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化学能与电能 化学反应速率与平衡1向2L固定容积的密闭容器中加入一定量的NH3，H2和N2三种气体。一定条件下发生反应2NH3 N2+3H2,各物质浓度随时间变化如图1所示。图2为t时刻后改变容器中条件，平衡体系中反应速率随时间变化的情况，且两个阶段各改变一种不同的条件。 (1)能证明反应达到平衡状态的是 。A容器内压强不再发生变化 B. N2的体积分数不再发生变化C. 容器内气体质量不再发生变化 D. 容器内气体密度不再发生变化 (2)若tl=15 s，则t0-t1阶段以N2浓度变化表示的反应速率为 。(3)t3-t4阶段改变的条件为 。 (4)上述反应的平衡常数K= (保留两位小数)；向容器中再通入1.4molNH3、 0.8 molH2，平衡 移动(填“向右”、“向左”或“不移动”)。(5)氨气和氧气从145就开始反应，在不同温度和催化剂条件下，反应相同时间后，生成不同产物（如右图）：4NH35O24NO6H2O 4NH33O22N26H2O温度较低时以生成_为主，温度高于900时，NO产率下降的原因是_。2. 某研究小组在实验室探究氨基甲酸铵（NH2COONH4）分解反应平衡常数和水解反应速率的测定。（1）将一定量纯净的氨基甲酸铵置于特制的密闭真空容器中(假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计)，在恒定温度下使其达到分解平衡：NH2COONH4(s)2NH3(g)CO2(g)。实验测得不同温度下的平衡数据列于下表：温度()15.020.025.030.035.0平衡总压强(kPa)5.78.312.017.124.0平衡气体总浓度(103mol/L)2.43.44.86.89.4不能判断该分解反应已经达到化学平衡的是_。AB密闭容器中总压强不变C密闭容器中混合气体的密度不变 D密闭容器中氨气的体积分数不变根据表中数据，列式计算25.0时的分解平衡常数：_。取一定量的氨基甲酸铵固体放在一个带活塞的密闭真空容器中，在25下达到分解平衡。若在恒温下压缩容器体积，氨基甲酸铵固体的质量_（填“增加”、“减小”或“不变”）。（2）把N2、H2以体积比1 ：1混合均匀，分成四份，分别同时充入A、B、C、D四个容器体积不等，但装有相同催化剂的真空密闭容器（容器容积不变），在保持相同温度下，四个容器中的反应相继达到化学平衡状态。分析下表中数据后回答下列问题：容器编号ABCD平衡时混合物的平均相对分子质量18.751617平衡时H2的转化率60%30%18.75%35.1%平衡时N2的转化率20%10%6.25%11.7% 平衡时， 容器NH3所占体积分数最小。 达到平衡时所用时间最短是 四个容器的容积由小到大的是 （3）常温下，浓度均为0.1molL-1的下列六种溶液的pH如下表：溶质CH3COONaNaHCO3Na2CO3NaClONaCNC6H5ONapH8.89.711.610.311.111.3上述盐溶液中的阴离子，结合质子能力最强的是 ;根据表中数据，浓度均为0.01molL-1的下列五种物质的溶液中，将各溶液分别稀释100倍，pH变化最小的是 （填编号）。AHCN BHClO CC6H5OH DCH3COOH EH2CO3要增大氯水中HClO的浓度，可向氯水中加入少量的碳酸钠溶液，反应的离子方程式为 。3雾霾已经严重影响我们的生存环境。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。图22-1 图22-2 图22-3（1）利用甲烷催化还原NOx：CH4(g) + 4NO2(g) = 4NO(g) + CO2(g) + 2H2O(g) H1=-574kJmol-1CH4(g) + 4NO(g) = 2N2(g) + CO2(g) + 2H2O(g) H2=-1160kJmol-1甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式为 。（2）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（见图22-1），则上述CO2转化为甲醇反应的H3 0（填“”、“”或“=”）。 在一恒温恒容密闭容器中充入1molCO2和3molH2，进行上述反应。测得CO2和CH3OH（g）的浓度随时间变化如图22-2所示。下列说法正确的是 （填字母代号）。A第10min后，向该容器中再充入1molCO2和3molH2，则再次达到平衡时c(CH3OH) =1.5 mol/LB达到平衡时，氢气的转化率为0.75C010分钟内，氢气的平均反应速率为0.075mol/（Lmin）D该温度下，反应的平衡常数的值为3/16E升高温度将使n(CH3OH)/n(CO2)增大（3）某种脱硫工艺中将烟气经处理后，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。