCO3Fe3O4+4CaO+4CO↑ (8). 1/3 (9). CH4(g)+ 3CO2(g)2H2O(g) +4CO(g) △H=+349kJ/mol
【解析】(1). “可燃冰”分子结构式为：CH4·H2O，是一种白色固体物质，外形像冰，有极强的燃烧力，可作为上等能源。它主要由水分子和烃类气体分子（主要是甲烷）组成，所以也称它为甲烷水合物，它的优点：能量密度高、清洁、污染小、储量大等；正确答案：能量密度高、清洁、污染小、储量大。
（2）①从表中活化能数据看出在初始阶段，甲烷蒸汽重整反应活化能较大，而甲烷氧化的反应活化能均较小，所以甲烷氧化的反应速率快；正确答案：小于。
② 根据题给信息，假设甲烷有1mol, 水蒸气有1mol,
CH4(g)+ H2O(g) CO(g)+ 3H2(g)
起始量 1 1 0 0
变化量 0.2 0.2 0.2 0.6
平衡量 0.8 0.8 0.2 0.6
平衡后混合气体的总量：0.8+0.8+0.2+0.6=2.4 mol；各物质分压分别为：p(CH4)=p(H2O)=4×0.8÷2.4=4/3，p(C0)= 4×0.2÷2.4=1/3, p(H2)=4×0.6÷2.4=1，A点的平衡常数Kp=13×1/3÷（4/3）2=3/16；根据图像分析，当温度不变时，压强减小，平衡左移，甲烷的转化率增大，所以压强的大小顺序：p1>p2>p3>p4；正确答案3/16；p1>p2>p3>p4。
③甲烷氧化反应放出热量正好提供给甲烷蒸汽重整反应所吸收热量，能量达到充分利用；正确答案：甲烷氧化反应放出热量正好洪蒸汽重整反应所吸收自热量，达到能量平衡。
④氧气量过大,剩余的氧气会将H2氧化为水蒸气，会导致H2物质量分数降低；正确答案：氧气量过大,会将H2氧化导致H2物质量分数降低。
（3）①根据图示分析，第一步反应是还原剂把四氧化三铁还原为铁，第二步反应是铁被碳酸钙氧化为四氧化三铁，而本身被还原为一氧化碳；正确答案：3Fe+4CaCO3 Fe3O4+4CaO+4CO↑。
②反应的历程：①CH4(g)+ CO2(g)2H2(g) +2CO(g);②Fe3O4(s)+4H23Fe(s)+4H2O(g); ③Fe3O4(s)+4 CO(g)3Fe(s)+4 CO2(g);三个反应消去Fe3O4和Fe，最终得到CH4(g)+ 3CO2(g)2H2O(g) +4CO(g)；所以只有过程I投料比1/3时，才能保证II中催化剂组成保持不变；正确答案：1/3。
③ ①CH4(g)+3/2O2(g)CO(g )+2H2O(g) △H1=-802.6 kJ.mol-l；
②CH4(g)+O2(g)CO2(g )+2H2(g) △H2=-322.0 kJ.mol-l；
③CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g) △H3=+158.6 kJ.mol-l；
②×1.5-①得方程式⑤：1/2 CH4(g)+ CO(g)+ 2H2O(g)=3/2 CO2(g)+3 H2(g)，△H4=3/2△H2-△H1； 然后再进行③×3-⑤×4得方程式并进行△H的相关计算：CH4(g)+ 3CO2(g)2H2O(g) +4CO(g)，△H=+349kJ/mol；正确答案：CH4(g)+ 3CO2(g)2H2O(g) +4CO(g)，△H=+349kJ/mol。
9. 由H、C、N、O、S等元素形成多种化合物在生产生活中有着重要应用。
I.化工生产中用甲烷和水蒸气反应得到以CO和H2为主的混合气体，这种混合气体可用于生产甲醇，回答下列问题:
（1）对甲烷而言，有如下两个主要反应:
①CH4(g) +1/2O2(g) =CO(g) +2H2(g)△H1=-36kJ·mol-1
②2CH4(g) +H2O(g) =CO(g) +3H2(g) △H2=+216kJ·mol-1
若不考虑热量耗散，物料转化率均为100%，最终炉中出来的气体只有CO、H2，为维持热平衡，年生产lmolCO,转移电子的数目为______________________。
（2）甲醇催化脱氢可制得重要的化工产品一甲醛，制备过程中能量的转化关系如图所示。
①写出上述反应的热化学方程式________________________________。
②反应热大小比较:过程I________过程II (填“大 于”、“小于”或“等于”)。
II.（3）汽车使用乙醇汽油并不能减少NOx的排放，这使NOx的有效消除成为环保领城的重要课题。某研究性小组在实验室以Ag-ZSM-5为催化剂，删得NO转化为N2的转化率随温度变化情况如图所示。若不使用CO，温度超过775K，发现NO的分解率降低。其可能的原因为_____________________________________，
在n(NO)/n(CO)=1的条件下，为更好的除去NOx物质，应控制的最佳温度在_______K左右。
（4）车辆排放的氮氧化物、煤燃烧产生的二氧化硫是导致雾霾天气的“罪魁祸首”。活性炭可处理大气污染物NO。在5L密闭容器中加入NO和活性炭(假设无杂质)，一定条件下生成气体E和F。当温度分别在T1℃ 和T2℃时，测得各物质平衡时物质的量(n/mol) 如下表:
物质
温度℃
活性炭
NO
E
F
初始
3.000
0.10
0
0
T1
2.960
0.020
0.040
0.040
T2
2.975
0.050
0.025
0.025
①写出NO与活性炭反应的化学方程式_________________________________________；
②若T1”、“<”或“=”) ；
③上述反应T1℃时达到化学平衡后再通入0.1mol NO气体，则达到新化学平衡时NO的转化率为______。
【答案】 (1). 6NA (2). CH3OH(g)=HCHO(g)+H2(g) ΔH=+(E2-E1)kJ/mol (3). 等于 (4). NO分解反应是放热反应，升高温度不利于反应进行(只写升高温度不利于反应进行也得满分，其他合理说法也得分) (5). 870(接近即可给分) (6). C(s)+2NO(g)CO2(g)+N2(g) (7). < (8). 80%
【解析】为维持热平衡，①×6+②相加可得7CH4(g)+3O2(g)+H2O(g)=7 CO(g)+15H2(g) △H=0，反应中生成7molCO转移电子总数42mol，所以产生lmolCO转移的电子数为6NA；正确答案：6NA。
（2）①根据图示所示，ΔH=生成物总能量-反应物总能量=(E2-E1)kJ/mol，反应的热化学方程式为：CH3OH(g)=HCHO(g)+H2(g) ΔH=+(E2-E1)kJ/mol；正确答案：CH3OH(g)=HCHO(g)+ H2(g) ΔH=+(E2-E1)kJ/mol。
②ΔH为E2和E1的差值，根据图示可知 E2-E1的差值没有发生变化，所以过程I和过程II反应热相等；正确答案：相等。
（3）从图像变化可以看出，当不使用CO时，温度超过775K，发现NO的分解率降低，说明NO分解反应是放热反应，升高温度，平衡左移，不利于反应向右进行；正确答案：NO分解反应是放热反应，升高温度不利于反应进行(只写升高温度不利于反应进行也得满分，其他合理说法也得分)。在n(NO)/n(CO)=1的条件下，为更好的除去NOx物质，要求NO转化率越大越好，根据图像分析，应控制的最佳温度在870K左右；正确答案：870（接近即可给分)。
（4）①根据表中信息：反应物的变化量分别为：∆n(C)=0.04 mol，∆n(NO)=0.08 mol, ∆n(E)= ∆n(F) =0.04 mol；即各物质的系数之比为1:2:1:1，根据原子守恒规律可知反应的方程式为：C(s)+2NO(g)CO2(g)+N2(g)；正确答案：C(s)+2NO(g)CO2(g)+N2(g)。
②温度为T1℃，∆n(NO)=0.08 mol,，温度为T2℃，∆n(NO)=0.05 mol,，若T1
C(s) + 2NO(g) CO2(g)+ N2(g)
起始量 3 0.1 0 0
变化量 0.04 0.08 0.04 0.04
平衡量 2.96 0.02 0.04 0.04
反应的平衡常数为K=c(N2) c(CO2)/ c2(NO)=(0.04/5)2/(0.02/5)2=4；上述反应T1℃时达到化学平衡后再通入0.1mol NO气体，设反应生成CO2为xmol, 则：
C(s) + 2NO(g)CO2(g) + N2(g)
起始量 2.96 0.12 0.04 0.04
变化量 2x x x
平衡量 0.12-2x 0.04+ x 0.04+ x
由于温度不变，平衡常数保持不变；[（0.04+ x）/5]2/[(0.12-2x)/5]2=4,解之x=0.04mol
则达到新化学平衡时NO的转化率为（2×0.04）/0.1×100%=80%；正确答案：80%。
10. 氨气有广泛用途，工业上利用反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ∆H<0合成氨，回答以下问题：
（1）某小组为了探究外界条件对反应的影响，以c0 mol/L H2参加合成氨反应，在a、b两种条件下分别达到平衡，如图A。
②相对a而言，b可能改变的条件是________________。
③在a条件下t1时刻将容器体积压缩至原来的1/2，t2时刻重新建立平衡状态。请在答题卡相应位置画出t1时刻后c(H2)的变化曲线并作相应的标注。_____________
（2）某小组往一恒温恒压容器充入9mol N2和23mol H2模拟合成氨反应，图B为不同温度下平衡混合物中氨气的体积分数与总压强（p）的关系图。
① 比较T1、T3的大小T1__________T3（填“<”或“>”）。
②分析体系在T2、60MPa下达到的平衡，此时N2的平衡分压为_______MPa（分压＝总压×物质的量分数）；列式表示此时的平衡常数Kp=______________。（用平衡分压代替平衡浓度，不要求计算结果）
（3）有人利用NO2和NH3构成电池的方法，既能实现有效消除氮氧化物的排放减少环境污染，又能充分利用化学能进行粗铜精炼，如图C所示，d极为粗铜。
① a极通入________(填化学式)；
② b极电极反应为_____________________________。
【答案】 (1). （c0-c1）/t0 (2). 增大c(N2) (3). (4). < (5). 9 (6). (7). NO2 (8). 2NH3—6e—+6OH—=N2+6H2O
【解析】
（1）①根据图像可知，0～t0的平均反应速率v(H2)=（c0-c1）/t0 mol·L-1·min-1；正确答案：（c0-c1）/t0。
②从图像可出：达到平衡时，氢气的平衡浓度变小，时间缩短，速率加快；增大压强，平衡右移，但是氢气浓度增大，与题意矛盾；增加氮气的浓度，平衡右移，氢气的转化率增大，速率加快，符合题意；正确答案：增大c(N2)。
③体积缩小1/2，氢气的浓度会从c1突增到2 c1，然后根据缩小体积、增大压强，平衡右移，氢气的浓度减少但始终在c1与2 c1之间；正确答案：
。
（2）①该反应为放热反应，当压强不变的情况下，降低温度，平衡右移，氨气的体积分数增大，从图像看出，T1小于T3；正确答案：<。
②设氮气的变化量为xmol,根据反应
N2(g)+3H2(g)2NH3(g)
起始量 9 23 0
变化量 x 3 x 2 x
平衡量 9- x 23-3x 2 x
氨气的体积分数= 2x÷(9- x+ 23-3x+2x)=60%,解之x=6mol；把x=6带入下式可得：N2的物质的量分数=（9- x）÷(9- x+ 23-3x+2x)=3/20，此时N2的平衡分压为60×3/20=9；H2的物质的量分数=（23-3x）÷(9- x+ 23-3x+2x)=1/4, 此时H2的平衡分压为60×1/4=15；NH3的物质的量分数60%，此时NH3的平衡分压为60×60%=36；此时的平衡常数Kp=；正确答案：9；。
（3）粗铜精炼中，粗铜做电解池的阳极，因此与d 极相连的a极为原电池的正极，发生还原反应，NO2和NH3反应生成氮气和水，NO2中+4价氮元素降低到0价，被还原；因此a极通入NO2；b极为原电池的负极，氨气在此极发生氧化反应生成氮气，极反应为2NH3—6e—+6OH—=N2+6H2O；正确答案：NO2；2NH3—6e—+6OH—=N2+6H2O。
11. Ⅰ.化学平衡知识:
（1）根据最新“人工固氮”的研究报道，在常温、常压、光照条件下，N2在催化剂(掺有少量Fe2O3和TiO2)表面与水发生反应:
2N2(g)+6H2O(1) 4NH3(g)+3O2(g) ΔH=1530 kJ/mol,
H2O(g)=H2O(1)ΔH=-44.0kJ/mol,
则4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g) ΔH=______kJ/mol。在恒温恒容密闭容器中，当该反应处于平衡状态时，欲使平衡向正反应方向移动且反应速率加快，下列措施可行的是_____(填字母)
A.向平衡混合物中充入Ar B.向平衡混合物中充入O2
C.采用更好的催化剂 D.降低反应的温度
（2）①用氨气制取尿素[CO(NH2)]的反应为:2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2+H2O(g)ΔH<0,某温度下，向容器为1L 的密闭容器中通入4molNH3 和2molCO2,该反应进行到40% 时，达到平衡，此时CO2的转化率为50%。下图中的曲线表示在前25s内NH3 的浓度随时间的变化。如果保持其他条件不变的情况下使用催化剂，请在下图中用实线画出c(NH3)随时间的变化曲线____________
②若保持温度和容器体积不变，向平衡体系中再通入2molNH3 和2molH2O,此时v正____v 逆(填“”、“=”或“<”)
（3）羟胺NH2OH 可以看作是NH3分子内的一个氢原子被羟基取代的衍生物。以硝酸、硫酸水溶液作电解质进行电解，在汞电极上NO3可转化为NH2OH,以铂为另一极，则该电解反应的总化学方程式_______.
Ⅱ.溶液中的行为:
（4）常温下，向20 mL 0.2 mol/LH2A 溶液中滴加0.2 mol/LNaOH 溶液。有关微粒物质的量变化如下图所示。
则当v(NaOH)=20mL 时，溶液中离子浓度大小关系:____________.
