化学平衡习题.doc

1（14分）随着人类对温室效应和资源短缺等问题的重视，如何降低大气中CO2的含量及有效地开发利用CO2，引起了各国的普遍重视。（1）目前工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇。为探究反应原理，现进行如下实验，在体积为1 L的密闭容器中，充入1mol CO2和3mol H2，在500oC下发生反应：CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g)；H49.0kJ/molc(mol/L)0.751.000.500.250310t(min)CO2CH3OH测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率v(H2)_；该反应的平衡常数K为_（精确到小数点后两位）。若提高温度到800oC进行达平衡时；K值_，n(CH3OH)/n(CO2)比值_（以上两空填“增大”、“减小”或“不变”）；平衡时CH3OH的体积分数为_；若在相同条件下，起始时加入物质的量为：a mol CO2、b mol H2和c mol CH3OH、c mol H2O，达平衡后，CH3OH的体积分数仍为。则a、b、c的关系为_。（2）在载人航天器的生态系统中，不仅要求分离去除CO2，还要求提供充足的O2。某种电化学装置可实现如下转化：2CO22COO2，CO可用作燃料。已知该反应的阳极反应为：4OH-4eO22H2O，则阴极反应式为_。10（1）0.225mol/(Lmin)5.33减小减小30%a+c=1b+3c=3（2）CO2+2e-+H2O=CO+2OH-2（14分）火力发电厂释放出大量的氮氧化物（NOx）、二氧化硫和二氧化碳等气体会造成环境污染。对燃煤废气进行脱硝、脱硫和脱碳等处理，可实现绿色环保、节能减排、废物利用等目的。（1）脱硝。利用甲烷催化还原NOx：CH4（g）4NO2（g）4NO（g）CO2（g）2H2O（g） H1574 kJmol1CH4（g）4NO（g）2N2（g）CO2（g）2H2O（g） H21160 kJmol1甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式为 。（2）脱碳。将CO2转化为甲醇的热化学方程式为：CO2（g）3H2（g） CH3OH（g）H2O（g） H3取五份等体积的CO2和H2的混合气体（物质的量之比均为13），分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中，发生上述反应，反应相同时间后，测得甲醇的体积分数（CH3OH） 与反应温度T的关系曲线如图所示，则上述CO2转化为甲醇的反应的H3_0（填“”、“”或“”）。c(mol/L)0.750.500.25010t(min)CO2CH3OH1.003在一恒温恒容密闭容器中充入1 mol CO2和3 mol H2，进行上述反应。测得CO2和CH3OH（g）的浓度随时间变化如图所示。试回答：010 min内，氢气的平均反应速率为 mol/（Lmin）；该温度下，反应的平衡常数的值为 ；第10 min后，向该容器中再充入1 mol CO2和3 mol H2，则再次达到平衡时CH3OH（g）的体积分数 （填变大、减少、不变）。（3）脱硫。某种脱硫工艺中将废气经处理后，与一定量的氨气、空气反应，生成硫酸铵和硝酸铵的混合物作为副产品化肥。硫酸铵和硝酸铵的水溶液的pH7，其原因用离子方程式表示为 ；在一定物质的量浓度的硝酸铵溶液中滴加适量的NaOH溶液，使溶液的pH=7，则溶液中c(Na+) + c(H+)_c(NO3-) + c(OH-)（填写“”“”或“”）10（共14分）（1）CH4（g）2NO2（g）N2（g）CO2（g）2H2O（g）H867 kJ/mol（2分）（2） （2分） 0.225 （2分） ，16/3 （2分），变大（2分）（3）NH4+H2O NH3H2O+H+ （2分） ， （2分）3.(1)二氧化硫的催化氧化的过程如图所示，其中a、c二步的化学方程式可表示为：SO2+V2O5SO3+ V2O44VOSO4+O22V2O5+4SO3。