设烟气中的SO2、NO2的物质的量之比为11，则该反应的化学方程式为 。（4）电化学降解NO3- 的原理如题22-3图所示。电源正极为 (填“A”或“B”)，阴极反应式为 。若电解过程中转移了1mol电子，则膜两侧电解液的质量变化差(m左m右)为 g。4我省有丰富的煤炭资源，直接燃烧不仅浪费资源，而且带来环境污染，煤的深加工是煤应用的方向。（1）煤的液化是 （物理、化学）变化，煤的干馏是变化。（2）写出用煤制水煤气的化学方程式 。（3）用水煤气可制备多种工业原料和燃料甲醇等。已知：CO（g）+ 2H2（g） CH3OH（l） H1118 kJmol-12CO2(g) =2CO(g)+O2(g) H2+566 kJmol-12H2O(l) =2H2(g)+O2(g) H3+557 kJmol-1则表示液态甲醇完全燃烧生成CO 2和液态水的热化学方程式为： 。（4）甲醇燃料电池也是甲醇有应用前景的一个方向。在一定条件下，以甲醇为燃料，以某固体中能自由移动的O2-为传导介质材料。写出该电池中负极电极反应 。 若该电池的能量转化效率是80%，若用该电池电解饱和食盐水制取33.6L氯气（标准状况，不考虑反应中的其它损失），需要消耗甲醇 g。（5）煤田气（主要是甲烷、乙烷、丙烷等）的综合利用是当前的研究的重要课题。用煤田气制备CO和H2的混合物。如： C2H6(g)+ H2O(g) CO(g)+ H2(g)（未配平），该反应的平衡常数K与温度的关系为：温度750800850900K10283850 要提高平衡后C2H6的转化率，可采取的措施有。、增大压强、减小压强 、升高温度、选用高效催化剂 、增大原料中n(C2H6)/ n(H2O)的比值5能源短缺是人类社会面临的重大问题甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景（1）已知CO，H2，CH3OH（g）的燃烧热分别是-283KJ/mol，-285.8KJ/mol -768KJ/mol.工业上合成甲醇的反应原理为：CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）H，该H = KJ/mol。根据该反应的特点，判断该反应自发进行的条件是 （填“高温”或“低温”“任何温度”）。 某温度下，将2 mol CO和6 mol H2充入2L的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得c(H2) 2.2 molL，则CO的转化率为 。（2）T1时，该反应的化学平衡常数K（T1）=50, 该温度下，将一定量的CO、H2充入容积为2L的密闭容器中，反应到某时刻测得各组分的浓度如下表所示。 物质H2COCH3OH浓度mol/L0.20.20.4此时v正 v逆（填“”、“=”或“”，下同）若其他条件不变，在T2时，反应10min后又达到平衡，测得n(H2) =0.3mol，则温度T1 T2 ，T2时该反应的平衡常数K（T2） 50若其他条件不变，只改变反应的某一条件，则下列说法正确的是 （填序号）A.若达到新平衡时，c(CO) =0.3mol/L，则平衡一定逆向移动B.若将容器的容积缩小到原来的一半，则达到新平衡时，0.2mol/Lc(CO) 0.4mol/L，图1C若向容器中同时再加入0.4molCO ,0.8molCH3OH（g）, 则平衡不移动D若向容器中再加入0.8molCH3OH（g）,则达到新平衡时，CO的体积分数不变（3）某实验小组依据甲醇燃烧的反应原理，设计如图1所示的电池装置。该电池负极的电极反应为 。工作一段时间后，随着反应的不断进行，溶液的pH值将 减（填“增大”“减小”或“不变”）图2（4）如果以该燃料电池为电源，可采用间接电化学方法除去溶液中的尿素，原理如图2。电源的正极为_(填“A”或“B”)。阳极室中发生的反应依次为_、_。电解结束后，阴极室溶液的pH与电解前相比将_，若两极共收集到气体17.92 L(标准状况)，则除去的尿素为_g(忽略气体的溶解)。6硫酸生产主要有硫磺法和硫铁矿法等，这两种制法均经过催化氧化步骤。（1）钒触媒(V2O5)能加快SO2的氧化速率，此过程中SO2先与V2O5反应生成V2O4。该过程的化学方程式可表示为_。（2）一定温度时，SO2的平衡转化率（）与体系总压强（p）的关系如图所示。试分析工业生产中采用常压的原因是_。（3）在温度相同、体积均为1 L的三个密闭容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温、恒容，测得反应达到平衡时的有关数据如下。 容 器甲乙丙反应物投入量2 mol SO2、1 mol O22 mol SO3m mol SO2、n mol O2、p mol SO3c(SO3) /molL-11.41.41.4能量变化放出a kJ吸收b kJ吸收c kJSO2或SO3的转化率1212.5%已知：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) H =-98.3 kJmol-1。