（5）含有Cr2O72-的废水毒性较大，某工厂废水中含5.0×10-3mol/L的Cr2O72-。为了使废水的排放达标，进行如下处理:
①该废水中加入绿矾(FeSO4·7H2O)和H+，发生反应的离子方程式为___________。
②若处理后的废水中残留的c(Fe3+)=2.0×10-13mol/L，则残留的Cr3+的浓度为______。(已知:Ksp[Fe(OH)3 ]=4.0×10-38，Ksp[Cr(OH)3]=6.0×10-31)
【答案】 (1). -1266 (2). B (3). (4). 略 (5). 2HNO3+2H2O2NH2OH+3O2↑ (6). c(Na+)>c(HA-)>c(H+)>c(A2-)>c(OH-) (7). Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O (8). 3.0×10-6mol/L
【解析】（1）①2N2(g)+6H2O(1) 4NH3(g)+3O2(g) ΔH=1530 kJ/mol；②H2O(g)=H2O(1) ΔH=-44.0kJ/mol,则根据盖斯定律：-（①+②)）可以得到：4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g) ΔH=-1266 kJ/mol；向平衡混合物中充入Ar，在恒容密闭容器中，各组分浓度不变，所以速率不变，平衡不动，A错误；向平衡混合物中充入，正逆反应速率加快，平衡正向移动，B正确；采用更好的催化剂不会改变化学平衡移动，只是会加快反应速率，C错误；降低反应的温度会降低反应速率，D错误；正确答案: -1266 ； B。
（2）①向容器为1L 的密闭容器中通入4molNH3 和2molCO2，该反应该反应进行到时达到平衡，此时此时CO2的转化率为50%；根据反应分析如下：
2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2+H2O(g)
起始浓度 4 2 0 0
变化浓度 2 1 1 1
平衡浓度 2 1 1 1
加入催化剂，不会改变化学平衡移动，但是会加快反应速率，得到前25s 随时间的变化曲线如下图所示: ；正确答案： 。
②上述反应的平衡常数为K=c(H2O)/ c(NH3)×c(CO2)=1/4=0.25；若保持其他条件不变，向平衡体系中再通入2molNH3 和2molH2O，此时，所以平衡会正向移动, v正大于v 逆，正确答案：>。
（3）转化为，氮元素化合价降低，酸性条件下，得电子，发生还原反应，则阴极反应为，溶液中水失电子生成氧气，酸性条件下，阳极反应为，所以电解反应的总化学方程式为。正确答案：。
Ⅱ.（4）当v(NaOH)=20mL 时，发生反应为,溶液主要为NaHA,电离大于水解，溶液显酸性，则c(Na+)>c(HA-)>c(H+)>c(A2-)>c(OH-)； 正确答案：c(Na+)>c(HA-)>c(H+)>c(A2-)>c(OH-)。
（5）①酸性条件下,具有强氧化性,可氧化,反应的离子方程式为Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O ,正确答案: Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O 。
②若处理后的废水中残留的•,•,计算得到,则残留的的浓度为,•；正确答案3.0×10-6mol/L。
12. 航天员呼吸产生的CO2用下列反应处理，可实现空间站中O2的循环利用。
Sabatier反应：CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)
水电解反应：2H2O(l) 2H2(g) + O2(g)
（1）将原料气按∶=1∶4置于密闭容器中发生Sabatier反应，测得H2O(g)的物质的量分数与温度的关系如图所示（虚线表示平衡曲线）。
① 该反应的平衡常数K随温度升高而__________（填“增大”或“减小”）。
② 温度过高或过低均不利于该反应的进行，原因是__________________________。
③ 200℃达到平衡时体系的总压强为p，该反应平衡常数Kp的计算式为________。（不必化简。用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数）
（2）Sabatier反应在空间站运行时，下列措施能提高CO2转化率的是______（填标号）。
A．适当减压 B．增大催化剂的比表面积
C．反应器前段加热，后段冷却 D．提高原料气中H2所占比例
（3）一种新的循环利用方案是用Bosch反应CO2(g)+2H2(g)C(s)+2H2O(g)代替Sabatier反应。
① 已知CO2(g)、H2O(g)的生成焓分别为–394 kJ∙mol－1、–242 kJ∙mol－1，Bosch反应的ΔH ＝________kJ∙mol－1。（生成焓指一定条件下由对应单质生成1mol化合物时的反应热）
② 一定条件下Bosch反应必须在高温下才能启动，原因是______________________。
【答案】 (1). 减小 (2). 温度过低，反应速率小；温度过高，反应向右进行的程度小（或温度过高，反应向左进行） (3). (4). CD (5). -90 (6). 反应的活化能高
【解析】（1）①根据图中平衡时水的物质的量分数曲线随温度的升高而减小，可知该反应正反应为放热反应，平衡常数随温度的升高而减小；正确答案：减小。
②反应速率随温度的升高而增大，温度过低，速率较小，反应进行缓慢；该反应为放热反应，温度过高，平衡左移，不利于反应的进行；正确答案：温度过低，反应速率小；温度过高，反应向右进行的程度小（或温度过高，反应向左进行）。
③ 根据图像可知，200℃时反应达到平衡时水的物质的量分数0.1，平衡时水所占的压强为0.6p，根据化学方程式可知甲烷所占的压强为0.3 p，因此二氧化碳和氢气所占的压强为0.1p；根据初始投料比以及二氧化碳和氢气的化学计量数之比可知反应达到平衡时，两者的物质的量之比也为1:4，故平衡时二氧化碳所占的压强为0.02p，氢气所占的压强为0.08 p，所以该反应平衡常数Kp的计算式为；正确答案：。
（2）该反应为一个体积变小可逆反应，减小压强，平衡左移，CO2转化率降低，A错误；增大催化剂的比表面积即增大了催化剂与反应物的接触面积，可以提高催化剂的催化效率，加快反应速率，但是平衡不移动，转化率不变，B错误；反应器前段加热，可以加快反应的速率，后段冷却可以减少生成物水蒸汽的浓度，平衡右移，提高CO2转化率，C正确；提高原料气中H2所占比例，会增大CO2转化率，D正确；正确选项CD。
（3）①根据题给条件可知：C(s)+O2(g)==CO2(g) ΔH=–394 kJ∙mol－1,H2(g)+1/2O2(g)= H2O(g) ΔH=–242 kJ∙mol－1,第二个反应×2-第一个反应可得CO2(g)+2H2(g)C(s)+2H2O ΔH ＝-90 kJ∙mol－1；正确答案：-90。
②在化学反应中，只有活化分子才能发生有效碰撞而发生化学反应；升温可以提高反应的活化能，从而利于反应的发生，而该反应的反应活化能高，必须在高温下才能启动；正确答案：反应的活化能高。
13. I、Cl2是一种常用的自来水消毒剂，高铁酸钾（K2FeO4）是一种新型，高效、多功能绿色水处理剂。已知K2FeO4在Fe3+和Fe(OH)3催化下会分解，在酸性或弱碱性能与水反应生成Fe(OH)3和O2。生产K2FeO4的反应原理是：Fe(NO3)3+KClO+KOH→K2FeO4+KNO3+KCl+H2O
（1）该反应中氧化剂是______________（写电子式）
（2）制备K2FeO4时，将90%的Fe(NO3)3溶液缓缓滴加到碱性的KClO浓溶液中，并且不断搅拌，采用这种混合方式的原因是_____________________（回答一条即可）。
（3）工业上用“间接碘量法”测定高铁酸钾的纯度：用碱性KI溶液溶解3.00g K2FeO4样品，调节pH值使高铁酸根全部被还原成铁离子，再调节pH为3~4，用1.0mol/L的Na2S2O3标准溶液作为滴定剂进行滴定（2Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2NaI），淀粉作指示剂，滴定终点时，消耗Na2S2O3标准溶液18.00mL。
①滴定终点的现象是__________________________________________。
②原样品中高铁酸钾的质量分数为______________。
II、研究发现，NOx和SO2是雾霾的主要成分。
已知：N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H=+180.5kJ/moL ①
C(s)+O2(g)=CO2(g) △H=–393.5kJ/moL ②
2C(s)+O2(g)=2CO(g) △H=–221.0kJ/moL ③
（4）某反应的平衡常数表达式，请写出此反应的热化学方程式：__。
（5）向绝热恒容密闭容器中充入等量的NO和CO进行反应，能判断反应已达到化学平衡状态的是___________（填序号）
a.容器中的压强不变
b.2v正（CO）= v逆（N2）
c.气体的平均相对分子质量保持34.2不变
d.该分应平衡常数保持不变
e.NO和CO的体积比保持不变
（6）2SO3(g) 2SO2(g)+O2(g)，将一定量的SO3放入恒容密闭容器中，测得其平衡转化率随温度变化如图所示。
图中a点对应温度下，已知SO3的起始压强为P0kPa，该温度下反应的平衡常数KP=____(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。在该温度下达到平衡后，再向容器中按=1加入SO2和SO3，平衡将___________（填“向正反应方向移动”，“向逆反应方向移动”，“不移动”）。
【答案】 (1). (2). K2FeO4在强碱性溶液中比较稳定（或减少K2FeO4在Fe3+作用下分解） (3). 滴入最后一滴Na2S2O3标准液，溶液由蓝色变无色，且半分钟内不变色 (4). 39.6% (5). 2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g) △H=–746.5KJ/mol (6). acd (7). 4P0/45 (8). 向逆反应方向移动
【解析】（1）根据反应可知KClO中+1价的氯变为氯化钾中-1价的氯，发生了还原反应，KClO是氧化剂，它为离子化合物，电子式为： ；正确答案：。
（2）铁离子水解显酸性，K2FeO4水解显碱性，酸性和碱性溶液混合，会相互促进水解，得到的K2FeO4的量会减少，因此制备K2FeO4时，将90%的Fe(NO3)3溶液缓缓滴加到碱性的KClO浓溶液中，并且不断搅拌，让Fe(NO3)3溶液尽可能反应彻底；正确答案：K2FeO4在强碱性溶液中比较稳定（或减少K2FeO4在Fe3+作用下分解）。
（3）①淀粉遇到碘水会变蓝色，用1.0mol/L的Na2S2O3标准溶液作为滴定剂进行滴定（2Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2NaI），淀粉作指示剂，溶液由蓝色变无色，且半分钟内不变色，达到滴定终点；正确答案：滴入最后一滴Na2S2O3标准液，溶液由蓝色变无色，且半分钟内不变色。
②根据反应2Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2NaI可知：2Na2S2O3----I2，消耗碘的量为n(I2)= (1.0×18.00×10-3)/2=9×10-3 mol；再根据电子守恒规律可知：高铁酸钾中铁元素得电子总数等于碘单质失电子总数：设有K2FeO4为xmol,则x×（6-3）=9×10-3×2（0-（-1）），解之得：x=6×10-3mol；原样品中高铁酸钾的质量分数为（6×10-3×198）/3×100%=39.6%；正确答案：39.6%。
（4）平衡常数表达式为生成物浓度的幂之积与反应物浓度的幂之积的比值，根据，可知此反应的热化学方程式为2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g)，然后再根据盖斯定律：反应③-②×2-①，可得△H=–746.5KJ/mol；所以该反应的热化学方程式为2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g) △H=–746.5KJ/mol；正确答案：2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g) △H=–746.5KJ/mol。
（5）该反应为反应前后气体的物质的量有变化的反应，当容器中的压强不变，反应达到化学平衡状态，a正确；速率和系数成正比，应为v正（CO）= 2v逆（N2），b错误；反应前后气体的总质量不变，气体的总量在发生变化，当气体的总量不再发生变化，气体的平均相对分子质量为定值，反应到化学平衡状态，c正确；该反应为放热反应，当温度不再发生改变，平衡常数保持不变，达到平衡状态，d正确； NO和CO两种反应是按照1:1投料、1:1反应，任何时候剩余的量都是1:1，无法判定反应是否达到化学平衡状态，e错误；正确选项acd。
（6）设起始SO3 为amol,根据题给信息有
2SO3(g) 2SO2(g)+O2(g)，
起始量 a 0 0
变化量 0.4a 0.4a 0.2 a
平衡量 0.6a 0.4 a 0.2 a
反应达到平衡后，气体的压强为a/(0.6a+0.4 a+ 0.2 a)= P0/p（平衡），p（平衡）=1.2 P0；SO3物质的量分数：0.6a/(0.6a+0.4 a+ 0.2 a)=1/2;；SO2物质的量分数：0.4 a /(0.6a+0.4 a+ 0.2 a)=1/3； O2物质的量分数: 0.2 a/(0.6a+0.4 a+ 0.2 a)=1/6；该温度下反应的平衡常数KP=（1/6×p（平衡））×（1/3×p（平衡））2/(1/2×p（平衡））2= 4P0/45；设容器的体积为1L,设起始SO3 为1mol,反应达平衡时平衡常数为0.2×0.42/0.62=0.8/9=0.09；假设再向容器中按=1加入SO2和SO3，分别为1mol,这时，n(SO3)=1.6 mol, n(SO2)=1.4 mol, n(O2)=0.2 mol, 反应的浓度商为Qc==0.2×1.42/1.62=0.15>0.09；平衡向左移；正确答案：4P0/45；向逆反应方向移动。
14. 目前我国已经全面实施汽车尾气国五排放标准，进一步降低汽车尾气污染。在汽车尾气管中加装催化剂可有效降低CO、NOx及碳氢化合物的排放。回答下列问题：
（1）引发光化学污染的气体是__________________。
（2）以NO为例，已知：
①H2(g)+O2(g)== H2O(g) ΔH1
②2NO(g)+O2(g)==2NO2(g) ΔH2
③N2(g)+2O2(g)==-2NO2(g) ΔH3
④2NO(g)+ 2H2(g)==2H2O(g)+N2(g) ΔH4=-664.14 kJ·mol-1
⑤2NO(g)+2CO(g)==2CO2(g)+N2(g) ΔH5=- 746.48 kJ·mol-1
①②③④反应热效应之间的关系式为ΔH4=____，反应④⑤在热力学上趋势均很大，其原因是_________________________；有利于提高NO转化率的反应条件是____________________；在尾气处理过程中防止NO与H2反应生成NH3，提高其反应选择性的关键因素是_______________________。
（3）研究表明不同负载钯量催化剂对汽车尾气处理结果如图所示，
根据图1和图2可知催化剂最佳负载钯的量为______； 当负载钯的量过大时，三种尾气的转化率反而下降的原因是___________________________________。
（4）尾气中CO与H2O在高温下发生反应：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)。在460K时，将0.10molCO与0.30molH2O(g)充入2L的密闭容器中，待反应平衡后测得CO2 的物质的量分数为10.5%。
①CO的平衡转化率a1=______%，反应平衡常数K=________________。
②在520 K重复实验，平衡后CO2 的物质的量分数为8.3%，CO的转化率a2_________a1，该反应的ΔH_______0（填“＞”、“＜”或“=”）。
【答案】 (1). NOx和碳氢化合物（HC） (2). 2ΔH1+ΔH2-ΔH3 (3). 两个反应均为放热量大的反应 (4). 降低温度、增大压强 (5). 找到合适的催化剂 (6). 2g·L-1 (7). 钯的负载量过大时在高温下可能使钯颗粒烧结，致使催化剂活性降低 (8). 42.0% (9). 0.118 (10). < (11). <
【解析】（1）引发光化学污染的气体是NOx和碳氢化合物（HC），正确答案：引发光化学污染的气体是NOx和碳氢化合物（HC）。
（2）根据盖斯定律：热化学方程式①×2+②-③，结果2NO(g)+ 2H2(g)==2H2O(g)+N2(g) ΔH4=-664.14 kJ·mol-1，所以①②③④反应热效应之间的关系式为ΔH4=2ΔH1+ΔH2-ΔH3；反应④⑤均为放热反应，且数值较大，因此在热力学上进行的趋势均很大； 根据反应可以看出，该反应为体积缩小的放热反应，因此可以降低温度或增大压强，平衡右移，有利于提高NO转化率；在尾气处理过程中防止NO与H2反应生成NH3，提高其反应选择性的关键因素是找到合适的催化剂；正确答案：2ΔH1+ΔH2-ΔH3；两个反应均为放热量大的反应；降低温度、增大压强；找到合适的催化剂。
（3）从图1、图2可以看出，转化率最大时，催化剂最佳负载钯的量为2g·L-1 ；当钯的负载量过大时，在高温下可能使钯颗粒烧结，致使催化剂活性降低，三种尾气的转化率反而下降，正确答案：2g·L-1 ；钯的负载量过大时在高温下可能使钯颗粒烧结，致使催化剂活性降低。
（4）设CO的变化量为xmol,根据反应方程式进行如下计算：
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)
起始量 0.1 0.3 0 0
变化量 x x x x
平衡量 0.1- x 0.3- x x x
根据待反应平衡后测得CO2 的物质的量分数为10.5%，列方程：x/(0.1- x+ 0.3- x+ x+ x)= 10.5%,解之得x=0.042 mol,所以
①CO的平衡转化率为0.042/0.1×100%=42%,容器的体积为2L，平衡后各物质的浓度为 c(CO)=(0.1-0.042)/2=0.029mol/L, c(H2O)=(0.3- 0.042)/2= 0.179 mol/L, c(CO2)=0.042/2=0.021 mol/L, c(H2)=0.042/2=0.021mol/L;反应平衡常数K= c(H2)×c(CO2)/ c(CO)×c(H2O)= 0.021×0.021/0.029×0.179=0.118；正确答案：42.0%； 0.118 。
②在460K时，反应平衡后测得CO2 的物质的量分数为10.5%；在520 K重复实验，平衡后CO2 的物质的量分数为8.3%，含量降低，反应逆向移动，CO的转化率降低，a2
方案1: 利用FeO吸收CO2获得H2
ⅰ.6FeO(s)+CO2(g)=2Fe3O4(s)+C(s) ΔH1=-76.0kJ/mol
ⅱ.C(s)+2H2O(g)=CO2(g)+2H2(g) ΔH2 = + 113. 4kJ/mol
