我國(guó)是個(gè)鋼鐵大國(guó),鋼鐵產(chǎn)量為世界第一,高爐煉鐵是最為普遍的煉鐵方法。
I.已知反應(yīng) Fe2O3(s)+ CO(g)Fe(s)+ CO2(g) ΔH＝-23.5 kJ·mol-1，該反應(yīng)在
1000℃的平衡常數(shù)等于4。在一個(gè)容積為10L的密閉容器中,1000℃時(shí)加入Fe、Fe2O3、CO、CO2各1. 0mol,反應(yīng)經(jīng)過(guò)l0min后達(dá)到平衡。
（1）CO的平衡轉(zhuǎn)化率=____________
（2）欲提高CO的平衡轉(zhuǎn)化率,促進(jìn)Fe2O3的轉(zhuǎn)化,可采取的措施是________
a．提高反應(yīng)溫度
b．增大反應(yīng)體系的壓強(qiáng)
c．選取合適的催化劑
d．及時(shí)吸收或移出部分CO2
e．粉碎礦石,使其與平衡混合氣體充分接觸
Ⅱ.高爐煉鐵產(chǎn)生的廢氣中的CO可進(jìn)行回收,使其在一定條件下和H2反應(yīng)制備甲醇:
CO(g)+ 2H2(g)CH3OH(g)。請(qǐng)根據(jù)圖示回答下列問(wèn)題:

（1）從反應(yīng)開始到平衡,用H2濃度變化表示平均反應(yīng)速率v(H2)=________
（2）若在溫度和容器相同的三個(gè)密閉容器中,按不同方式投入反應(yīng)物,測(cè)得反應(yīng)達(dá)到平衡吋的有關(guān)數(shù)據(jù)如下表：

容器
反應(yīng)物投入的量
反應(yīng)物的
轉(zhuǎn)化率
CH3OH的濃度
能量變化
(Q1、Q2、Q3均大于0)
甲
1mol CO和2mol H2
α1
c1
放出Q1kJ熱量
乙
1mol CH3OH
α2
c2
吸收Q2kJ熱量
丙
2mol CO和4mol H2
α3
c3
放出Q3kJ熱量
 
則下列關(guān)系正確的是________
A．c1=c2     B．2Q1=Q3   C．2α1=α3      D．α1+α2 =1
E．該反應(yīng)若生成1mol CH3OH，則放出(Q1+Q2)kJ熱量
Ⅲ．以甲烷為燃料的新型電池，其成本大大低于以氫為燃料的傳統(tǒng)燃料電池，目前得到廣泛的研究，如圖是目前研究較多的一類固體氧化物燃料電池工作原理示意圖�；卮鹣铝袉�(wèn)題：

（1）B極上的電極反應(yīng)式為                                            
（2）若用該燃料電池做電源，用石墨做電極電解100mL 1mol/L的硫酸銅溶液，當(dāng)兩極收集到的氣體體積相等時(shí)，理論上消耗的甲烷的體積為            （標(biāo)況下）。

I．（1）60％（2分）          （2）d（2分）
Ⅱ．（1）0.15mol/(L·min) （2分）（單位出錯(cuò)給1分）    
（2） A  D  E (3分，有錯(cuò)選不得分)
Ⅲ．（1）  CH4 + 4O2— —8e—= CO2+ 2H2O；（2分） 
（2）    1.12 L（2分）      