该反应的催化剂是 （写化学式）(2) 550 时，SO2转化为SO3的平衡转化率（）与体系总压强（p）的关系如右图所示。将2.0 mol SO2和1.0 mol O2置于5 密闭容器中，反应达平衡后，体系总压强为0.10 M Pa。试计算反应2SO32SO2+O2 在550 时的平衡常数K= 。(3)550 时，将2.0 mol SO2和1.0 mol O2置于5 密闭容器中，反应达平衡后，下列措施中能使n(SO3)/n(SO2)增大的是 A. 升高温度 B. 充入He(g)，使体系总压强增大C. 再充入2 mol SO2和1 mol O2 D. 再充入1 mol SO2和1 mol O2(4) 维持温度不变条件下使之发生如下反应：2SO2O22SO3，有两只密闭容器A和B。A容器有一个可以移动的活塞能使容器内保持恒压，B容器能保持恒容。起始时向这两个容器中分别充入等物质的量的体积比为21的SO2和O2的混合气体，并使A和B容积相等（如下图所示）。试填写下列空格：A容器达到平衡时所需的时间比B容器_（填：“短或长”）；平衡时A容器中SO2的转化率比B容器_（填：“大或小”）；达到所述平衡后，若向两容器中通入等物质的量的原反应气体，达到平衡时，A容器的混合气体中SO3的体积分数_（填“增大”、“减小”或“不变”，下同）；B容器的混合气体中SO3的体积分数_。4（12分）甲醇的用途广泛，摩托罗拉公司也开发出一种由甲醇、氧气以及强碱做电解质溶液的新型手机电池，容量达氢镍电池或锂电池的10倍，可连续使用一个月才充一次电请完成下列与甲醇有关的问题 （1）工业上有一种生产甲醇的反应为： 在温度和容积相同的A、B两个容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温恒容，经10秒钟后达到平衡，达到平衡时的有关数据如下表：从反应开始到达到平衡时，A中用CO2来表示的平均反应速率为 。 A中达到平衡时CO2的转化率为 。 a= 。 （2）某同学设计了一个甲醇燃料电池，并用该电池电解200mL一定浓度NaCl与CuSO4混合溶液，其装置如题29-1图： 写出甲中通入甲醇这一极的电极反应式 。理论上乙中两极所得气体的体积随时间变化的关系如题29-2图所示（气体体积已换算成标准状况下的体积），写出在t1后，石墨电极上的电极反应式 ；在t2时所得溶液的pH约为 。5（8分）（1）右图是1mol NO2和1mol CO反应生成CO2和NO过程中能量变化示意图，请写出NO2和CO反应的热化学方程式 。 （2）己知下列热化学方程式： 由此可知反应：的焓变为 。 （3）在一固定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：其化学平衡常数K与t的关系如下表：请完成下列问题：试比较K1、K2的大小，K1 K2（填写“”“=”或“、=）。 （2）该反应平衡常数K的表达式为 。 （3）温度降低，平衡常数K （填“增大”、不变”或“减小”）。 （4）为探究反应原理，现进行如下实验：在体积为1 L的密闭容器中，充入1mol CO2 和3molH2，测得CO2和CH3OH（g）的浓度随时问变化如右图所示。从反应开始到平衡，用氢气浓度变化表示的平均反应速率v（H2）= 下列措鹧中能使n（CH3OH）/n（CO2）增大的有 u。 A升高温度 B加入催化剂 C将H20（g）从体系中分离 D再充入l molC02和3 mol H2 E充入He（g），使体系总压强增大 （5）甲醇、O2、KOH溶液可构成燃料电池，其负极反应式为 10（12分，每空2分） （1）0)，在一个有催化剂的固定容积的容器中加入2 molA2和1 molB2，在500时充分反应，达平衡后C3的浓度为w molL，放出热量Q2 kJ。（1）此反应的平衡常数表达式为 ；若将反应温度升高到700，反应的平衡常数将 (增大、减小或不变)（2）若在原来的容器中，只加入2mol C3，500时充分反应达平衡后，吸收热量Q3 kJ，C3浓度 (填、=、 、 = 、 )，理由是 10.（14分）能源开发、环境保护、资源利用等是当今社会的热门话题。