则：1+2=_，p=_mol，b+c=_kJ 。7研究和开发CO2和CO的创新利用是环境保护和资源利用双赢的课题。（1）CO可用于合成甲醇。在体积可变的密闭容器中充入4molCO和8molH2，在催化剂作用下合成甲醇：CO（g）+2H2（g） CH3OH（g）()，平衡时CO的转化率与温度、压强的关系如右图所示：该反应的逆反应属于_反应；（填“吸热”或“放热”）。在0.1Mpa 、100的条件下，该反应达到平衡时容器体积为开始容器体积的_倍。（结果保留两位小数点）在温度和容积不变的情况下，再向平衡体系中充入4molCO，8molH2，达到平衡时CO转化率_（填“增大”，“不变”或“减小”）， 平衡常数K_（填“增大”，“不变”或“减小”）。（2）在反应()中需要用到H2做反应物，以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法。已知：CH4（g）+ H2O（g）= CO（g）+3H2（g） H=+206.2 kJmol-1CH4（g）+ CO2（g）= 2CO（g）+2H2（g） H=+247.4 kJmol-1则CH4和H2O（g）反应生成CO2和H2的热化学方程式为： 。（3）在反应()中制得的CH3OH 既可以做燃料，还可以与氧气组成碱性燃料电池，电解质溶液是2030的KOH溶液。则该燃料电池放电时：负极的电极反应式为_。（4）在1.0 L密闭容器中放入0.10molA(g)，在一定温度进行如下反应应: A(g) B (g) + C(g) H=+85.1 kJmol-1 反应时间(t)与容器内气体总压强(p)的数据见下表：时间t/h0124816202530总压强p/100kPa4.915.586.327.318.549.509.529.539.53回答下列问题:由总压强P和起始压强P0计算反应物A的转化率(A)的表达式为 。平衡时A的转化率为_ ，列式并计算反应的平衡常数K 。8运用化学反应原理研究氮、硫等单质及其化合物的反应有重要意义（1）硫酸生产过程中2SO2(g)O2(g)2SO3(g)，平衡混合体系中SO3的百分含量和温度的关系如右图所示，根据右图回答下列问题：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)的H_0（填“”或“”或“=”或“”、“”、“”或“=”），在250 、1.0104kPa下达到平衡，H2的转化率为 %（计算结果保留小数点后一位）；（3）25时，将a mol NH4NO3溶于水，溶液呈酸性，原因 （用离子方程式表示）。向该溶液中加入bL氨水后溶液呈中性，则所加氨水的浓度为 mol/L（用含a、b的代数式表示，NH3H2O的电离平衡常数为Kb=210-5）（4）如右图所示，装置为甲烷燃料电池（电解质溶液为KOH溶液），通过装置实现铁棒上镀铜。电镀一段时间后，装置中溶液的pH （填“变大”、“变小”或“不变”），a极电极反应方程式为 ；若电镀结束后，发现装置中阴极质量变化了25.6g（溶液中硫酸铜有剩余），则装置中理论上消耗甲烷 L（标准状况下）。11汽车作为一种现代交通工具正在进入千家万户，汽车尾气中含有CO、NO2等有毒气体，其污染问题也成为当今社会急需解决的问题。I对汽车加装尾气净化装置，可使CO、NOx有毒气体相互反应转化为无毒气体。2xCO2NOx =2xCO2N2当转移电子物质的量为0.8x mol时，该反应生成 LN2(标准状况下)。II一氧化碳是一种用途相当广泛的化工基础原料。可以还原金属氧化物，可以用来合成很多有机物如甲醇（CH3OH）、二甲醚（CH3OCH3）等，还可以作燃料。（1）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) H0该反应的平衡常数表达式为 。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（2）已知：CO(g)2H2(g)CH3OH(g) H90.7 kJmol12CH3OH(g)CH3OCH3(g)H2O(g) H23.5 kJmol1CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g) H41.2 kJmol1则3CO(g)3H2(g)CH3OCH3(g)CO2(g)的H 。（3）CO空气燃料电池中使用的电解质是搀杂Y2O3的ZrO2晶体，它在高温下能传导O2。 该电池负极的电极反应式为 。（4）甲醇也是新能源电池的燃料，但它对水质会造成一定的污染。有一种电化学法可消除这种污染。其原理 是： 2滴甲醇， 1.0molL1硫酸1mL， 0.1molL1 硫酸钴（CoSO4）4mL混合溶液，插上两根惰性电极，通电后，将Co2+氧化成Co3+，然后以Co3+做氧化 模拟有机废水的组成为：