解析試題分析：I.（1）令平衡時(shí)CO的物質(zhì)的量變化為nmol，則：
Fe2O3(s)+ CO(g)Fe(s)+ CO2(g)
開始（mol）：1                 1
變化（mol）：n                 n
平衡（mol）：1-n               n+1
所以n+1/(1-n)=4，解得n=0.6，則CO的平衡轉(zhuǎn)化率為0.6mol/1mol×100%=60%，故答案為：60%； (2)a．該反應(yīng)正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，提高反應(yīng)溫度，平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，CO的平衡轉(zhuǎn)化率降低，故a錯(cuò)誤；b．反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量不變，減小容器的容積，增大壓強(qiáng)平衡不移動(dòng)，CO的平衡轉(zhuǎn)化率不變，故b錯(cuò)誤；c．加入合適的催化劑，平衡不移動(dòng)，故c錯(cuò)誤；d．移出部分CO2，平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，CO的平衡轉(zhuǎn)化率增大，故d正確；e．粉碎礦石，使其與平衡混合氣體充分接觸，平衡不移動(dòng)，故e錯(cuò)誤；故選d； III（1）達(dá)到平衡時(shí)生成甲醇為：0.75mol/L，則消耗的c（H2）=2×0.75mol/L=1.5mol/L，v（H2）=△c/△t=1.5mol/L/10min=0.15mol/（L min）（2）A、甲、乙相比較，把乙等效為開始加入1mol CO和2mol H2，和甲是等效的，甲乙是等效平衡，所以平衡時(shí)甲醇的濃度c1=c2，故A正確；B、甲、丙相比較，丙中反應(yīng)物的物質(zhì)的量為甲的2倍，壓強(qiáng)增大，對(duì)于反應(yīng)CO（g）+2H2（g） CH3OH（g），平衡向生成甲醇的方向移動(dòng)，故2Q1＜Q3，故B錯(cuò)誤；C、甲、丙相比較，丙中反應(yīng)物的物質(zhì)的量為甲的2倍，壓強(qiáng)增大，對(duì)于反應(yīng)CO（g）+2H2（g）=CH3OH（g），平衡向生成甲醇的方向移動(dòng)，故a1＜a3 ，故C錯(cuò)誤；D、甲、乙處于相同的平衡狀態(tài)，而且反應(yīng)方向相反，則α1+α2="1" ,故D正確；E、甲、乙處于相同的平衡狀態(tài)，而且反應(yīng)方向相反，兩個(gè)方向轉(zhuǎn)化的和恰好為1mol，所以該反應(yīng)若生成1mol CH3OH，則放出（Q1+Q2）kJ熱量，故E正確；故答案為：ADE；Ⅲ．（1）通入燃料甲烷的電極是負(fù)極，通入氧氣的電極是正極。負(fù)極發(fā)生的電極式為CH4 + 4O2——8e—= CO2+ 2H2O。（2）電解硫酸銅溶液時(shí)陽(yáng)極的電極反應(yīng)式4OH— —4e—= O2↑+ 2H2O，陰極的反應(yīng)式是： Cu2++2e-=Cu；2H++e-=H2↑。N(Cu)=0.1mol.若兩極收集到的氣體體積相等，設(shè)其物質(zhì)的量為X。則4X=0.1×2+2X。解得X=0.1.在整個(gè)反應(yīng)過(guò)程轉(zhuǎn)移電子相等。電子的物質(zhì)的量為0.4mol.由于每摩爾甲烷失去電子8摩爾，所以需要甲烷的物質(zhì)的量為0.05摩爾。V（CH4）=0.05摩爾×22.4升/摩爾=1.12 升 。實(shí)際上消耗的甲烷體積比理論上大，可能原因是甲烷不完全被氧化，生成C或CO 或 電池能量轉(zhuǎn)化率達(dá)不到100%。
考點(diǎn)：本題綜合考查了化學(xué)平衡、電化學(xué)等知識(shí)，題目側(cè)重于等效平衡的計(jì)算，為該題的難點(diǎn)，也是易錯(cuò)點(diǎn)，注意理解等效平衡問(wèn)題。

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中化學(xué) 來(lái)源： 題型：填空題

開發(fā)使用清潔能源，發(fā)展“低碳經(jīng)濟(jì)”正成為科學(xué)家研究的主要課題。氫氣、甲醇是優(yōu)質(zhì)的清潔燃料，可制作燃料電池。
（1）甲烷水蒸氣轉(zhuǎn)化法制H2的主要轉(zhuǎn)化反應(yīng)如下：
CH4(g) + H2O(g)CO(g) + 3H2(g) △H=+206．2 kJ·mol－1
CH4(g) + 2H2O(g)CO2(g) + 4H2(g) △H=+165．0 kJ·mol－1
上述反應(yīng)所得原料氣中的CO能使合成氨的催化劑中毒，必須除去。工業(yè)上常采用催化劑存在下CO與水蒸氣反應(yīng)生成易除去的CO2，同時(shí)可制得等體積的氫氣的方法。此反應(yīng)稱為一氧化碳變換反應(yīng)，該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是       。
（2）生產(chǎn)甲醇的原料CO和H2來(lái)源于：CH4(g) + H2O(g) CO(g) + 3H2(g)  ΔH>0
①一定條件下CH4的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖a。則A、B、C三點(diǎn)處對(duì)應(yīng)平衡常數(shù)（KA、KB、KC）的大小關(guān)系為___________。(填“<”、“>”、“="”" )；