请根据所学化学知识回答下列问题：（1）汽车上安装催化转化器，可使汽车尾气中的主要污染物（CO、NOx、碳氢化合物）进行相互反应，生成无毒物质，减少汽车尾气污染。已知：N2(g) + O2(g)2NO(g) H+180.5 kJ mol1； 2C(s)+ O2(g)2CO(g) H221.0 kJ mol1；C(s)+ O2(g)CO2(g) H393.5 kJ mol1则尾气转化反应2NO(g) +2CO(g)N2(g)+2CO2(g)的H_。（2）汽车尾气分析仪对CO的含量分析是以燃料电池为工作原理，其装置如下图所示，该电池中电解质为氧化钇氧化钠，其中O2可以在固体介质中自由移动。传感器固体介质多孔电极b多孔电极a下列说法中正确的是_(填字母序号)。A负极的电极反应式为：CO + O22eCO2 B工作时电子由电极a通过传感器流向电极b C工作时电极b作正极，O2由电极a通过固体介质向电极b迁移D传感器中通过的电流越大，尾气中CO的含量越高（3）某硝酸厂利用甲醇处理废水。在一定条件下，向废水中加入CH3OH，将HNO3还原成N2。若该反应消耗32 g CH3OH转移6 mol电子，则参加反应的还原剂和氧化剂的物质的量之比为_。物 质COH2CH3OH浓度/(molL1)1.21.00.6（4）煤的间接液化是先转化为CO和H2，再在催化剂作用下合成甲醇。若在一定温度下，向1 L密闭容器中加入CO和H2，发生反应CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)，经10 min反应达到平衡时测得各组分的浓度如下： 该反应的平衡常数表达式为：K_。 该时间内反应速率v(H2)_。 平衡时CO的转化率为_(保留1位小数)。10（14分） （1） 746.5 kJ mol1 （2）A B D （3）5 : 6 （4） 0.12 mol/(Lmin) 33.3% 11(9分)目前工业上有一种方法是用生产燃料甲醇。一定条件下发生反应： ，右下图表示该反应进行过程中能量(单位为)的变化。(1)关于该反应的下列说法中，正确的是 。 A，； B，； C，； D，。 (2)该反应平衡常数的表达式为 。 (3)温度降低，平衡常数 (填“增大”、“不变”或“减小”)。(4)为探究反应原理，现进行如下实验：在体积为的密闭容器中，充入和，测得和的浓度随时间变化如下图所示。从反应开始到平衡，用氢气浓度变化表示的平均反应速率为： 。氢气的转化率 。(5)下列措施中能使增大的有 。A升高温度； B加入催化剂；C将从体系中分离；D再充入和； E充入，使体系总压强增大。12(10分)甲醇被称为21世纪的新型燃料，工业上通过下列反应和，用CH4和H2O为原料来制备甲醇。(1)将1.0 mol CH4和2.0 mol H2O(g)通入反应室(容积为100 L) ，在一定条件下发生反应：CH4(g)H2O(g)CO(g)3H2(g)，CH4的转化率与温度、压强的关系如右图。已知100时达到平衡所需的时间为5 min。则用H2表示的平均反应速率为_。图中的p1_p2(选填“”或“”)，100时平衡常数为_。在其他条件不变的情况下降低温度，逆反应速率将_ _(填“增大”、“减小”或“不变”)。(2)在压强为0.1 MPa条件下，将a mol CO与3a mol H2的混合气体在催化剂作用下能自发反应生成甲醇：CO(g)2H2(g) CH3OH(g)。该反应的H_0，S_0(填“”或“”)。若容器容积不变，下列措施可增加甲醇产率的是_。A升高温度B将CH3OH(g)从体系中分离C充入He，使体系总压强增大D再充入1 mol CO和3 mol H2为了寻找合成甲醇的温度和压强的适宜条件，某同学设计了三组实验，部分实验条件已经填在下面实验设计表中。实验编号T()n(CO)/n(H2)p(MPa)1501/30.153505A.请在上表空格中填入剩余的实验条件、数据。B根据反应的特点，在给出的坐标图中，画出其在0.1 MPa和5MPa条件下CO的转化率随温度变化的趋势曲线示意图，并标明每条曲线的压强。答案：(1)0.0030 molL1min12.25104减小(2)”、“”、“”、“=”。（2）前2s内的平均反应速率v(N2)=_。（3）在该温