(1) 3FeO(g)+H2O(g)= Fe3O4(s)+H2(g) ΔH3 =__________
(2) 在反应i中，每放出38.0kJ热量有____________gFeO被氧化。
室温下，物质的量浓度均为0.lmol/L 的几种盐溶液的pH如下表:
序号
①
②
③
④
⑤
溶液
NH4Cl
CH3COONH4
NaHCO3
NaX
Na2CO3
pH
5
7
8.4
9.7
11.6
(3)写出溶液④中通入少量CO2的离子方程式:__________
(4)25℃时，溶液①中，由水电离产生的c(OH-)=_____mol/L。
(5)下列说法正确的是__________ (填序号)。
A.c(NH4+):①>②
B.物质的量浓度和体积均相等的NaCl和CH3COONH4两种溶液中，离子总数相等
C.等体积的③和⑤形成的混合溶液中:c(HCO3-)+c(CO32-)=0.1mol/L
D.将pH相同的CH3COOH和HX溶液加水稀释相同倍数，HX溶液的pH变化
方案2:利用CO2制备CH4
300℃时，向2L恒容密闭容器中充入2molCO2和8molH2发生反应:CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+ 2H2O(g)ΔH4,混合气体中CH4的浓度与反应时间的关系如图所示。
(6)①从反应开始到恰好达到平衡时，H的平均反应速率v(H2)=____________。
②300℃时，反应的平衡常数K=____________。
③保持温度不变，向平衡后的容器中再充入2molCO2和8molH2,重新达到平衡时CH4的浓度__(填序号)。
A.等于0.8mo/L B.等于1.6mo/L
C.0.8mol/L
(填“>”“<”或“=" )。
(8)已知:200℃时，该反应的平衡常数K=64.8L2·mol-2。则ΔH4____0(填“>”“<”或“=”)。
方案3:利用“Na-CO2”电池将CO2变废为宝。我国科研人员研制出的可充电“Na-CO2”电池以钠箔和多壁碳纳米管(MWCNT)为电极材料，总反应为4Na+3CO22Na2CO3+C。放电时该电池“吸入”CO2，其工作原理如图所示:
(9)①放电时，正极的电极反应式为____________。
②若生成的Na2CO3和C全部沉积在电极表面，当转移0.2mole-时，两极的质量差为___g。
【答案】 (1). C2H4(g)+3O2(g)=2CO2(g)+2H2O ΔH=-1411.0kJ·mol−1 (2). +18.7kJ/mol (3). 144 (4). X−+CO2+H2O=HCO+HX (5). 10−5 (6). AD (7). 0.32mol·L−1·min−1 (8). 25L2·mol−2 (9). D (10). ＞ (11). ＜ (12). 3CO2+4Na++4e−=2Na2CO3+C (13). 15.8
【解析】（1）0.25molC2H4(g)完全燃烧生成二氧化碳和液态水，放出352.75kJ的热量，那么1molC2H4(g)完全燃烧生成二氧化碳和液态水，放出1411.0kJ的热量，该反应的热化学方程式为：C2H4(g)+3O2(g)=2CO2(g)+2H2O ΔH=-1411.0kJ·mol−1 ；正确答案：C2H4(g)+3O2(g)=2CO2(g)+2H2O ΔH=-1411.0kJ·mol−1。
⑴已知：ⅱ.C(s)+2H2O(g)=CO2(g)+2H2(g) ΔH2 = + 113. 4kJ/mol；变为iii CO2(g)+2H2(g)= C(s)+2H2O(g)，ΔH = - 113. 4kJ/mol；根据盖斯定律可知：反应ⅰ-反应iii可得6FeO(g)+2H2O(g)= 2Fe3O4(s)+2H2(g) ΔH3=+37.4 kJ/mol，化简后为：3FeO(g)+H2O(g)=Fe3O4(s)+H2(g) ΔH3=+18.7kJ/mol；正确答案：+18.7kJ/mol。
⑵ 6molFeO中有4molFeO被氧化为2mol Fe2O3，有2molFeO没有发生变化，因此4molFeO被氧化过程中反应放热76.0kJ/mol，现在反应放出38.0kJ热量，则有2 molFeO被氧化，有2×72=144g；正确答案：144。
(3) 少量CO2通入到NaX的溶液中，由于碱性NaX< Na2CO3，所以反应生成HX和碳酸氢盐，反应离子方程式X−+CO2+H2O=HCO3- +HX ，正确答案：X−+CO2+H2O=HCO3- +HX 。
(4)25℃时，NH4Cl溶液促进水的电离，由于pH=5，所以由水电离产生的c(H+)=10-5 mol/L，水电离产生的c(OH-)=10-5mol/L；正确答案：10-5。
(5) 氯化铵水解，醋酸铵是相互促进水解，所以醋酸铵中铵根离子剩余的少，水解的多，所以c(NH4+):①>②，A正确；NaCl为不水解，CH3COONH4相互促进水解，有一部分离子变为分子，所以物质的量浓度和体积均相等的NaCl和CH3COONH4两种溶液中，离子总数不相等，B错误；等体积的③和⑤形成的混合溶液中，根据碳原子守恒规律：c(HCO3-)+c(CO32-)+ c(H2CO3)=0.1mol/L，C错误；pH相同的酸，加水稀释相同的倍数，酸越弱，pH变化幅度越小，已知可知CH3COOH>HX，将pH相同的CH3COOH和HX溶液加水稀释相同倍数，HX溶液的pH变化小，D正确；正确选项AD。
①设反应正消耗二氧化碳xmol,反应如下：
CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+ 2H2O(g)
起始量 2 8 0 0
变化量 x 4 x x 2x
平衡量2- x 8-4 x x 2x
从图像分析可知：10分钟时，反应达到平衡状态，c(CH4)=0.8 mol/L，容器的体积为2L，所以n(CH4)=1.6 mol, x=1.6mol，v(H2)=4×1.6/2/10=0.32mol·L−1·min−1 ；正确答案： 0.32mol·L−1·min−1。
②300℃时，c(CH4)=0.8 mol/L，c(H2O)=1.6 mol/L，c(H2)=0.8 mol/L，c(CO2)=0.2 mol/L，反应的平衡常数K=c(CH4)×c2(H2O)/ c4(H2) ×c(CO2)=0.8×(1.6)2/0.2×(0.8)4=25 L2·mol−2 正确答案：25L2·mol−2。
③保持温度不变，向平衡后的容器中再充入2molCO2和8molH2,若平衡不发生移动，CH4的浓度为原来的二倍，即1.6 mol/L；温度、体积不变，反应物按比例加倍，相当于加压过程，平衡向正反应方向移动，c(CH4)在1.6 mol/L基础上再增加一些，大于1.6mol/L，正确答案：D。
(7)各物质的浓度为300℃时，c(CH4)=5.6/2=2.8 mol/L，c(H2O)=4/2=2 mol/L，c(H2)=2/2=1 mol/L，c(CO2)=1.6/2=0.8 mol/L，该反应的浓度商为c(CH4)×c2(H2O)/ c4(H2) ×c(CO2)=2.8×22/14×2.8=4,而300℃时反应的平衡常数K=25，所以反应正向移动，v正大于v逆，正确答案：>。
(9)①原电池放电时，正极发生还原反应，二氧化碳被还原为碳，电极反应式为3CO2+4Na++4e−=2Na2CO3+C；正确答案：3CO2+4Na++4e−=2Na2CO3+C。
②钠电极为负极，发生氧化反应，当反应转移0.2mole-时，钠电极质量减少了0.2×23=4.6 g；正极发生还原反应，生成Na2CO3和C全部沉积在电极表面，根据4e−--2Na2CO3---C关系可知，当反应转移0.2mole-时，生成Na2CO3的量为0.1 mol，质量为10.6g，生成C为0.05 mol，质量为0.6 g；两极的质量差为10.6+0.6+4.6=15.8 g；正确答案：15.8 g。
16. 铁及其化合物在工农业生产中有重要的作用。
（1）已知：①C(s)+O2(g)=CO2(g) △H1=-393.5kJ/mol；
②C(s)+CO2(g)=2CO(g) △H2=+172.5kJ/mol
③4Fe(s)+3O2(g)=2Fe2O3(s) △H3=-1651.0kJ/mol
CO还原Fe2O3的热化学方程式为__________________________________________。
（2）高炉炼铁产生的高炉气中含有CO、H2、CO2等气体，用CO和H2在催化剂作用下合成甲醇，是减少污染、节约能源的新举措，反应原理：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H。在体积不同的两个恒容密闭容器中分别充入1molCO和2mol H2，测得平衡混合物中CH3OH的体积分数在不同压强下随温度的变化如图。
①在上图A、B、C三点中，选出对应下表物理量最小的点。
反应速率
平衡常数K
平衡转化率α
_________
_________
_________
②在300℃时，向C点平衡体系中再充入0. 5molCO、1.0molH2和0.5mol的CH3OH，该反应向_________方向进行（填“正反应”、‘逆反应”或“不移动”）。
③一定温度下，CO的转化率与起始投料比[n(H2)/n(CO)]的变化关系图所示，测得D点氢气的转化率为40%，则x=_____________。
（3）三氯化铁是一种重要的化合物，可以用来腐蚀电路板。某腐蚀废液中含有0.5mol·L-1Fe3+和0.26mol·L-1的Cu2+，欲使Fe3+完全沉淀[c(Fe3+)≤4×l0-5]而Cu2+不沉淀，则需控制溶液pH的范围为_________。[KspCu(OH)2=2.6×l0-19；KspFe(OH)3=4×l0-38]
（4）莫尔盐，即六水合硫酸亚铁铵晶体，是一种重要的化工原料，在空气中缓慢风化及氧化，欲证明一瓶久置的莫尔盐已经部分氧化，需要进行实验操作是：取少量样品，加无氧水溶解，将溶液分成两份，______________________________________，则证明该样品已部分氧化。
【答案】 (1). Fe2O3（s）+3CO（g）2Fe（s）+3CO2（g） △H=-23.5 kJ/mol-1 (2). B (3). C (4). B (5). 正反应 (6). 3 (7). 3 ≤pH＜5 (8). 向一份溶液中加入KSCN溶液，溶液变为血红色；向另一溶液中加入铁氰化钾溶液，产生特征蓝色沉淀
【解析】（1）根据盖斯定律：②×3-（①×3-③），整理得到CO还原Fe2O3的热化学方程式. Fe2O3（s）+3CO（g）2Fe（s）+3CO2（g） △H=-23.5 kJ/mol-1；正确答案：Fe2O3（s）+3CO（g）2Fe（s）+3CO2（g） △H=-23.5 kJ/mol-1。
（2）①从图像可知，温度升高，甲醇的体积分数减小，该反应为放热反应；升高温度，平衡左移，平衡常数K减小，C点最小；从曲线图看出， A状态下体积小，甲醇体积分数大；B状态下体积大，甲醇体积分数小；A曲线相对于B曲线来说，相当于加压，平衡右移，平衡转化率B点最小，由于B点对应温度低，物质的浓度小，反应速率慢，正确选项B 、C 、 B。
②恒容密闭容器中分别充入1molCO和2mol H2，发生CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) 反应，达到平衡时CH3OH的体积分数为50%，设CH3OH的量为xmol.假设容器的体积为1L；
CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)
起始量 1 2 0
变化量 x 2x x
平衡量 1- x 2-2x x
50%= x/(1- x+2-2x+x), x=0.75 mol;该反应平衡常数为0.75/0.25×0.52=12;在300℃时，向C点平衡体系中再充入0. 5molCO、1.0molH2和0.5mol的CH3OH，该反应的各物质的量分别为0.75molCO、1.5 mol H2、1.25 molCH3OH，该反应的浓度商为1.25/0.75×1.52=0.74<12,反应正反应方向进行；正确答案：正反应。
③根据反应方程式：设n(H2)/n(CO)= x，CO的起始量为amol, H2的量为a x mol,
CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)
起始量 a a x 0
变化量 0.6 a 1.2a 0.6a
已知D点氢气的转化率为40%，1.2 a/ a x=40%, 解之x=3；所以n(H2)/n(CO)=3；正确答案：3。
（3）KspFe(OH)3=c(Fe3+)×c3(OH-)=4×l0-38, 已知c(Fe3+)≤4×l0-5，则c,(OH-)= l0-11，c,(H+)=10-3，pH≥3；KspCu(OH)2= c(Cu2+)×c2(OH-) =2.6×l0-19，已知c c(Cu2+)=0.26mol·L-1，则c(OH-)= l0-9，c(H+)=10-5，pH=5，因此欲使Fe3+完全沉淀[c(Fe3+)≤4×l0-5]而Cu2+不沉淀，则需控制溶液pH的范围为3 ≤pH＜5 ；正确答案：3 ≤pH＜5。
（4）证明莫尔盐已经部分氧化，需要检验盐中含有亚铁离子和铁离子，铁离子检验可用硫氰化钾溶液；亚铁离子检验可以用铁氰化钾溶液；正确答案：向一份溶液中加入KSCN溶液，溶液变为血红色；向另一溶液中加入铁氰化钾溶液，产生特征蓝色沉淀。
17. 工业上CO2用于生产燃料甲醇,既能缓解温室效应,也为能源寻找了新渠道。合成甲醇的反应为:CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)。
（1）已知:CO的燃烧热△H=-283.0kJ/mol
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H=-483.6kJ/mol
CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) △H=-90.1KJ/mol
则:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) △H=___KJ/mol
（2）T℃时,测得不同时刻恒容密闭容器中CO2(g)、H2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的浓度变化如下表所示
①c=___mol/L,从反应开始到平衡时,CH3OH的平均反应速率v(CH3OH)=__
CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)。
下列能说明该是____________
（3）在催化剂作用下,若测得甲醇的产率与反应温度、压强的关系如下图所示:
①分析图中数据可知,在200℃、5.0MPa时,CO2的转化率为__将温度降低至140℃、压强减小至2.0MPa,CO2的转化率将___(填“增大”、“减小”或“不变”)
②200℃、2.0MPa时,将amol/LCO2和3amol/LH2充入VL密闭容器中,在催化剂作用下反应达到平衡。根据图中数据计算所得甲醇的质量为___g(用含a的代数式表示)
（4）用NaOH溶液吸收CO2所得饱和碳酸钠溶液可以对废旧电池中的铅膏(主要成分PbSO4)进行脱硫反应。已知Ksp(PbSO4)=1.6x10-8,Ksp(PbCO3)=7.4×10-14，
PbSO4(s)+CO32-(aq) PbCO3(s)+SO42-(aq),则该反应的平衡常数K=______(保留三位有效数字);若在其溶液中加入少量Pb(NO3)2晶体,则c(SO42-):c(CO32-)的比值将______(填“增大”、“减小、”或“不变”)。
【答案】 (1). －48.9 (2). 0.75 (3). 0.075 mol·(L·min)－1 (4). BC (5). 25% (6). 增大 (7). 4.8aV (8). 2.16×105 (9). 不变
【解析】（1）根据盖斯定律：①CO(g)+ 1/2O2(g)= CO2(g) △H=-283.0kJ/mol；②2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H=-483.6kJ/mol； ③ CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) △H=-90.1KJ/mol；三个反应联立，消去CO、O2，得总反应为CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) △H=－48.9KJ/mol；正确答案：－48.9。
（2）①根据图示可知，反应进行到3分钟时，甲醇的浓度为0.5 mol/L，消耗氢气1.5 mol/L，剩余氢气1.5 mol/L，原有氢气3 mol/L；反应进行到10分钟时，达到平衡状态，水蒸气变化了0.75 mol/L，氢气消耗了2.25 mol/L，剩余氢气3-2.25 =0.75 mol/L；达平衡时，甲醇的量为0.75 mol/L，CH3OH的平均反应速率v(CH3OH)=0.75/10=0.075 mol·(L·min)－1;正确答案：0.75； 0.075 mol·(L·min)－1 。
② 每消耗 1mol CO2的同时生成1 mol CH3OH，速率反应方向相同，A错误；该反应为体积变化∆V≠0反应，容器中气体的压强不再改变，反应达到平衡状态，B正确；反应前后混合气体的质量不变，反应后气体的总量变小，混合气体的平均相对分子质量不发生变化，反应达到平衡状态，C正确；反应前后混合气体的质量不变，容器的体积不变，容器中气体的密度恒为定值，不能判定反应是否达到平衡状态，D错误；正确选项BC。
（3）假设起始时CO2(g)为1 mol，转化率为x,根据反应方程式CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)，可知CH3OH的量为xmol，x/1×100%=25%, x=0.25mol，二氧化碳的转化率为0.25/1×100%=25%,温度越高，甲醇的产率越低，说明该反应为放热反应，压强越大，甲醇的产率越高，因此转化率将增大，正确答案：25% ； 增大。
② 起始时CO2(g)为aVmol，转化率为x,根据反应方程式CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)，可知CH3OH的量为xmol，CH3OH的产率=x/aV×100%=15%, x=0.15 aVmol, CH3OH的质量为0.15 aV×32= 4.8aV；正确答案：4.8aV。
（4）PbSO4(s)+CO32-(aq) PbCO3(s)+SO42-(aq), 反应的平衡常数K= c(SO42-)/ c(CO32-)= Ksp(PbSO4)/ Ksp(PbCO3)= 1.6x10-8/7.4×10-14=2.16×105；若在其溶液中加入少量Pb(NO3)2晶体,对平衡没有影响，平衡不移动，所以c(SO42-):c(CO32-)的比值不变；正确答案：2.16×105；不变。
18. 中国政府承诺，到2020年，单位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%～50%。减少CO2排放是一项重要课题。
（1）以CO2为原料制取碳(C)的太阳能工艺如图所示。
①过程1中每生成1molFeO转移电子数为_______________。
②过程2中发生反应的化学方程式为___________________________。
（2）碳酸二甲酯（CH3OCOOCH3，简称DMC）是一种应用前景广泛的新材料，用甲醇、CO、CO2在常压、70～120℃和催化剂条件下合成DMC。
已知：①CO的燃烧热为△H =﹣283.0 kJ·mol－1
②H2O(l)= H2O(g) △H ＝ + 44.0 kJ·mol－1
③2CH3OH(g)+CO2(g)CH3OCOOCH3 (g)+ H2O(g) △H ＝﹣15.5 kJ·mol－1
则2CH3OH(g)+CO(g)+1/2O2(g)CH3OCOOCH3 (g)+ H2O(l) △H ＝_______________。
（3）在密闭容器中按n(CH3OH):n(CO2)=2:1投料直接合成DMC，一定条件下，平衡时CO2的转化率如图所示，则：
①v(A)、v(B)、v(C)由快到慢的顺序为____________________；
②K(A)、K(B)、K(C)由大到小的顺序为___________________；
③下列能说明在此条件下反应达到平衡状态的是__________。
A．2v正(CH3OH)= v逆(CO2) B．CH3OH与CO2的物质的量之比保持不变
C．容器内气体的密度保持不变 D．各组分的物质的量分数保持改变
（4）CO2经催化加氢可以生成低碳烃，主要有以下两个竞争反应：
反应Ⅰ：CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g)
反应II：2CO2(g)+6H2(g) C2H4(g)+4H2O(g)
为分析催化剂对反应的选择性，在1 L密闭容器中充入1 molCO2和2 mol H2，测得有关物质的物质的量随温度变化如图所示。
①该催化剂在较低温度时主要选择________（填“反应Ⅰ”或“反应II”）。520℃时，反应II的平衡常数K=___________（只列算式不计算）。
②用惰性电极电解强酸性的二氧化碳水溶液可得到乙烯，其原理如图所示。b电极上的电极反应式为______。
【答案】 (1). 2/3NA (2). 6FeO+CO2C+2Fe3O4 (3). ﹣342.5 kJ·mol-1 (4). v(C)＞v(B)＞v(A) (5). K(A)=K(B)＞K(C) (6). CD (7). 反应Ⅰ (8). (9). 2CO2+12H++12e-=C2H4+4H2O
【解析】（1）①反应2Fe3O46FeO+O2↑中O元素化合价由-2价升高到0价，由方程式可知，2molFe3O4参加反应，生成1mol氧气，转移4mol电子，则每生成1molFeO转移电子为数为2/3NA；正确答案：2/3NA。
②由示意图可知，过程2中CO2和FeO反应生成Fe3O4和C，反应的方程式为6FeO+CO22Fe3O4+C；正确答案：6FeO+CO22Fe3O4+C。
（2）根据CO的燃烧热有①CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) △H1＝−283.0kJ•mol−1，②H2O（l）=H2O(g) △H2＝+44kJ•mol−1，③2CH3OH（g）＋CO2（g）⇌CH3OCOOCH3（g）＋H2O（g）△H3＝−15.5kJ•mol−1，根据盖斯定律，所要求的方程式为上述三个方程式①+③-②即可得到，则△H=△H1-△H2+△H3=-342.5 kJ•mol−1；正确答案：﹣342.5 kJ·mol-1 。
（3）①根据图像可知，温度越高速率越快，C点对应温度最高，所以v(C)最快；通过反应2CH3OH(g)+CO2(g) CH3OCOOCH3(g)+ H2O(g)可知，该反应是一个体积减小的可逆反应，在同一温度下，反应由A→B，二氧化碳的转化率增大，增大压强，平衡右移，因此P1
③甲醇与二氧化碳反应如下：2CH3OH(g)+CO2(g) CH3OCOOCH3(g)+ H2O(g)；根据速率之比和系数成正比规律，因此满足v正(CH3OH)=2v逆(CO2)，反应才能达到平衡状态，A错误；CH3OH与CO2均为反应物，二者反应均按系数比进行，因此CH3OH与CO2的物质的量之比保持不变不能确定反应达到平衡状态，B错误；反应前后气体的总质量不变，容器的体积不变，混合气体的密度恒为定值，不能判断反应达到平衡状态，C错误；各组分的物质的量分数保持不变，反应达到平衡状态，D正确；正确答案：D。
（4）①从图像可知，该催化剂在较低温度时，甲烷含量高，因此选择反应Ⅰ；根据图像可知：520℃时，生成乙烯的量为0.2mol,密闭容器体积为1 L，根据反应方程式进行计算如下：
2CO2(g)+6H2(g) C2H4(g)+4H2O(g)
起始量 1 2 0 0
变化量 0.4 1.2 0.2 0.8
平衡量 0.6 0.8 0.2 0.8
反应II的平衡常数K= (0.2/1) ×(0.8/1)4/(0.8/1)6×(0.6/1)2= ；正确答案：反应Ⅰ；。
②根据图示可知，b为电解池的阴极，发生还原反应，二氧化碳被还原为乙烯，b电极上的电极反应式为：2CO2+12H++12e-=C2H4+4H2O；正确答案：2CO2+12H++12e-=C2H4+4H2O。
题型专练11 基本理论
1. 氮和碳的化合物与人类生产、生活密切相关。
（1）已知：N2(g)＋O2(g)===2NO(g)； ΔH＝＋180.5 kJ·mol－1
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)； ΔH＝－483.6 kJ·mol－1
则反应2H2(g)＋2NO(g)===2H2O(g)＋N2(g)；ΔH＝__________。
（2）在压强为0.1 MPa条件，将CO和H2的混合气体在催化剂作用下转化为甲醇的反应为CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g) ΔH<0
①下列能说明该反应达到平衡状态的是________________。
a．混合气体的密度不再变化 b．CO和H2的物质的量之比不再变化
c．v(CO)=v(CH3OH) d．CO在混合气中的质量分数保持不变
②T1℃时，在一个体积为5 L的恒压容器中充入1 mol CO、2 mol H2，经过5 min达到平衡，CO的转化率为0.75，则T1℃时，CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的平衡常数K=_______________________。
③在T1℃时，在体积为5 L的恒容容器中充入一定量的H2和CO，反应达到平衡时CH3OH的体积分数与n(H2)／n(CO)的关系如图所示。温度不变，当时，达到平衡状态，CH3OH的体积分数可能是图象中的___________点。
（3）用催化转化装置净化汽车尾气，装置中涉及的反应之一为：2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)
①探究上述反应中NO的平衡转化率与压强、温度的关系，得到如图1所示的曲线。催化装置比较适合的温度和压强是___________。
②测试某型号汽车在冷启动(冷启动指发动机水温低的情况下启动)时催化装置内CO和NO百分含量随时间变化曲线如图2所示。则前10 s内，CO和NO百分含量没明显变化的原因是____________。
（4）右图所示的装置能吸收和转化NO2和SO2。
①阳极区的电极反应式为___________________________。
②阴极排出的溶液中含S2O离子，能将NO2气体转化为无污染气体，同时生成的SO可在阴极区再生。写出该反应的离子方程式：___________________________。
【答案】 (1). －664.1 kJ·mol－1 (2). ad (3). 300 (4). F (5). 400K，1Mpa (6). 尚未达到催化剂工作温度或尚未达到反应所需的温度 (7). SO2－2e－＋2H2O===SO＋4H＋ (8). 4S2O＋2 NO2＋8OH－=8SO＋N2＋4H2O
【解析】（1）根据盖斯定律：第二个方程式减第一个方程式，整理后即可计算出该反应的ΔH= －664.1 kJ·mol－1；正确答案：－664.1 kJ·mol－1。
（2）①在压强不变的情况下，反应前后混合气体的总质量不发生改变，气体的总体积在发生变化，当二者的比值不再发生改变时，反应达到平衡状态，a正确；CO和H2都为反应物，在发生反应时是按照1:2比例进行的，无 论 进 行 到 什 么 程 度，二 者的物质的量之比不再变化，无法判断反应是否达平衡，b错误；v(CO)=v(CH3OH)没 有 标 出 速 率 的方向，无法判定，c错误；反应达到平衡状态后，CO在混合气中的质量分数保持不变，d正确。答案选ad。
② 因为CO的转化率为0.75，所 以 反应 中 消 耗 CO的 总 量为 0.75 mol，容器的体积为5 L。
CO(g) + 2H2(g) CH3OH(g)
起始量 1 2 0
变化量 0.75 1.5 0.75
平衡量 0.25 0.5 0.75
平衡浓度0.05 0.1 0.15
平衡常数=，正确答案：300。
③温度不变，当时， 甲醇的体积分数为最大值， 当时，虽然增加了氢气的浓度，平衡右移，甲醇的含量增加，但是混合气体的总体积增加的多，导致CH3OH的体积分数减少，应该是图象中的F点；正确选项F。
（3）①根据图像可知，在压强不变的情况下，该反应温度越低，NO的转化率越大；当反应温度在400K时，压强为1 Mpa时，转化率为90%，当压强增大到5 Mpa时，转化率为95%，虽然转化率有提高，但是压强的增大，需 要 很 高 的 成本，不划算，所以催化装置比较适合的温度和压强是400K、1Mpa；答案为400K、1Mpa。
②需要控制在一定的温度范围内，才能发挥催化剂的最大催化能力，则前10 s内，尚未达到催化剂工作温度或尚未达到反应所需的温度，所以CO和NO百分含量没明显变化；正确答案：尚未达到催化剂工作温度或尚未达到反应所需的温度。
（4）①阳极发生氧化反应，SO2失去电子被氧化为硫酸，根据电子守恒、电荷守恒、原子守恒规律，极反应为SO2－2e－＋2H2O===SO＋4H＋ ；正确答案为 SO2－2e－＋2H2O==SO＋4H＋。
②在碱性环境中，S2O离子中+3价硫元素被氧化为+4价的SO，NO2中+4价的氮元素被还原到0价，即为氮气，无污染气体，离子方程式为4S2O＋2 NO2＋8OH－ = 8SO＋N2
＋4H2O ； 正确答案：4S2O＋2 NO2＋8OH－ =8SO＋N2＋4H2O 。
2. 在一定的温度、压强和钒催化剂存在的条件下，SO2被空气中的O2氧化为SO3。V2O5是钒催化剂的活性成分，郭汗贤等提出：V2O5在对反应I的催化循环过程中，经历了Ⅱ、Ⅲ两个反应阶段，图示如图1：
图1
（1）①已知有关气体分子中1mol化学键断裂时需要吸收的能量数据如下：
化学键
S=O(SO2)
O=O(O2)
S=O(SO3)
能量/kJ
535
496
472
由此计算反应Ⅰ的△H=_________kJ·mol-1。
②写出反应Ⅱ的化学方程式_________。
（2）不能说明反应Ⅰ达到平衡状态的是_________。
A．恒容密闭容器中混合气体的压强不再变化
B．恒容密团容器中混合气体的密度不再变化
C．混合气体的总物质的量不再变化
D．混合气体的平均相对分子质量不再变化
E．n(SO2)∶n(O2)∶n(SO3)=2∶1∶2
F．SO2气体的百分含量不再变化
（3）在保持体系总压为105Pa的条件下进行反应SO2+1/2O2SO3，原料气中SO2和O2的物质的量之比m(m=)不同时，SO2的平衡转化率与温度(t)的关系如下图所示：
①图中m1、m2、m3的大小顺序为_________，理由是_________。
②反应I的化学平衡常数Kp表达式为_________(用平衡分压代替平衡浓度表示)。图中A点原料气的成分是：n(SO2)=10mol,n(O2)=24.4mol,n(N2)=70mol,达平衡时SO2的分压p(SO2)为_________Pa。(分压=总压×物质的量分数)。
③近年，有人研发出用氧气代替空气的新工艺，使SO2趋于全部转化。此工艺的优点除了能充分利用含硫的原料外，主要还有_________。
【答案】 (1). -98 (2). SO2 + V2O5V2O4·SO3 (3). B E (4). m1>m2>m3 (5). 相同温度和压强下，若SO2浓度不变，O2浓度增大，转化率提高，m值减小。 (6). Kp= (7). =1200Pa（ (8). 无尾气排放，不污染环境
【解析】（1）①反应热等于反应物的总键能减生成物的总键能；则反应I的△H=（2×535）+0.5×496-3×472=-98kJ/mol；正确答案：-98；
②反应Ⅱ生成V204•S03，方程式为S02+V205⇌V204•S03，反应ⅢV204•S03与氧气反应生成V205和S03，方程式为2V204•S03+02⇌2V205+S03，故答案为：S02+V205⇌V204•S03；
（2）该反应为反应前后气体的总量不为0的反应，恒容密闭容器中混合气体的压强不再变化，反应达平衡状态；A正确；反应前后气体的总质量不变，恒容密团容器中混合气体的密度恒为常数，无法判断反应是否达到平衡状态；B错误；该反应为反应前后气体的总量不为0的反应，合气体的总物质的量不再变化，反应达平衡状态；C正确；反应前后气体的总质量不变，混合气体的总量在变化，当混合气体的平均相对分子质量不再变化，反应达平衡状态；D正确；n(SO2)∶n(O2)∶n(SO3)=2∶1∶2，无法判定反应达平衡状态，E错误；反应达平衡状态，各组分的浓度保持不变；SO2气体的百分含量不再变化，可以判定反应达平衡状态；F正确；正确选项：B E ；
（3）根据图像可知：m=，m越大，二氧化硫转化率越小；原因相同温度和压强下，若SO2浓度不变，增大氧气的浓度，氧气的转化率减少，SO2的转化率增大；正确答案：
m1>m2>m3 ；相同温度和压强下，若SO2浓度不变，O2浓度增大，转化率提高，m值减小；
②根据反应：SO2(g)+1/2O2(g) SO3(g)，其他条件不变时，化学平衡常数Kp为生成物的平衡分压与反应物的平衡分压的分压幂之比；平衡常数可以用压强表示为：Kp=；
根据题给信息，压强为Pa，二氧化硫的转化率为88%；n(SO2)=10mol,n(O2)=24.4mol, n(N2)=70mol,进行如下计算：
SO2(g) + 1/2O2(g) SO3(g)，
起始量： 10 24.4 0
变化量： 10×88% 0.5×10×88% 10×88%
平衡量：10×12% 24.4-5×88% 10×88%
平衡时，混合气体总量为10×12%+24.4-5×88%+10×88%+70=104.4-5×88%=100mol
达平衡时SO2的分压p(SO2)为10×12%×105 ÷100×100%=1200 Pa；正确答案：1200 Pa；
③使二氧化硫气体趋于全部转化为三氧化硫，这样就没有二氧化硫气体的剩余，减少了对环境的污染；正确答案：无尾气排放，不污染环境；
3. 氮元素也与碳元素一样存在一系列氢化物,如NH3、N2H4、N3H5、N4H6等。请回答下列有关问题：
（1）上述氮的系列氢化物的通式为____________。
（2）已知：2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H=-483.6kJ·mol-1,查阅文献资料，化学键键能如下表：
化学键
H-H
N=N
N-H
E/kJ·mol-1
436
946
391
①氨分解反应NH3(g)N2(g)+H2(g)的活化能Ea1=300kJ·mol-1，则合成氨反应 N2(g)+H2(g)NH3(g)的活化能Ea2=___________。
②氨气完全燃烧生成氮气和气态水的热化学方程式为__________________________。
③如右图是氨气燃料电池示意图。a电极的电极反应式为________________。
（3）已知NH3·H2O为一元弱碱。N2H4·H2O为二元弱碱，在水溶液中的一级电离方程式表示为：N2H4·H2O+H2ON2H5·H2O++OH-。则可溶性盐盐酸肼(N2H6Cl2)第一步水解的离子方程式为__________________;溶液中离子浓度由大到小的排列顺序为___________________。
（4）通过计算判定(NH4)2SO3溶液的酸碱性(写出计算过程)________________________。(已知：氨水Kb=1.8×10-5;H2SO3 Ka1=1.3×10-2 Ka2=6.3×10-8)。
【答案】 (1). NnH(n+2) (2). 254kJ·mol-1 (3). 4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g) △H=-1266.8kJ·mol-1 (4). NH3+6OH--6e-=N2↑+6H2O (5). N2H62++H2ON2H5·H2O++H+ (6). [Cl-]>[N2H62+]>[H+]>[N2H5·H2O+]>[OH-] (7). O32-的水解常数Kh1===×10-7，NH4+的水解常数Kh===×10-10，Kh1>Kh，故SO32-水解起主要作用而呈碱性
【解析】（1）通过观察可知：氮与氢原子数相差2个，通式为NnH(n+2)，正确答案：NnH(n+2)；
（2）①NH3(g)N2(g)+H2(g)，△H=反应物的总键能-生成物的总键能=3×391-1/2×946-3/2×436=+46 kJ·mol-1; △H= Ea1- Ea2=46；300- Ea2=46，Ea2=254kJ·mol-1；
② 2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H=-483.6kJ·mol-1, NH3(g)N2(g)+H2(g)，△H==+46 kJ·mol-1;
根据盖斯定律：两个式子整理完成后，4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g) △H=1266.8kJ·mol-1；正确答案：4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g) △H=1266.8kJ·mol-1；
③ 氨气燃料电池，氨气做负极，负极发生氧化反应，失去电子，在碱性环境下氧化为氮气；极反应为NH3+6OH--6e-=N2↑+6H2O；正确答案为：NH3+6OH--6e-=N2↑+6H2O；
（3）N2H4·H2O为二元弱碱，N2H6Cl2为强酸弱碱盐，水解显酸性，第一步水解的离子方程式为N2H62++H2ON2H5·H2O++H+；溶液中的离子：Cl-、N2H62+、H+、OH-、N2H5·H2O+
；根据水解规律：溶液中离子浓度大小排列顺序为：c(Cl-)>c(N2H62+)>c(H+)>c(N2H5·H2O+)
>c(OH-)；正确答案：c(Cl-)>c(N2H62+)> c(H+)>c(N2H5·H2O+)>c(OH-)；
（4）盐类水解平衡常数Kh=KW/Ka ，其中KW为离子积，Ka为弱酸或弱碱的电离平衡常数；
已知：氨水Kb=1.8×10-5;H2SO3 Ka1=1.3×10-2 Ka2=6.3×10-8)；NH4+的水解常数Kh1===×10-10；SO32-的水解常数Kh2===×10-7，Kh1
（1）已知: H2的燃烧热为285.8kJ/mol,C2H4的燃烧热为1411.0kJ/mol,且H2O(g)=H2O(l)ΔH=-44.0kJ/mol,则CO2 和H2反应生成乙烯和水蒸气的热化学方程式为____________,上述反应在__________下自发进行(填“高温”或“低温”)。
（2）乙烯是一种重要的气体燃料，可与氧气、熔融碳酸钠组成燃料电池。写出该燃料电池负极的电极反应式:_______________________.
（3）在体积为1L的密闭容器中，充入3mol H2和1mol CO2,测得温度对CO2的平衡转化率和催化剂催化效率的影响如图所示。
①平衡常数: KM__________KN (填“>”“<”或“=”)。
②下列说法正确的是_________(填序号)。
A.当混合气体密度不变时，说明反应达到平衡状态
B.当压强或n(H2)/n(CO2)不变时，均可证明反应已达平衡状态
C.当温度高于250℃时，因为催化剂的催化效率降低，所以平衡向逆反应方向移动
D.若将容器由“恒容”换为“恒压”，其他条件不变，则CO2的平衡转化率增大
③250℃时，将平衡后的混合气体(不考虑平衡移动) 通入300mL 3mol/L的NaOH溶液中充分反应，则所得溶液中所有离子的浓度大小关系为__________
④图中M点对应乙烯的质量分数为_____________。
（5）达平衡后，将容器体积瞬间扩大至2L并保持不变，平衡向_____移动(填“正向”“逆向”或“不”),容器内混合气体的平均相对分子质量______(填“增大”“减小”或“不变”)。
【答案】 (1). 2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g) ΔH=-127.8kJ/mol (2). 低温 (3). C2H4-12e-+6CO32-=8CO2+2H2O (4). > (5). D (6). c(Na+)>c(CO32-)>c(HCO3-)>c(H+) (7). 14%或0.14 (8). 逆向 (9). 减小
【解析】
(1).根据题给信息分别写出三个热化学反应方程式：H2O(g)=H2O(l)ΔH=-44.0kJ/mol，C2H4(g)+3O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l) △H=-1411.0kJ·mol- ，H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) △H=-285.8kJ/mol；根据盖斯定律，整理出热化学方程式并计算出反应的ΔH；正确答案:2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g) ΔH=-127.8kJ/mol；该反应为一个∆S<0,ΔH<0的反应，在低温下能够进行；正确答案：低温；
（2）乙烯气体与氧气形成的燃料电池，电解质为熔融碳酸钠；乙烯做负极被氧化生成二氧化碳；根据电子守恒和电荷守恒规律，极反应为： C2H4-12e-+6CO32-=8CO2+2H2O；正确答案：C2H4-12e-+6CO32-=8CO2+2H2O；
（3从图像看出，温度升高，二氧化碳的转化率降低，该反应正反应为放热反应；升高温度，平衡左移，平衡常数减小；
①正确答案:KM >KN；
② 可逆反应：2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g) ΔH=-127.8kJ/mol；其他条件下不变，反应前后的气体的总质量不变，容器的体积不变，混合气体密度恒为定值，无法判定平衡状态，A错误；该反应为反应前后气体总量减少的反应，压强不变可以判定反应达平衡状态，但是氢气、二氧化碳均为反应物，按一定比例关系进行反应，n(H2)/n(CO2)始终保持不变，无法判定平衡状态， B错误；温度高于250℃时，催化剂的催化效率降低，但是催化剂对平衡的移动无影响，向左移动是因为温度升高的缘故；C错误；该反应为气体体积减少的的反应，若将容器由“恒容”换为“恒压”，其他条件不变，相当于加压的过程，平衡右移，CO2的平衡转化率增大，D正确；正确答案：D；
③250℃时，根据图像看出，二氧化碳的转化率为50%，平衡后剩余二氧化碳的量1×50%=0.5mol，设反应生成碳酸氢钠xmol,碳酸钠y mol，根据碳原子守恒：x+y=0.5；根据钠离子守恒：x+2y=3×0.3，解之，x= 0.1mol ，y=0.4mol；即碳酸氢钠0.1mol，碳酸钠 0.4mol， 碳酸钠的量比碳酸氢钠大，CO32-水解很少，剩余得多；所以c(CO32-)>c(HCO3-)；溶液中离子浓度大小关系：c(Na+)>c(CO32-)>c(HCO3-)>c(H+)；正确答案：c(Na+)>c(CO32-)>c(HCO3-)>c(H+)；
④可逆反应： 2CO2(g)+6H2(g) C2H4(g) + 4H2O(g)
起始量：1 3 0 0
变化量 1×50% 3×50% 0.5×50% 2×50%
平衡量 0.5 1.5 0.25 1
混合气体的总质量：1×44+3×2=50g， 乙烯的质量：0.25×28=7 g，所以乙烯的质量分数为7÷50×100%= 14%或0.14；正确答案：14%或0.14；
（5）增大体积，相当于减压，平衡向左移动；正确答案：逆向；反应前后混合气体的总质量不变，体积变大，所以密度减少；正确答案：减小。
5. 氮的化合物在生产生活中广泛存在。
(1)①氯胺（NH2Cl）的电子式为________。可通过反应NH3(g)＋Cl2(g)=NH2Cl(g)＋HCl(g)制备氯胺，已知部分化学键的键能如右表所示（假定不同物质中同种化学键的键能一样），则上述反应的ΔH=_________。
化学键
键能/(kJ·mol-1)
N-H
391.3
Cl-Cl
243.0
N-Cl
191.2
H-Cl
431.8
②NH2Cl与水反应生成强氧化性的物质，可作长效缓释消毒剂，该反应的化学方程式为________。
(2)用焦炭还原NO的反应为：2NO(g)+C(s)N2(g)+CO2(g)，向容积均为1L的甲、乙、丙三个恒容恒温（反应温度分别为400℃、400℃、T℃）容器中分别加入足量的焦炭和一定量的NO，测得各容器中n(NO)随反应时间t的变化情况如下表所示：
t/min
0
40
80
120
160
n(NO)（甲容器）/mol
2.00
1.50
1.10
0.80
0.80
n(NO)（乙容器）/mol
1.00
0.80
0.65
0.53
0.45
n(NO)（丙容器）/mol
2.00
1.45
1.00
1.00
1.00
①该反应为____________（填“放热”或“吸热”）反应。
②乙容器在200min达到平衡状态，则0～200min内用NO的浓度变化表示的平均反应速率v(NO)=_________。
(3)用焦炭还原NO2的反应为：2NO2(g)+2C(s) N2(g)+2CO2(g)，在恒温条件下，1molNO2和足量C发生该反应，测得平衡时NO2和CO2的物质的量浓度与平衡总压的关系如图所示：
①A、B两点的浓度平衡常数关系：Kc(A)_____Kc(B)（填“＜”或“＞”或“=”）。
②A、B、C三点中NO2的转化率最高的是______（填“A”或“B”或“C”）点。
③计算C点时该反应的压强平衡常数Kp(C)=______（Kp是用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数）。
【答案】 (1). (2). +11.3kJ/mol-1 (3). NH2Cl＋H2ONH3＋HClO或NH2Cl＋2H2ONH3H2O＋HClO( (4). 放热 (5). 0.003mol·L-1·min-1 (6). = (7). A (8). 2MPa
【解析】
(1)（1）①氮原子最外层有5个电子，氯原子最外层有7个电子，氢原子最外层1个电子，三种原子间以共价键结合，氯胺（NH2Cl）的电子式为；正确答案：。反应为NH3(g)＋Cl2(g)=NH2Cl(g)＋HCl(g)，ΔH=反应物总键能-生成物总键能=3×391.3+243-2×391.3-191.2-431.8=+11.3kJ/mol-1；正确答案：+11.3kJ/mol-1。
②生成物具有强氧化性、具有消毒作用的是次氯酸，氯元素由-1价氧化为+1价，氮元素由-2价还原到-3价，生成氨气；正确答案：NH2Cl＋H2ONH3＋HClO或NH2Cl＋2H2ONH3∙H2O＋HClO。
（2）①从甲丙两个反应过程看出，加入的n(NO)一样，但是丙过程先达平衡，说明丙的温度比甲高；丙中n(NO)剩余量比甲多，说明升高温度，平衡左移，该反应正反应为放热反应；正确答案：放热。
② 容积为1L的甲中： 2NO(g)+C(s)N2(g)+CO2(g)，
起始量 2 0 0
变化量 1.2 0.6 0.6
平衡量 0.8 0.6 0.6
平衡常数=c(N2)×c(CO2)/ c2(NO)=0.6×0.6/0.82=9/16;甲乙两个反应过程温度相同，所以平衡常数相同；
容积为1L的乙容器中，设NO的变化量为xmol：
2NO(g)+C(s)N2(g)+CO2(g)，
起始量 1 0 0
变化量 x 0.5x 0.5x
平衡量 1- x 0.5x 0.5x
平衡常数=c(N2)×c(CO2)/ c2(NO)= 0.5x×0.5x/(1- x)2=9/16,解之得x=0.6mol；0～200min内用NO的浓度变化表示的平均反应速率v(NO)= 0.6÷1÷200= 0.003mol·L-1·min-1；正确答案：0.003mol·L-1·min-1。
(3) ①平衡常数只与温度有关，由于温度不变，平衡常数不变， Kc(A)= Kc(B)；正确答案： =。
②增大压强，平衡左移，NO2的转化率降低，所以A、B、C三点中压强最小为A点，该点转化率最大；正确答案：A。
③由焦炭还原NO2的反应为：2NO2(g)+2C(s)N2(g)+2CO2(g)，在恒温条件下，1 mol NO2和足量C发生反应在C点时，NO2和CO2的物质的量浓度相等，可知此时反应体系中n(NO2)=0.5mol，n(N2)=0.25mol，n(CO2)=0.5mol，则三种物质的分压分别为：P(NO2)= P(CO2)=10MPa×=4，P(N2)=2MPa，C点时该反应的压强平衡常数Kp(C)= 2MPa×42MPa/42MPa=2 MPa；正确答案：2MPa。
6. 前两年华北地区频繁出现的雾霾天气引起了人们的高度重视，化学反应原理可用于治理环境污染，请回答以下问题。
（1）一定条件下，可用CO处理燃煤烟气生成液态硫，实现硫的回收。
①已知：2CO(g) + O2(g) = 2CO2(g) ΔH = −566 kJ·mol‾1
S(l) + O2(g) = SO2(g) ΔH = −296 kJ·mol‾1
则用CO处理燃煤烟气的热化学方程式是________________________。
②在一定温度下，向2 L 密闭容器中充入 2 mol CO、1 mol SO2发生上述反应，达到化学平衡时SO2的转化率为90%，则该温度下该反应的平衡常数K = _________________。
（2）SNCR─SCR是一种新型的烟气脱硝技术（除去烟气中的NOx），其流程如下：
已知该方法中主要反应的热化学方程式：
4NH3(g) + 4NO(g) + O2(g) ⇌ 4N2(g) + 6H2O(g) ΔH = −1646 kJ·mol‾1，在一定温度下的密闭恒压的容器中，能表示上述反应达到化学平衡状态的是__________________（填字母）。
a．4υ逆(N2) = υ正(O2)
b．混合气体的密度保持不变
c．c(N2):c(H2O):c(NH3)=4:6:4
d．单位时间内断裂4 mol N─H键的同时断裂4 mol N≡N键
（3）如图所示，反应温度会直接影响SNCR技术的脱硝效率。
①SNCR技术脱硝的温度选择925 ℃的理由是___________________。
②SNCR与SCR技术相比，SNCR技术的反应温度较高，其原因是____________________________________；但当烟气温度高于1000℃时，SNCR脱硝效率明显降低，其原因可能是_____________________。
（4）一种三室微生物燃料电池可用于污水净化、海水淡化，其工作原理如图所示：
①中间室的Cl‾ 移向_________（填“左室”或“右室”），处理后的含硝酸根废水的pH__________（填“增大”或“减小”）
②若图中有机废水中的有机物用C6H12O6表示，请写出左室发生反应的电极反应式：______________________________________________。
【答案】 (1). 2CO(g) + SO2(g) = 2CO2(g) + S(l) ΔH = −270 kJ/mol (2). K=1620 (3). b (4). 925℃时脱硝效率高，残留氨浓度较小 (5). 没有使用催化剂，反应的活化能较高 (6). 因为脱硝的主要反应是放热反应，温度过高，使脱硝反应逆向移动（或高温下N2与O2生成了NO等合理答案） (7). 左室 (8). 增大 (9). C6H12O6 – 24e‾ + 6H2O = 6CO2↑ + 24H+
【解析】（1）①根据盖斯定律：第一个反应减去第二个反应整理得出CO处理燃煤烟气的热化学方程式2CO(g) + SO2(g) = 2CO2(g) + S(l) ΔH = −270 kJ/mol；正确答案：2CO(g) + SO2(g)= 2CO2(g)+ S(l) ΔH = −270 kJ/mol。
②根据已知可知：反应开始时c(CO)=1 mol/L，c(SO2)=0.5 mol/L；据反应方程式列式：
2CO(g) + SO2(g) = 2CO2(g) + S(l)
起始浓度 1 0.5 0
变化浓度 1×90% 0.5×90% 1×90%
平衡浓度 0.1 0.05 0.9
该温度下该反应的平衡常数K = c2(CO2)/ c2(CO)×c(SO2)= 0.92/ 0.12×0.05=1620；正确答案1620。
（2）速率之比和系数成正比：υ逆(N2) = 4υ正(O2)，a错误；反应前后气体的总质量不变，当容器内的压强保持不变时，容器的体积也就不再发生改变，气体的密度也就不再发生变化，反应达到平衡状态；b正确；c(N2):c(H2O):c(NH3)=4:6:4 的状态仅仅是反应进行过程中一种状态，无法判定平衡状态； c错误；单位时间内断裂12mol N─H键的同时断裂4 mol N≡N键，反应达平衡状态，d错误；正确答案b。
（3）① 从图示看出当温度选择925 ℃时，脱硝效率高，残留氨浓度较小；正确答案：脱硝效率高，残留氨浓度较小。
② 从上述流程看出，SNCR技术的反应没有使用催化剂，反应的活化能较高，因此反应温度较高；因为脱硝的主要反应是放热反应，温度过高，使脱硝反应逆向移动，脱硝效率明显降低；正确答案：没有使用催化剂，反应的活化能较高；因为脱硝的主要反应是放热反应，温度过高，使脱硝反应逆向移动（或高温下N2与O2生成了NO等合理答案）。
（4）①从题给信息看出，硝酸根离子中氮元素变为氮气，发生还原反应，该极为原电池的正极（右室）；电解质溶液中的Cl‾ 移向负极，即左室；在正极溶液中的硝酸根离子发生反应为：2NO3-+10e-+6H2O=N2↑+12OH-,产生OH-,溶液的碱性增强，pH增大；正确答案：左室；增大。
②C6H12O6在负极失电子发生氧化反应生成二氧化碳气体，极反应为：C6H12O6 – 24e‾ + 6H2O = 6CO2↑ + 24H+；正确答案：C6H12O6 – 24e‾ + 6H2O = 6CO2↑ + 24H+。
7. COS 和H2S 是许多煤化工产品的原料气。已知：
Ⅰ.COS(g)+H2(g)H2S(g)+CO(g) ΔH=X kJ·mol-1；
I.CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH=-42 kJ·mol-1；
（1）断裂1mol分子中的化学键所需吸收的能量如下表所示：
分子
COS(g)
H2(g)
CO(g)
H2S(g)
H2O(g)
CO2(g)
能量/kJ·mol-1
1321
440
1076
680
930
1606
则X=_____________________。
（2）向10 L容积不变的密闭容器中充入1mol COS(g)、Imol H2(g)和1mol H2O(g)，进行上述两个反应，在某温度下达到平衡，此时CO的体积分数为4%，且测得此时COS的物质的量为0.80mol，则该温度下反应I的平衡常数为_________________（保留两位有效数字）
（3）现有两个相同的2 L恒容绝热（与外界没有热量交换）密闭容器M、N，在M 中充入1mol CO和1molH2O，在N 中充入1molCO2和ImolH2，均在700℃下开始按Ⅱ进行反应。达到平衡时，下列说法正确的是_________。
A.两容器中CO 的物质的量M>N
B.两容器中正反应速率M
D.两容器中反应的平衡常数M>N
（4）氢硫酸、碳酸均为二元弱酸，其常温下的电离常数如下表：
H2CO3
H2S
Ka1
4.4× 10-7
1.3×10-7
Ka2
4.7× 10-11
7.1×10-15
煤的气化过程中产生的H2S 可用足量的Na2CO3溶液吸收，该反应的离子方程式为______________；常温下，用100ml 0.2mol·L-1InaOH溶液吸收48mL（标况）H2S气体，反应后溶液中离子浓度从大到小的顺序为__________________________________。
（5）25℃时，用Na2S沉淀Cu2+、Sn2+两种金属离子 (M2+)，所需S2-最低浓度的对数值1gc(S2-)与Igc(M2+)的关系如右图所示，请回答：
①25℃时Ksp(CuS)=_______________。
②25℃时向50mL的Sn2+、Cu2+浓度均为0.01mol/L的混合溶液中逐滴加入Na2S溶液，当Na2S溶液加到150mL时开始生成SnS沉淀，则此时溶液中Cu2+浓度为_____________mol/L。
【答案】 (1). 5 (2). 0.034 (3). AC (4). H2S+CO32-＝HS-+HCO3－ (5). c(Na+)＞c(HS－)＞c(OH－) ＞c(H+))＞ c(S2－) (6). 10-35 (7). 2.5×10-13
【解析】(1) ΔH=反应物断键吸收的总能量-生成物成键放出的总能量=1321+440-680-1076=5 kJ·mol-1；正确答案：5。
（2） COS(g)+H2(g)H2S(g)+CO(g)
起始量 1 1 0 0
变化量 x x x x
平衡量 1-x 1- x x x
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)
起始量 x 1 0 1- x
变化量 y y y y
平衡量 x- y 1- y y 1- x+ y
根据题给信息可知：1-x=0.8, x=0.2 mol；反应后混合气体总量为1-x+x+x-y+1-y+y+1- x+y=3mol，根据CO的体积分数为4%列方程 (0.2-y)/3=0.04, y=0.08 mol； c(H2)=(1- x+ y)/10=0.088mol/L；c(H2S)= x /10=0.02mol/L；c(CO)= (x-y)/10=0.012 mol/L； c(COS)= (1-x)/10=0.08mol/L；反应I的平衡常数为c(CO)c(H2S)/ c(H2) c(COS)= 0.012×0.02/0.08×0.088=0.034；正确答案：0.034。
(3) 由于容器M的正反应为放热反应。随着反应的进行，反应的温度升高；由于恒容绝热，升高温度，平衡左移，两容器中CO的物质的量M>N，A正确；M中温度大于N中的温度，所以两容器中正反应速率M>N，B错误；容器M中反应是从正反应方向开始的，容器N中是反应是从逆反应方向开始的，由于恒容绝热(与外界没有热量交换)，所以CO的转化率与容器Ⅱ中CO2的转化率之和必然小于1，C正确；容器M中反应是从正反应方向开始的，由于恒容绝热(与外界没有热量交换)，平衡左移，所以两容器中反应的平衡常数M
（5）①在25℃时，CuS饱和溶液中存在沉淀溶解平衡：CuS（s）⇌Cu2+（aq）+S2-（aq），Ksp（CuS）=c（Cu2+）×c（S2-）=10-25×10-10=10-35；正确答案：10-35。
②Ksp（SnS）= c（Sn2+）×c（S2-）=10-25×1=10-25>Ksp（CuS）=10-35，所以25℃时向50mL的Sn2+、Cu2+浓度均为0.01mol/L的混合溶液中逐滴加入Na2S溶液，Cu2+先沉淀完成后，
Sn2+开始沉淀；c(Sn2+)=(50×10-3×0.01)/(200×10-3)=2.5×10-3 mol·L-1；根据Ksp（SnS）=c（S2-）×2.5×10-3=10-25，c（S2-）=4×10-23 mol·L-1 ；根据Ksp（CuS）=c（Cu2+）×4×10-23=10-35，c（Cu2+）=2.5×10-13mol·L-1；正确答案：2.5×10-13。
8. 2017年5月18日中共中央国务院公开致电祝贺南海北部神狐海域进行的“可燃冰”试采成功。“可燃冰”是天然气水合物，外形像冰，在常温常压下迅速分解释放出甲烷，被称为未来新能源。
（1）“可燃冰”作为能源的优点是__________(回答一条即可)。
（2）甲烷自热重整是先进的制氢方法,包含甲烷氧化和蒸汽重整两个过程。向反应系统同时通入甲烷，氧气和水蒸气,发生的主要化学反应如下:
反应过程
化学方程式
焓变△H(kJ.mol-l)
活化能E.(kJ.mol-1)
甲烷氧化
CH4(g)+O2(g)CO(g )+2H2O(g)
-802.6
125.6
CH4(g)+O2(g)CO2(g )+2H2(g)
-322.0
172. 5
蒸气重整
CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)
+206.2
240.1
CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g)
+ 158. 6
243.9
回答下列问题:
①在初始阶段，甲烷蒸汽重整的反应速率______(填“大于”“小于”或“等于”)甲烷氧化的反应速率。
②反应CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) 的平衡转化率与温度、压强关系[其中n(CH4)：n(H2O)=1:1]如图所示。
该反应在图中A点的平衡常数Kp=________(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)，图中压强(p1、p2、p3、p4)由大到小的顺序为___________。
③从能量角度分析，甲烷自热重整方法的先进之处在于___________。
④如果进料中氧气量过大,最终会导致H2物质量分数降底，原因是__________。
（3）甲烷超干重整CO2技术可得到富含CO的气体，其能源和开境上的双重意义重大，甲烷超干重整CO2的催化转化原理如图所示。
①过程II中第二步反应的化学方程式为_____________。
②只有过程I投料比_______，过程II中催化剂组成才会保持不变。
③该技术总反应的热化学方程式为______________。
【答案】 能量密度高、清洁、污染小、储量大 (2). 小于 (3). (Mpa)2或0.1875( Mpa)2 (4). p1>p2>p3>p4 (5). 甲烷氧化反应放出热量正好洪蒸汽重整反应所吸收自热量，达到能量平衡 (6). 氧气量过大,会将H2 氧化导致H2 物质量分数降低 (7). 3Fe+4CaCO3Fe3O4+4CaO+4CO↑ (8). 1/3 (9). CH4(g)+ 3CO2(g)2H2O(g) +4CO(g) △H=+349kJ/mol
【解析】(1). “可燃冰”分子结构式为：CH4·H2O，是一种白色固体物质，外形像冰，有极强的燃烧力，可作为上等能源。它主要由水分子和烃类气体分子（主要是甲烷）组成，所以也称它为甲烷水合物，它的优点：能量密度高、清洁、污染小、储量大等；正确答案：能量密度高、清洁、污染小、储量大。
（2）①从表中活化能数据看出在初始阶段，甲烷蒸汽重整反应活化能较大，而甲烷氧化的反应活化能均较小，所以甲烷氧化的反应速率快；正确答案：小于。
② 根据题给信息，假设甲烷有1mol, 水蒸气有1mol,
CH4(g)+ H2O(g) CO(g)+ 3H2(g)
起始量 1 1 0 0
变化量 0.2 0.2 0.2 0.6
平衡量 0.8 0.8 0.2 0.6
平衡后混合气体的总量：0.8+0.8+0.2+0.6=2.4 mol；各物质分压分别为：p(CH4)=p(H2O)=4×0.8÷2.4=4/3，p(C0)= 4×0.2÷2.4=1/3, p(H2)=4×0.6÷2.4=1，A点的平衡常数Kp=13×1/3÷（4/3）2=3/16；根据图像分析，当温度不变时，压强减小，平衡左移，甲烷的转化率增大，所以压强的大小顺序：p1>p2>p3>p4；正确答案3/16；p1>p2>p3>p4。
③甲烷氧化反应放出热量正好提供给甲烷蒸汽重整反应所吸收热量，能量达到充分利用；正确答案：甲烷氧化反应放出热量正好洪蒸汽重整反应所吸收自热量，达到能量平衡。
④氧气量过大,剩余的氧气会将H2氧化为水蒸气，会导致H2物质量分数降低；正确答案：氧气量过大,会将H2氧化导致H2物质量分数降低。
（3）①根据图示分析，第一步反应是还原剂把四氧化三铁还原为铁，第二步反应是铁被碳酸钙氧化为四氧化三铁，而本身被还原为一氧化碳；正确答案：3Fe+4CaCO3 Fe3O4+4CaO+4CO↑。
②反应的历程：①CH4(g)+ CO2(g)2H2(g) +2CO(g);②Fe3O4(s)+4H23Fe(s)+4H2O(g); ③Fe3O4(s)+4 CO(g)3Fe(s)+4 CO2(g);三个反应消去Fe3O4和Fe，最终得到CH4(g)+ 3CO2(g)2H2O(g) +4CO(g)；所以只有过程I投料比1/3时，才能保证II中催化剂组成保持不变；正确答案：1/3。
③ ①CH4(g)+3/2O2(g)CO(g )+2H2O(g) △H1=-802.6 kJ.mol-l；
②CH4(g)+O2(g)CO2(g )+2H2(g) △H2=-322.0 kJ.mol-l；
③CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g) △H3=+158.6 kJ.mol-l；
②×1.5-①得方程式⑤：1/2 CH4(g)+ CO(g)+ 2H2O(g)=3/2 CO2(g)+3 H2(g)，△H4=3/2△H2-△H1； 然后再进行③×3-⑤×4得方程式并进行△H的相关计算：CH4(g)+ 3CO2(g)2H2O(g) +4CO(g)，△H=+349kJ/mol；正确答案：CH4(g)+ 3CO2(g)2H2O(g) +4CO(g)，△H=+349kJ/mol。
9. 由H、C、N、O、S等元素形成多种化合物在生产生活中有着重要应用。
I.化工生产中用甲烷和水蒸气反应得到以CO和H2为主的混合气体，这种混合气体可用于生产甲醇，回答下列问题:
（1）对甲烷而言，有如下两个主要反应:
①CH4(g) +1/2O2(g) =CO(g) +2H2(g)△H1=-36kJ·mol-1
②2CH4(g) +H2O(g) =CO(g) +3H2(g) △H2=+216kJ·mol-1
若不考虑热量耗散，物料转化率均为100%，最终炉中出来的气体只有CO、H2，为维持热平衡，年生产lmolCO,转移电子的数目为______________________。
（2）甲醇催化脱氢可制得重要的化工产品一甲醛，制备过程中能量的转化关系如图所示。
①写出上述反应的热化学方程式________________________________。
②反应热大小比较:过程I________过程II (填“大 于”、“小于”或“等于”)。
II.（3）汽车使用乙醇汽油并不能减少NOx的排放，这使NOx的有效消除成为环保领城的重要课题。某研究性小组在实验室以Ag-ZSM-5为催化剂，删得NO转化为N2的转化率随温度变化情况如图所示。若不使用CO，温度超过775K，发现NO的分解率降低。其可能的原因为_____________________________________，
在n(NO)/n(CO)=1的条件下，为更好的除去NOx物质，应控制的最佳温度在_______K左右。
（4）车辆排放的氮氧化物、煤燃烧产生的二氧化硫是导致雾霾天气的“罪魁祸首”。活性炭可处理大气污染物NO。在5L密闭容器中加入NO和活性炭(假设无杂质)，一定条件下生成气体E和F。当温度分别在T1℃ 和T2℃时，测得各物质平衡时物质的量(n/mol) 如下表:
物质
温度℃
活性炭
NO
E
F
初始
3.000
0.10
0
0
T1
2.960
0.020
0.040
0.040
T2
2.975
0.050
0.025
0.025
①写出NO与活性炭反应的化学方程式_________________________________________；
②若T1
③上述反应T1℃时达到化学平衡后再通入0.1mol NO气体，则达到新化学平衡时NO的转化率为______。
【答案】 (1). 6NA (2). CH3OH(g)=HCHO(g)+H2(g) ΔH=+(E2-E1)kJ/mol (3). 等于 (4). NO分解反应是放热反应，升高温度不利于反应进行(只写升高温度不利于反应进行也得满分，其他合理说法也得分) (5). 870(接近即可给分) (6). C(s)+2NO(g)CO2(g)+N2(g) (7). < (8). 80%
【解析】为维持热平衡，①×6+②相加可得7CH4(g)+3O2(g)+H2O(g)=7 CO(g)+15H2(g) △H=0，反应中生成7molCO转移电子总数42mol，所以产生lmolCO转移的电子数为6NA；正确答案：6NA。
（2）①根据图示所示，ΔH=生成物总能量-反应物总能量=(E2-E1)kJ/mol，反应的热化学方程式为：CH3OH(g)=HCHO(g)+H2(g) ΔH=+(E2-E1)kJ/mol；正确答案：CH3OH(g)=HCHO(g)+ H2(g) ΔH=+(E2-E1)kJ/mol。
②ΔH为E2和E1的差值，根据图示可知 E2-E1的差值没有发生变化，所以过程I和过程II反应热相等；正确答案：相等。
（3）从图像变化可以看出，当不使用CO时，温度超过775K，发现NO的分解率降低，说明NO分解反应是放热反应，升高温度，平衡左移，不利于反应向右进行；正确答案：NO分解反应是放热反应，升高温度不利于反应进行(只写升高温度不利于反应进行也得满分，其他合理说法也得分)。在n(NO)/n(CO)=1的条件下，为更好的除去NOx物质，要求NO转化率越大越好，根据图像分析，应控制的最佳温度在870K左右；正确答案：870（接近即可给分)。
（4）①根据表中信息：反应物的变化量分别为：∆n(C)=0.04 mol，∆n(NO)=0.08 mol, ∆n(E)= ∆n(F) =0.04 mol；即各物质的系数之比为1:2:1:1，根据原子守恒规律可知反应的方程式为：C(s)+2NO(g)CO2(g)+N2(g)；正确答案：C(s)+2NO(g)CO2(g)+N2(g)。
②温度为T1℃，∆n(NO)=0.08 mol,，温度为T2℃，∆n(NO)=0.05 mol,，若T1
C(s) + 2NO(g) CO2(g)+ N2(g)
起始量 3 0.1 0 0
变化量 0.04 0.08 0.04 0.04
平衡量 2.96 0.02 0.04 0.04
反应的平衡常数为K=c(N2) c(CO2)/ c2(NO)=(0.04/5)2/(0.02/5)2=4；上述反应T1℃时达到化学平衡后再通入0.1mol NO气体，设反应生成CO2为xmol, 则：
C(s) + 2NO(g)CO2(g) + N2(g)
起始量 2.96 0.12 0.04 0.04
变化量 2x x x
平衡量 0.12-2x 0.04+ x 0.04+ x
由于温度不变，平衡常数保持不变；[（0.04+ x）/5]2/[(0.12-2x)/5]2=4,解之x=0.04mol
则达到新化学平衡时NO的转化率为（2×0.04）/0.1×100%=80%；正确答案：80%。
10. 氨气有广泛用途，工业上利用反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ∆H<0合成氨，回答以下问题：
（1）某小组为了探究外界条件对反应的影响，以c0 mol/L H2参加合成氨反应，在a、b两种条件下分别达到平衡，如图A。
②相对a而言，b可能改变的条件是________________。
③在a条件下t1时刻将容器体积压缩至原来的1/2，t2时刻重新建立平衡状态。请在答题卡相应位置画出t1时刻后c(H2)的变化曲线并作相应的标注。_____________
（2）某小组往一恒温恒压容器充入9mol N2和23mol H2模拟合成氨反应，图B为不同温度下平衡混合物中氨气的体积分数与总压强（p）的关系图。
① 比较T1、T3的大小T1__________T3（填“<”或“>”）。
②分析体系在T2、60MPa下达到的平衡，此时N2的平衡分压为_______MPa（分压＝总压×物质的量分数）；列式表示此时的平衡常数Kp=______________。（用平衡分压代替平衡浓度，不要求计算结果）
（3）有人利用NO2和NH3构成电池的方法，既能实现有效消除氮氧化物的排放减少环境污染，又能充分利用化学能进行粗铜精炼，如图C所示，d极为粗铜。
① a极通入________(填化学式)；
② b极电极反应为_____________________________。
【答案】 (1). （c0-c1）/t0 (2). 增大c(N2) (3). (4). < (5). 9 (6). (7). NO2 (8). 2NH3—6e—+6OH—=N2+6H2O
【解析】
（1）①根据图像可知，0～t0的平均反应速率v(H2)=（c0-c1）/t0 mol·L-1·min-1；正确答案：（c0-c1）/t0。
②从图像可出：达到平衡时，氢气的平衡浓度变小，时间缩短，速率加快；增大压强，平衡右移，但是氢气浓度增大，与题意矛盾；增加氮气的浓度，平衡右移，氢气的转化率增大，速率加快，符合题意；正确答案：增大c(N2)。
③体积缩小1/2，氢气的浓度会从c1突增到2 c1，然后根据缩小体积、增大压强，平衡右移，氢气的浓度减少但始终在c1与2 c1之间；正确答案：
。
（2）①该反应为放热反应，当压强不变的情况下，降低温度，平衡右移，氨气的体积分数增大，从图像看出，T1小于T3；正确答案：<。
②设氮气的变化量为xmol,根据反应
N2(g)+3H2(g)2NH3(g)
起始量 9 23 0
变化量 x 3 x 2 x
平衡量 9- x 23-3x 2 x
氨气的体积分数= 2x÷(9- x+ 23-3x+2x)=60%,解之x=6mol；把x=6带入下式可得：N2的物质的量分数=（9- x）÷(9- x+ 23-3x+2x)=3/20，此时N2的平衡分压为60×3/20=9；H2的物质的量分数=（23-3x）÷(9- x+ 23-3x+2x)=1/4, 此时H2的平衡分压为60×1/4=15；NH3的物质的量分数60%，此时NH3的平衡分压为60×60%=36；此时的平衡常数Kp=；正确答案：9；。
（3）粗铜精炼中，粗铜做电解池的阳极，因此与d 极相连的a极为原电池的正极，发生还原反应，NO2和NH3反应生成氮气和水，NO2中+4价氮元素降低到0价，被还原；因此a极通入NO2；b极为原电池的负极，氨气在此极发生氧化反应生成氮气，极反应为2NH3—6e—+6OH—=N2+6H2O；正确答案：NO2；2NH3—6e—+6OH—=N2+6H2O。
11. Ⅰ.化学平衡知识:
（1）根据最新“人工固氮”的研究报道，在常温、常压、光照条件下，N2在催化剂(掺有少量Fe2O3和TiO2)表面与水发生反应:
2N2(g)+6H2O(1) 4NH3(g)+3O2(g) ΔH=1530 kJ/mol,
H2O(g)=H2O(1)ΔH=-44.0kJ/mol,
则4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g) ΔH=______kJ/mol。在恒温恒容密闭容器中，当该反应处于平衡状态时，欲使平衡向正反应方向移动且反应速率加快，下列措施可行的是_____(填字母)
A.向平衡混合物中充入Ar B.向平衡混合物中充入O2
C.采用更好的催化剂 D.降低反应的温度
（2）①用氨气制取尿素[CO(NH2)]的反应为:2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2+H2O(g)ΔH<0,某温度下，向容器为1L 的密闭容器中通入4molNH3 和2molCO2,该反应进行到40% 时，达到平衡，此时CO2的转化率为50%。下图中的曲线表示在前25s内NH3 的浓度随时间的变化。如果保持其他条件不变的情况下使用催化剂，请在下图中用实线画出c(NH3)随时间的变化曲线____________
②若保持温度和容器体积不变，向平衡体系中再通入2molNH3 和2molH2O,此时v正____v 逆(填“”、“=”或“<”)
（3）羟胺NH2OH 可以看作是NH3分子内的一个氢原子被羟基取代的衍生物。以硝酸、硫酸水溶液作电解质进行电解，在汞电极上NO3可转化为NH2OH,以铂为另一极，则该电解反应的总化学方程式_______.
Ⅱ.溶液中的行为:
（4）常温下，向20 mL 0.2 mol/LH2A 溶液中滴加0.2 mol/LNaOH 溶液。有关微粒物质的量变化如下图所示。
则当v(NaOH)=20mL 时，溶液中离子浓度大小关系:____________.
（5）含有Cr2O72-的废水毒性较大，某工厂废水中含5.0×10-3mol/L的Cr2O72-。为了使废水的排放达标，进行如下处理:
①该废水中加入绿矾(FeSO4·7H2O)和H+，发生反应的离子方程式为___________。
②若处理后的废水中残留的c(Fe3+)=2.0×10-13mol/L，则残留的Cr3+的浓度为______。(已知:Ksp[Fe(OH)3 ]=4.0×10-38，Ksp[Cr(OH)3]=6.0×10-31)
【答案】 (1). -1266 (2). B (3). (4). 略 (5). 2HNO3+2H2O2NH2OH+3O2↑ (6). c(Na+)>c(HA-)>c(H+)>c(A2-)>c(OH-) (7). Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O (8). 3.0×10-6mol/L
【解析】（1）①2N2(g)+6H2O(1) 4NH3(g)+3O2(g) ΔH=1530 kJ/mol；②H2O(g)=H2O(1) ΔH=-44.0kJ/mol,则根据盖斯定律：-（①+②)）可以得到：4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g) ΔH=-1266 kJ/mol；向平衡混合物中充入Ar，在恒容密闭容器中，各组分浓度不变，所以速率不变，平衡不动，A错误；向平衡混合物中充入，正逆反应速率加快，平衡正向移动，B正确；采用更好的催化剂不会改变化学平衡移动，只是会加快反应速率，C错误；降低反应的温度会降低反应速率，D错误；正确答案: -1266 ； B。
（2）①向容器为1L 的密闭容器中通入4molNH3 和2molCO2，该反应该反应进行到时达到平衡，此时此时CO2的转化率为50%；根据反应分析如下：
2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2+H2O(g)
起始浓度 4 2 0 0
变化浓度 2 1 1 1
平衡浓度 2 1 1 1
加入催化剂，不会改变化学平衡移动，但是会加快反应速率，得到前25s 随时间的变化曲线如下图所示: ；正确答案： 。
②上述反应的平衡常数为K=c(H2O)/ c(NH3)×c(CO2)=1/4=0.25；若保持其他条件不变，向平衡体系中再通入2molNH3 和2molH2O，此时，所以平衡会正向移动, v正大于v 逆，正确答案：>。
（3）转化为，氮元素化合价降低，酸性条件下，得电子，发生还原反应，则阴极反应为，溶液中水失电子生成氧气，酸性条件下，阳极反应为，所以电解反应的总化学方程式为。正确答案：。
Ⅱ.（4）当v(NaOH)=20mL 时，发生反应为,溶液主要为NaHA,电离大于水解，溶液显酸性，则c(Na+)>c(HA-)>c(H+)>c(A2-)>c(OH-)； 正确答案：c(Na+)>c(HA-)>c(H+)>c(A2-)>c(OH-)。
（5）①酸性条件下,具有强氧化性,可氧化,反应的离子方程式为Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O ,正确答案: Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O 。
②若处理后的废水中残留的•,•,计算得到,则残留的的浓度为,•；正确答案3.0×10-6mol/L。
12. 航天员呼吸产生的CO2用下列反应处理，可实现空间站中O2的循环利用。
Sabatier反应：CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)
水电解反应：2H2O(l) 2H2(g) + O2(g)
（1）将原料气按∶=1∶4置于密闭容器中发生Sabatier反应，测得H2O(g)的物质的量分数与温度的关系如图所示（虚线表示平衡曲线）。
① 该反应的平衡常数K随温度升高而__________（填“增大”或“减小”）。
② 温度过高或过低均不利于该反应的进行，原因是__________________________。
③ 200℃达到平衡时体系的总压强为p，该反应平衡常数Kp的计算式为________。（不必化简。用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数）
（2）Sabatier反应在空间站运行时，下列措施能提高CO2转化率的是______（填标号）。
A．适当减压 B．增大催化剂的比表面积
C．反应器前段加热，后段冷却 D．提高原料气中H2所占比例
（3）一种新的循环利用方案是用Bosch反应CO2(g)+2H2(g)C(s)+2H2O(g)代替Sabatier反应。
① 已知CO2(g)、H2O(g)的生成焓分别为–394 kJ∙mol－1、–242 kJ∙mol－1，Bosch反应的ΔH ＝________kJ∙mol－1。（生成焓指一定条件下由对应单质生成1mol化合物时的反应热）
② 一定条件下Bosch反应必须在高温下才能启动，原因是______________________。
【答案】 (1). 减小 (2). 温度过低，反应速率小；温度过高，反应向右进行的程度小（或温度过高，反应向左进行） (3). (4). CD (5). -90 (6). 反应的活化能高
【解析】（1）①根据图中平衡时水的物质的量分数曲线随温度的升高而减小，可知该反应正反应为放热反应，平衡常数随温度的升高而减小；正确答案：减小。
②反应速率随温度的升高而增大，温度过低，速率较小，反应进行缓慢；该反应为放热反应，温度过高，平衡左移，不利于反应的进行；正确答案：温度过低，反应速率小；温度过高，反应向右进行的程度小（或温度过高，反应向左进行）。
③ 根据图像可知，200℃时反应达到平衡时水的物质的量分数0.1，平衡时水所占的压强为0.6p，根据化学方程式可知甲烷所占的压强为0.3 p，因此二氧化碳和氢气所占的压强为0.1p；根据初始投料比以及二氧化碳和氢气的化学计量数之比可知反应达到平衡时，两者的物质的量之比也为1:4，故平衡时二氧化碳所占的压强为0.02p，氢气所占的压强为0.08 p，所以该反应平衡常数Kp的计算式为；正确答案：。
（2）该反应为一个体积变小可逆反应，减小压强，平衡左移，CO2转化率降低，A错误；增大催化剂的比表面积即增大了催化剂与反应物的接触面积，可以提高催化剂的催化效率，加快反应速率，但是平衡不移动，转化率不变，B错误；反应器前段加热，可以加快反应的速率，后段冷却可以减少生成物水蒸汽的浓度，平衡右移，提高CO2转化率，C正确；提高原料气中H2所占比例，会增大CO2转化率，D正确；正确选项CD。
（3）①根据题给条件可知：C(s)+O2(g)==CO2(g) ΔH=–394 kJ∙mol－1,H2(g)+1/2O2(g)= H2O(g) ΔH=–242 kJ∙mol－1,第二个反应×2-第一个反应可得CO2(g)+2H2(g)C(s)+2H2O ΔH ＝-90 kJ∙mol－1；正确答案：-90。
②在化学反应中，只有活化分子才能发生有效碰撞而发生化学反应；升温可以提高反应的活化能，从而利于反应的发生，而该反应的反应活化能高，必须在高温下才能启动；正确答案：反应的活化能高。
13. I、Cl2是一种常用的自来水消毒剂，高铁酸钾（K2FeO4）是一种新型，高效、多功能绿色水处理剂。已知K2FeO4在Fe3+和Fe(OH)3催化下会分解，在酸性或弱碱性能与水反应生成Fe(OH)3和O2。生产K2FeO4的反应原理是：Fe(NO3)3+KClO+KOH→K2FeO4+KNO3+KCl+H2O
（1）该反应中氧化剂是______________（写电子式）
（2）制备K2FeO4时，将90%的Fe(NO3)3溶液缓缓滴加到碱性的KClO浓溶液中，并且不断搅拌，采用这种混合方式的原因是_____________________（回答一条即可）。
（3）工业上用“间接碘量法”测定高铁酸钾的纯度：用碱性KI溶液溶解3.00g K2FeO4样品，调节pH值使高铁酸根全部被还原成铁离子，再调节pH为3~4，用1.0mol/L的Na2S2O3标准溶液作为滴定剂进行滴定（2Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2NaI），淀粉作指示剂，滴定终点时，消耗Na2S2O3标准溶液18.00mL。
①滴定终点的现象是__________________________________________。
②原样品中高铁酸钾的质量分数为______________。
II、研究发现，NOx和SO2是雾霾的主要成分。
已知：N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H=+180.5kJ/moL ①
C(s)+O2(g)=CO2(g) △H=–393.5kJ/moL ②
2C(s)+O2(g)=2CO(g) △H=–221.0kJ/moL ③
（4）某反应的平衡常数表达式，请写出此反应的热化学方程式：__。
（5）向绝热恒容密闭容器中充入等量的NO和CO进行反应，能判断反应已达到化学平衡状态的是___________（填序号）
a.容器中的压强不变
b.2v正（CO）= v逆（N2）
c.气体的平均相对分子质量保持34.2不变
d.该分应平衡常数保持不变
e.NO和CO的体积比保持不变
（6）2SO3(g) 2SO2(g)+O2(g)，将一定量的SO3放入恒容密闭容器中，测得其平衡转化率随温度变化如图所示。
图中a点对应温度下，已知SO3的起始压强为P0kPa，该温度下反应的平衡常数KP=____(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。在该温度下达到平衡后，再向容器中按=1加入SO2和SO3，平衡将___________（填“向正反应方向移动”，“向逆反应方向移动”，“不移动”）。
【答案】 (1). (2). K2FeO4在强碱性溶液中比较稳定（或减少K2FeO4在Fe3+作用下分解） (3). 滴入最后一滴Na2S2O3标准液，溶液由蓝色变无色，且半分钟内不变色 (4). 39.6% (5). 2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g) △H=–746.5KJ/mol (6). acd (7). 4P0/45 (8). 向逆反应方向移动
【解析】（1）根据反应可知KClO中+1价的氯变为氯化钾中-1价的氯，发生了还原反应，KClO是氧化剂，它为离子化合物，电子式为： ；正确答案：。
（2）铁离子水解显酸性，K2FeO4水解显碱性，酸性和碱性溶液混合，会相互促进水解，得到的K2FeO4的量会减少，因此制备K2FeO4时，将90%的Fe(NO3)3溶液缓缓滴加到碱性的KClO浓溶液中，并且不断搅拌，让Fe(NO3)3溶液尽可能反应彻底；正确答案：K2FeO4在强碱性溶液中比较稳定（或减少K2FeO4在Fe3+作用下分解）。
（3）①淀粉遇到碘水会变蓝色，用1.0mol/L的Na2S2O3标准溶液作为滴定剂进行滴定（2Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2NaI），淀粉作指示剂，溶液由蓝色变无色，且半分钟内不变色，达到滴定终点；正确答案：滴入最后一滴Na2S2O3标准液，溶液由蓝色变无色，且半分钟内不变色。
②根据反应2Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2NaI可知：2Na2S2O3----I2，消耗碘的量为n(I2)= (1.0×18.00×10-3)/2=9×10-3 mol；再根据电子守恒规律可知：高铁酸钾中铁元素得电子总数等于碘单质失电子总数：设有K2FeO4为xmol,则x×（6-3）=9×10-3×2（0-（-1）），解之得：x=6×10-3mol；原样品中高铁酸钾的质量分数为（6×10-3×198）/3×100%=39.6%；正确答案：39.6%。
（4）平衡常数表达式为生成物浓度的幂之积与反应物浓度的幂之积的比值，根据，可知此反应的热化学方程式为2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g)，然后再根据盖斯定律：反应③-②×2-①，可得△H=–746.5KJ/mol；所以该反应的热化学方程式为2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g) △H=–746.5KJ/mol；正确答案：2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g) △H=–746.5KJ/mol。
（5）该反应为反应前后气体的物质的量有变化的反应，当容器中的压强不变，反应达到化学平衡状态，a正确；速率和系数成正比，应为v正（CO）= 2v逆（N2），b错误；反应前后气体的总质量不变，气体的总量在发生变化，当气体的总量不再发生变化，气体的平均相对分子质量为定值，反应到化学平衡状态，c正确；该反应为放热反应，当温度不再发生改变，平衡常数保持不变，达到平衡状态，d正确； NO和CO两种反应是按照1:1投料、1:1反应，任何时候剩余的量都是1:1，无法判定反应是否达到化学平衡状态，e错误；正确选项acd。
（6）设起始SO3 为amol,根据题给信息有
2SO3(g) 2SO2(g)+O2(g)，
起始量 a 0 0
变化量 0.4a 0.4a 0.2 a
平衡量 0.6a 0.4 a 0.2 a
反应达到平衡后，气体的压强为a/(0.6a+0.4 a+ 0.2 a)= P0/p（平衡），p（平衡）=1.2 P0；SO3物质的量分数：0.6a/(0.6a+0.4 a+ 0.2 a)=1/2;；SO2物质的量分数：0.4 a /(0.6a+0.4 a+ 0.2 a)=1/3； O2物质的量分数: 0.2 a/(0.6a+0.4 a+ 0.2 a)=1/6；该温度下反应的平衡常数KP=（1/6×p（平衡））×（1/3×p（平衡））2/(1/2×p（平衡））2= 4P0/45；设容器的体积为1L,设起始SO3 为1mol,反应达平衡时平衡常数为0.2×0.42/0.62=0.8/9=0.09；假设再向容器中按=1加入SO2和SO3，分别为1mol,这时，n(SO3)=1.6 mol, n(SO2)=1.4 mol, n(O2)=0.2 mol, 反应的浓度商为Qc==0.2×1.42/1.62=0.15>0.09；平衡向左移；正确答案：4P0/45；向逆反应方向移动。
14. 目前我国已经全面实施汽车尾气国五排放标准，进一步降低汽车尾气污染。在汽车尾气管中加装催化剂可有效降低CO、NOx及碳氢化合物的排放。回答下列问题：
（1）引发光化学污染的气体是__________________。
（2）以NO为例，已知：
①H2(g)+O2(g)== H2O(g) ΔH1
②2NO(g)+O2(g)==2NO2(g) ΔH2
③N2(g)+2O2(g)==-2NO2(g) ΔH3
④2NO(g)+ 2H2(g)==2H2O(g)+N2(g) ΔH4=-664.14 kJ·mol-1
⑤2NO(g)+2CO(g)==2CO2(g)+N2(g) ΔH5=- 746.48 kJ·mol-1
①②③④反应热效应之间的关系式为ΔH4=____，反应④⑤在热力学上趋势均很大，其原因是_________________________；有利于提高NO转化率的反应条件是____________________；在尾气处理过程中防止NO与H2反应生成NH3，提高其反应选择性的关键因素是_______________________。
（3）研究表明不同负载钯量催化剂对汽车尾气处理结果如图所示，
根据图1和图2可知催化剂最佳负载钯的量为______； 当负载钯的量过大时，三种尾气的转化率反而下降的原因是___________________________________。
（4）尾气中CO与H2O在高温下发生反应：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)。在460K时，将0.10molCO与0.30molH2O(g)充入2L的密闭容器中，待反应平衡后测得CO2 的物质的量分数为10.5%。
①CO的平衡转化率a1=______%，反应平衡常数K=________________。
②在520 K重复实验，平衡后CO2 的物质的量分数为8.3%，CO的转化率a2_________a1，该反应的ΔH_______0（填“＞”、“＜”或“=”）。
【答案】 (1). NOx和碳氢化合物（HC） (2). 2ΔH1+ΔH2-ΔH3 (3). 两个反应均为放热量大的反应 (4). 降低温度、增大压强 (5). 找到合适的催化剂 (6). 2g·L-1 (7). 钯的负载量过大时在高温下可能使钯颗粒烧结，致使催化剂活性降低 (8). 42.0% (9). 0.118 (10). < (11). <
【解析】（1）引发光化学污染的气体是NOx和碳氢化合物（HC），正确答案：引发光化学污染的气体是NOx和碳氢化合物（HC）。
（2）根据盖斯定律：热化学方程式①×2+②-③，结果2NO(g)+ 2H2(g)==2H2O(g)+N2(g) ΔH4=-664.14 kJ·mol-1，所以①②③④反应热效应之间的关系式为ΔH4=2ΔH1+ΔH2-ΔH3；反应④⑤均为放热反应，且数值较大，因此在热力学上进行的趋势均很大； 根据反应可以看出，该反应为体积缩小的放热反应，因此可以降低温度或增大压强，平衡右移，有利于提高NO转化率；在尾气处理过程中防止NO与H2反应生成NH3，提高其反应选择性的关键因素是找到合适的催化剂；正确答案：2ΔH1+ΔH2-ΔH3；两个反应均为放热量大的反应；降低温度、增大压强；找到合适的催化剂。
（3）从图1、图2可以看出，转化率最大时，催化剂最佳负载钯的量为2g·L-1 ；当钯的负载量过大时，在高温下可能使钯颗粒烧结，致使催化剂活性降低，三种尾气的转化率反而下降，正确答案：2g·L-1 ；钯的负载量过大时在高温下可能使钯颗粒烧结，致使催化剂活性降低。
（4）设CO的变化量为xmol,根据反应方程式进行如下计算：
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)
起始量 0.1 0.3 0 0
变化量 x x x x
平衡量 0.1- x 0.3- x x x
根据待反应平衡后测得CO2 的物质的量分数为10.5%，列方程：x/(0.1- x+ 0.3- x+ x+ x)= 10.5%,解之得x=0.042 mol,所以
①CO的平衡转化率为0.042/0.1×100%=42%,容器的体积为2L，平衡后各物质的浓度为 c(CO)=(0.1-0.042)/2=0.029mol/L, c(H2O)=(0.3- 0.042)/2= 0.179 mol/L, c(CO2)=0.042/2=0.021 mol/L, c(H2)=0.042/2=0.021mol/L;反应平衡常数K= c(H2)×c(CO2)/ c(CO)×c(H2O)= 0.021×0.021/0.029×0.179=0.118；正确答案：42.0%； 0.118 。
②在460K时，反应平衡后测得CO2 的物质的量分数为10.5%；在520 K重复实验，平衡后CO2 的物质的量分数为8.3%，含量降低，反应逆向移动，CO的转化率降低，a2
方案1: 利用FeO吸收CO2获得H2
ⅰ.6FeO(s)+CO2(g)=2Fe3O4(s)+C(s) ΔH1=-76.0kJ/mol
ⅱ.C(s)+2H2O(g)=CO2(g)+2H2(g) ΔH2 = + 113. 4kJ/mol
(1) 3FeO(g)+H2O(g)= Fe3O4(s)+H2(g) ΔH3 =__________
(2) 在反应i中，每放出38.0kJ热量有____________gFeO被氧化。
室温下，物质的量浓度均为0.lmol/L 的几种盐溶液的pH如下表:
序号
①
②
③
④
⑤
溶液
NH4Cl
CH3COONH4
NaHCO3
NaX
Na2CO3
pH
5
7
8.4
9.7
11.6
(3)写出溶液④中通入少量CO2的离子方程式:__________
(4)25℃时，溶液①中，由水电离产生的c(OH-)=_____mol/L。
(5)下列说法正确的是__________ (填序号)。
A.c(NH4+):①>②
B.物质的量浓度和体积均相等的NaCl和CH3COONH4两种溶液中，离子总数相等
C.等体积的③和⑤形成的混合溶液中:c(HCO3-)+c(CO32-)=0.1mol/L
D.将pH相同的CH3COOH和HX溶液加水稀释相同倍数，HX溶液的pH变化
方案2:利用CO2制备CH4
300℃时，向2L恒容密闭容器中充入2molCO2和8molH2发生反应:CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+ 2H2O(g)ΔH4,混合气体中CH4的浓度与反应时间的关系如图所示。
(6)①从反应开始到恰好达到平衡时，H的平均反应速率v(H2)=____________。
②300℃时，反应的平衡常数K=____________。
③保持温度不变，向平衡后的容器中再充入2molCO2和8molH2,重新达到平衡时CH4的浓度__(填序号)。
A.等于0.8mo/L B.等于1.6mo/L
C.0.8mol/L
(填“>”“<”或“=" )。
(8)已知:200℃时，该反应的平衡常数K=64.8L2·mol-2。则ΔH4____0(填“>”“<”或“=”)。
方案3:利用“Na-CO2”电池将CO2变废为宝。我国科研人员研制出的可充电“Na-CO2”电池以钠箔和多壁碳纳米管(MWCNT)为电极材料，总反应为4Na+3CO22Na2CO3+C。放电时该电池“吸入”CO2，其工作原理如图所示:
(9)①放电时，正极的电极反应式为____________。
②若生成的Na2CO3和C全部沉积在电极表面，当转移0.2mole-时，两极的质量差为___g。
【答案】 (1). C2H4(g)+3O2(g)=2CO2(g)+2H2O ΔH=-1411.0kJ·mol−1 (2). +18.7kJ/mol (3). 144 (4). X−+CO2+H2O=HCO+HX (5). 10−5 (6). AD (7). 0.32mol·L−1·min−1 (8). 25L2·mol−2 (9). D (10). ＞ (11). ＜ (12). 3CO2+4Na++4e−=2Na2CO3+C (13). 15.8
【解析】（1）0.25molC2H4(g)完全燃烧生成二氧化碳和液态水，放出352.75kJ的热量，那么1molC2H4(g)完全燃烧生成二氧化碳和液态水，放出1411.0kJ的热量，该反应的热化学方程式为：C2H4(g)+3O2(g)=2CO2(g)+2H2O ΔH=-1411.0kJ·mol−1 ；正确答案：C2H4(g)+3O2(g)=2CO2(g)+2H2O ΔH=-1411.0kJ·mol−1。
⑴已知：ⅱ.C(s)+2H2O(g)=CO2(g)+2H2(g) ΔH2 = + 113. 4kJ/mol；变为iii CO2(g)+2H2(g)= C(s)+2H2O(g)，ΔH = - 113. 4kJ/mol；根据盖斯定律可知：反应ⅰ-反应iii可得6FeO(g)+2H2O(g)= 2Fe3O4(s)+2H2(g) ΔH3=+37.4 kJ/mol，化简后为：3FeO(g)+H2O(g)=Fe3O4(s)+H2(g) ΔH3=+18.7kJ/mol；正确答案：+18.7kJ/mol。
⑵ 6molFeO中有4molFeO被氧化为2mol Fe2O3，有2molFeO没有发生变化，因此4molFeO被氧化过程中反应放热76.0kJ/mol，现在反应放出38.0kJ热量，则有2 molFeO被氧化，有2×72=144g；正确答案：144。
(3) 少量CO2通入到NaX的溶液中，由于碱性NaX< Na2CO3，所以反应生成HX和碳酸氢盐，反应离子方程式X−+CO2+H2O=HCO3- +HX ，正确答案：X−+CO2+H2O=HCO3- +HX 。
(4)25℃时，NH4Cl溶液促进水的电离，由于pH=5，所以由水电离产生的c(H+)=10-5 mol/L，水电离产生的c(OH-)=10-5mol/L；正确答案：10-5。
(5) 氯化铵水解，醋酸铵是相互促进水解，所以醋酸铵中铵根离子剩余的少，水解的多，所以c(NH4+):①>②，A正确；NaCl为不水解，CH3COONH4相互促进水解，有一部分离子变为分子，所以物质的量浓度和体积均相等的NaCl和CH3COONH4两种溶液中，离子总数不相等，B错误；等体积的③和⑤形成的混合溶液中，根据碳原子守恒规律：c(HCO3-)+c(CO32-)+ c(H2CO3)=0.1mol/L，C错误；pH相同的酸，加水稀释相同的倍数，酸越弱，pH变化幅度越小，已知可知CH3COOH>HX，将pH相同的CH3COOH和HX溶液加水稀释相同倍数，HX溶液的pH变化小，D正确；正确选项AD。
①设反应正消耗二氧化碳xmol,反应如下：
CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+ 2H2O(g)
起始量 2 8 0 0
变化量 x 4 x x 2x
平衡量2- x 8-4 x x 2x
从图像分析可知：10分钟时，反应达到平衡状态，c(CH4)=0.8 mol/L，容器的体积为2L，所以n(CH4)=1.6 mol, x=1.6mol，v(H2)=4×1.6/2/10=0.32mol·L−1·min−1 ；正确答案： 0.32mol·L−1·min−1。
②300℃时，c(CH4)=0.8 mol/L，c(H2O)=1.6 mol/L，c(H2)=0.8 mol/L，c(CO2)=0.2 mol/L，反应的平衡常数K=c(CH4)×c2(H2O)/ c4(H2) ×c(CO2)=0.8×(1.6)2/0.2×(0.8)4=25 L2·mol−2 正确答案：25L2·mol−2。
③保持温度不变，向平衡后的容器中再充入2molCO2和8molH2,若平衡不发生移动，CH4的浓度为原来的二倍，即1.6 mol/L；温度、体积不变，反应物按比例加倍，相当于加压过程，平衡向正反应方向移动，c(CH4)在1.6 mol/L基础上再增加一些，大于1.6mol/L，正确答案：D。
(7)各物质的浓度为300℃时，c(CH4)=5.6/2=2.8 mol/L，c(H2O)=4/2=2 mol/L，c(H2)=2/2=1 mol/L，c(CO2)=1.6/2=0.8 mol/L，该反应的浓度商为c(CH4)×c2(H2O)/ c4(H2) ×c(CO2)=2.8×22/14×2.8=4,而300℃时反应的平衡常数K=25，所以反应正向移动，v正大于v逆，正确答案：>。
(9)①原电池放电时，正极发生还原反应，二氧化碳被还原为碳，电极反应式为3CO2+4Na++4e−=2Na2CO3+C；正确答案：3CO2+4Na++4e−=2Na2CO3+C。
②钠电极为负极，发生氧化反应，当反应转移0.2mole-时，钠电极质量减少了0.2×23=4.6 g；正极发生还原反应，生成Na2CO3和C全部沉积在电极表面，根据4e−--2Na2CO3---C关系可知，当反应转移0.2mole-时，生成Na2CO3的量为0.1 mol，质量为10.6g，生成C为0.05 mol，质量为0.6 g；两极的质量差为10.6+0.6+4.6=15.8 g；正确答案：15.8 g。
16. 铁及其化合物在工农业生产中有重要的作用。
（1）已知：①C(s)+O2(g)=CO2(g) △H1=-393.5kJ/mol；
②C(s)+CO2(g)=2CO(g) △H2=+172.5kJ/mol
③4Fe(s)+3O2(g)=2Fe2O3(s) △H3=-1651.0kJ/mol
CO还原Fe2O3的热化学方程式为__________________________________________。
（2）高炉炼铁产生的高炉气中含有CO、H2、CO2等气体，用CO和H2在催化剂作用下合成甲醇，是减少污染、节约能源的新举措，反应原理：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H。在体积不同的两个恒容密闭容器中分别充入1molCO和2mol H2，测得平衡混合物中CH3OH的体积分数在不同压强下随温度的变化如图。
①在上图A、B、C三点中，选出对应下表物理量最小的点。
反应速率
平衡常数K
平衡转化率α
_________
_________
_________
②在300℃时，向C点平衡体系中再充入0. 5molCO、1.0molH2和0.5mol的CH3OH，该反应向_________方向进行（填“正反应”、‘逆反应”或“不移动”）。
③一定温度下，CO的转化率与起始投料比[n(H2)/n(CO)]的变化关系图所示，测得D点氢气的转化率为40%，则x=_____________。
（3）三氯化铁是一种重要的化合物，可以用来腐蚀电路板。某腐蚀废液中含有0.5mol·L-1Fe3+和0.26mol·L-1的Cu2+，欲使Fe3+完全沉淀[c(Fe3+)≤4×l0-5]而Cu2+不沉淀，则需控制溶液pH的范围为_________。[KspCu(OH)2=2.6×l0-19；KspFe(OH)3=4×l0-38]
（4）莫尔盐，即六水合硫酸亚铁铵晶体，是一种重要的化工原料，在空气中缓慢风化及氧化，欲证明一瓶久置的莫尔盐已经部分氧化，需要进行实验操作是：取少量样品，加无氧水溶解，将溶液分成两份，______________________________________，则证明该样品已部分氧化。
【答案】 (1). Fe2O3（s）+3CO（g）2Fe（s）+3CO2（g） △H=-23.5 kJ/mol-1 (2). B (3). C (4). B (5). 正反应 (6). 3 (7). 3 ≤pH＜5 (8). 向一份溶液中加入KSCN溶液，溶液变为血红色；向另一溶液中加入铁氰化钾溶液，产生特征蓝色沉淀
【解析】（1）根据盖斯定律：②×3-（①×3-③），整理得到CO还原Fe2O3的热化学方程式. Fe2O3（s）+3CO（g）2Fe（s）+3CO2（g） △H=-23.5 kJ/mol-1；正确答案：Fe2O3（s）+3CO（g）2Fe（s）+3CO2（g） △H=-23.5 kJ/mol-1。
（2）①从图像可知，温度升高，甲醇的体积分数减小，该反应为放热反应；升高温度，平衡左移，平衡常数K减小，C点最小；从曲线图看出， A状态下体积小，甲醇体积分数大；B状态下体积大，甲醇体积分数小；A曲线相对于B曲线来说，相当于加压，平衡右移，平衡转化率B点最小，由于B点对应温度低，物质的浓度小，反应速率慢，正确选项B 、C 、 B。
②恒容密闭容器中分别充入1molCO和2mol H2，发生CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) 反应，达到平衡时CH3OH的体积分数为50%，设CH3OH的量为xmol.假设容器的体积为1L；
CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)
起始量 1 2 0
变化量 x 2x x
平衡量 1- x 2-2x x
50%= x/(1- x+2-2x+x), x=0.75 mol;该反应平衡常数为0.75/0.25×0.52=12;在300℃时，向C点平衡体系中再充入0. 5molCO、1.0molH2和0.5mol的CH3OH，该反应的各物质的量分别为0.75molCO、1.5 mol H2、1.25 molCH3OH，该反应的浓度商为1.25/0.75×1.52=0.74<12,反应正反应方向进行；正确答案：正反应。
③根据反应方程式：设n(H2)/n(CO)= x，CO的起始量为amol, H2的量为a x mol,
CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)
起始量 a a x 0
变化量 0.6 a 1.2a 0.6a
已知D点氢气的转化率为40%，1.2 a/ a x=40%, 解之x=3；所以n(H2)/n(CO)=3；正确答案：3。
（3）KspFe(OH)3=c(Fe3+)×c3(OH-)=4×l0-38, 已知c(Fe3+)≤4×l0-5，则c,(OH-)= l0-11，c,(H+)=10-3，pH≥3；KspCu(OH)2= c(Cu2+)×c2(OH-) =2.6×l0-19，已知c c(Cu2+)=0.26mol·L-1，则c(OH-)= l0-9，c(H+)=10-5，pH=5，因此欲使Fe3+完全沉淀[c(Fe3+)≤4×l0-5]而Cu2+不沉淀，则需控制溶液pH的范围为3 ≤pH＜5 ；正确答案：3 ≤pH＜5。
（4）证明莫尔盐已经部分氧化，需要检验盐中含有亚铁离子和铁离子，铁离子检验可用硫氰化钾溶液；亚铁离子检验可以用铁氰化钾溶液；正确答案：向一份溶液中加入KSCN溶液，溶液变为血红色；向另一溶液中加入铁氰化钾溶液，产生特征蓝色沉淀。
17. 工业上CO2用于生产燃料甲醇,既能缓解温室效应,也为能源寻找了新渠道。合成甲醇的反应为:CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)。
（1）已知:CO的燃烧热△H=-283.0kJ/mol
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H=-483.6kJ/mol
CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) △H=-90.1KJ/mol
则:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) △H=___KJ/mol
（2）T℃时,测得不同时刻恒容密闭容器中CO2(g)、H2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的浓度变化如下表所示
①c=___mol/L,从反应开始到平衡时,CH3OH的平均反应速率v(CH3OH)=__
CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)。
下列能说明该是____________
（3）在催化剂作用下,若测得甲醇的产率与反应温度、压强的关系如下图所示:
①分析图中数据可知,在200℃、5.0MPa时,CO2的转化率为__将温度降低至140℃、压强减小至2.0MPa,CO2的转化率将___(填“增大”、“减小”或“不变”)
②200℃、2.0MPa时,将amol/LCO2和3amol/LH2充入VL密闭容器中,在催化剂作用下反应达到平衡。根据图中数据计算所得甲醇的质量为___g(用含a的代数式表示)
（4）用NaOH溶液吸收CO2所得饱和碳酸钠溶液可以对废旧电池中的铅膏(主要成分PbSO4)进行脱硫反应。已知Ksp(PbSO4)=1.6x10-8,Ksp(PbCO3)=7.4×10-14，
PbSO4(s)+CO32-(aq) PbCO3(s)+SO42-(aq),则该反应的平衡常数K=______(保留三位有效数字);若在其溶液中加入少量Pb(NO3)2晶体,则c(SO42-):c(CO32-)的比值将______(填“增大”、“减小、”或“不变”)。
【答案】 (1). －48.9 (2). 0.75 (3). 0.075 mol·(L·min)－1 (4). BC (5). 25% (6). 增大 (7). 4.8aV (8). 2.16×105 (9). 不变
【解析】（1）根据盖斯定律：①CO(g)+ 1/2O2(g)= CO2(g) △H=-283.0kJ/mol；②2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H=-483.6kJ/mol； ③ CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) △H=-90.1KJ/mol；三个反应联立，消去CO、O2，得总反应为CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) △H=－48.9KJ/mol；正确答案：－48.9。
（2）①根据图示可知，反应进行到3分钟时，甲醇的浓度为0.5 mol/L，消耗氢气1.5 mol/L，剩余氢气1.5 mol/L，原有氢气3 mol/L；反应进行到10分钟时，达到平衡状态，水蒸气变化了0.75 mol/L，氢气消耗了2.25 mol/L，剩余氢气3-2.25 =0.75 mol/L；达平衡时，甲醇的量为0.75 mol/L，CH3OH的平均反应速率v(CH3OH)=0.75/10=0.075 mol·(L·min)－1;正确答案：0.75； 0.075 mol·(L·min)－1 。
② 每消耗 1mol CO2的同时生成1 mol CH3OH，速率反应方向相同，A错误；该反应为体积变化∆V≠0反应，容器中气体的压强不再改变，反应达到平衡状态，B正确；反应前后混合气体的质量不变，反应后气体的总量变小，混合气体的平均相对分子质量不发生变化，反应达到平衡状态，C正确；反应前后混合气体的质量不变，容器的体积不变，容器中气体的密度恒为定值，不能判定反应是否达到平衡状态，D错误；正确选项BC。
（3）假设起始时CO2(g)为1 mol，转化率为x,根据反应方程式CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)，可知CH3OH的量为xmol，x/1×100%=25%, x=0.25mol，二氧化碳的转化率为0.25/1×100%=25%,温度越高，甲醇的产率越低，说明该反应为放热反应，压强越大，甲醇的产率越高，因此转化率将增大，正确答案：25% ； 增大。
② 起始时CO2(g)为aVmol，转化率为x,根据反应方程式CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)，可知CH3OH的量为xmol，CH3OH的产率=x/aV×100%=15%, x=0.15 aVmol, CH3OH的质量为0.15 aV×32= 4.8aV；正确答案：4.8aV。
（4）PbSO4(s)+CO32-(aq) PbCO3(s)+SO42-(aq), 反应的平衡常数K= c(SO42-)/ c(CO32-)= Ksp(PbSO4)/ Ksp(PbCO3)= 1.6x10-8/7.4×10-14=2.16×105；若在其溶液中加入少量Pb(NO3)2晶体,对平衡没有影响，平衡不移动，所以c(SO42-):c(CO32-)的比值不变；正确答案：2.16×105；不变。
18. 中国政府承诺，到2020年，单位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%～50%。减少CO2排放是一项重要课题。
（1）以CO2为原料制取碳(C)的太阳能工艺如图所示。
①过程1中每生成1molFeO转移电子数为_______________。
②过程2中发生反应的化学方程式为___________________________。
（2）碳酸二甲酯（CH3OCOOCH3，简称DMC）是一种应用前景广泛的新材料，用甲醇、CO、CO2在常压、70～120℃和催化剂条件下合成DMC。
已知：①CO的燃烧热为△H =﹣283.0 kJ·mol－1
②H2O(l)= H2O(g) △H ＝ + 44.0 kJ·mol－1
③2CH3OH(g)+CO2(g)CH3OCOOCH3 (g)+ H2O(g) △H ＝﹣15.5 kJ·mol－1
则2CH3OH(g)+CO(g)+1/2O2(g)CH3OCOOCH3 (g)+ H2O(l) △H ＝_______________。
（3）在密闭容器中按n(CH3OH):n(CO2)=2:1投料直接合成DMC，一定条件下，平衡时CO2的转化率如图所示，则：
①v(A)、v(B)、v(C)由快到慢的顺序为____________________；
②K(A)、K(B)、K(C)由大到小的顺序为___________________；
③下列能说明在此条件下反应达到平衡状态的是__________。
A．2v正(CH3OH)= v逆(CO2) B．CH3OH与CO2的物质的量之比保持不变
C．容器内气体的密度保持不变 D．各组分的物质的量分数保持改变
（4）CO2经催化加氢可以生成低碳烃，主要有以下两个竞争反应：
反应Ⅰ：CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g)
反应II：2CO2(g)+6H2(g) C2H4(g)+4H2O(g)
为分析催化剂对反应的选择性，在1 L密闭容器中充入1 molCO2和2 mol H2，测得有关物质的物质的量随温度变化如图所示。
①该催化剂在较低温度时主要选择________（填“反应Ⅰ”或“反应II”）。520℃时，反应II的平衡常数K=___________（只列算式不计算）。
②用惰性电极电解强酸性的二氧化碳水溶液可得到乙烯，其原理如图所示。b电极上的电极反应式为______。
【答案】 (1). 2/3NA (2). 6FeO+CO2C+2Fe3O4 (3). ﹣342.5 kJ·mol-1 (4). v(C)＞v(B)＞v(A) (5). K(A)=K(B)＞K(C) (6). CD (7). 反应Ⅰ (8). (9). 2CO2+12H++12e-=C2H4+4H2O
【解析】（1）①反应2Fe3O46FeO+O2↑中O元素化合价由-2价升高到0价，由方程式可知，2molFe3O4参加反应，生成1mol氧气，转移4mol电子，则每生成1molFeO转移电子为数为2/3NA；正确答案：2/3NA。
②由示意图可知，过程2中CO2和FeO反应生成Fe3O4和C，反应的方程式为6FeO+CO22Fe3O4+C；正确答案：6FeO+CO22Fe3O4+C。
（2）根据CO的燃烧热有①CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) △H1＝−283.0kJ•mol−1，②H2O（l）=H2O(g) △H2＝+44kJ•mol−1，③2CH3OH（g）＋CO2（g）⇌CH3OCOOCH3（g）＋H2O（g）△H3＝−15.5kJ•mol−1，根据盖斯定律，所要求的方程式为上述三个方程式①+③-②即可得到，则△H=△H1-△H2+△H3=-342.5 kJ•mol−1；正确答案：﹣342.5 kJ·mol-1 。
（3）①根据图像可知，温度越高速率越快，C点对应温度最高，所以v(C)最快；通过反应2CH3OH(g)+CO2(g) CH3OCOOCH3(g)+ H2O(g)可知，该反应是一个体积减小的可逆反应，在同一温度下，反应由A→B，二氧化碳的转化率增大，增大压强，平衡右移，因此P1
③甲醇与二氧化碳反应如下：2CH3OH(g)+CO2(g) CH3OCOOCH3(g)+ H2O(g)；根据速率之比和系数成正比规律，因此满足v正(CH3OH)=2v逆(CO2)，反应才能达到平衡状态，A错误；CH3OH与CO2均为反应物，二者反应均按系数比进行，因此CH3OH与CO2的物质的量之比保持不变不能确定反应达到平衡状态，B错误；反应前后气体的总质量不变，容器的体积不变，混合气体的密度恒为定值，不能判断反应达到平衡状态，C错误；各组分的物质的量分数保持不变，反应达到平衡状态，D正确；正确答案：D。
（4）①从图像可知，该催化剂在较低温度时，甲烷含量高，因此选择反应Ⅰ；根据图像可知：520℃时，生成乙烯的量为0.2mol,密闭容器体积为1 L，根据反应方程式进行计算如下：
2CO2(g)+6H2(g) C2H4(g)+4H2O(g)
起始量 1 2 0 0
变化量 0.4 1.2 0.2 0.8
平衡量 0.6 0.8 0.2 0.8
反应II的平衡常数K= (0.2/1) ×(0.8/1)4/(0.8/1)6×(0.6/1)2= ；正确答案：反应Ⅰ；。
②根据图示可知，b为电解池的阴极，发生还原反应，二氧化碳被还原为乙烯，b电极上的电极反应式为：2CO2+12H++12e-=C2H4+4H2O；正确答案：2CO2+12H++12e-=C2H4+4H2O。
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