②100℃時(shí)，將1 mol CH4和2 mol H2O通入容積為1 L的定容密封容器中，發(fā)生反應(yīng)，能說(shuō)明該反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是__________
a．容器內(nèi)氣體密度恒定  
b．單位時(shí)間內(nèi)消耗0．1 mol CH4同時(shí)生成0．3 mol H2
c．容器的壓強(qiáng)恒定      
d．3v正(CH4) = v逆(H2)
（3）25℃時(shí)，在20mL0．1mol/L氫氟酸中加入VmL0．1mol/LNaOH溶液，測(cè)得混合溶液的pH變化曲線如圖所示，下列說(shuō)法正確的是_____。

A．pH＝3的HF溶液和pH＝11的NaF溶液中， 由水電離出的c(H+)相等
B．①點(diǎn)時(shí)pH＝6，此時(shí)溶液中，c(F－)－c(Na+)＝9．9×10-7mol/L
C．②點(diǎn)時(shí)，溶液中的c(F－)＝c(Na+)
D．③點(diǎn)時(shí)V＝20mL，此時(shí)溶液中c(Na+)＝0．1mol/L
（4）長(zhǎng)期以來(lái)，一直認(rèn)為氟的含氧酸不存在。1971年美國(guó)科學(xué)家用氟氣通過(guò)細(xì)冰末時(shí)獲得HFO，其結(jié)構(gòu)式為H—O—F。HFO與水反應(yīng)得到HF和化合物A，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為                     。

查看答案和解析>>

科目：高中化學(xué) 來(lái)源： 題型：填空題

(1)①根據(jù)下列圖示，寫出反應(yīng)的熱化學(xué)方程式___________________________。

②根據(jù)如圖所示情況，判斷下列說(shuō)法中正確的是________。

A．其熱化學(xué)方程式為：CO(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋H2(g)　ΔH＝41 kJ·mol－1
B．該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)
C．該反應(yīng)為放熱反應(yīng)
D．當(dāng)H2O為液態(tài)時(shí)，其反應(yīng)熱值小于41 kJ·mol－1
(2)已知16 g固體硫完全燃燒時(shí)放出148.4 kJ的熱量，該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是________________________________________。
(3)如圖是某溫度下，N2與H2反應(yīng)過(guò)程中能量變化的曲線圖。該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為_________________________________。

a、b兩條曲線產(chǎn)生區(qū)別的原因很可能是_________________________________。

查看答案和解析>>

科目：高中化學(xué) 來(lái)源： 題型：填空題

2013年全國(guó)各地都遭遇“十面霾伏”。其中，機(jī)動(dòng)車尾氣和燃煤產(chǎn)生的煙氣對(duì)空氣質(zhì)量惡化貢獻(xiàn)較大。
（1）汽車尾氣凈化的主要原理為：2NO(g) + 2CO(g)2CO2(g)+ N2(g)�！鱄＜0
若該反應(yīng)在絕熱、恒容的密閉體系中進(jìn)行，下列示意圖正確且能說(shuō)明反應(yīng)在進(jìn)行到t1時(shí)刻達(dá)到平衡狀態(tài)的是        （填代號(hào)）。
（下圖中υ正、K、n、w分別表示正反應(yīng)速率、平衡常數(shù)、物質(zhì)的量、質(zhì)量分?jǐn)?shù)）

（2）機(jī)動(dòng)車尾氣和煤燃燒產(chǎn)生的煙氣含氮的氧化物，用CH4催化還原NOX可以消除氮氧化物的污染。已知：CH4(g)+2NO2(g)＝N2(g)＋CO2(g)+2H2O(g) △H＝－867 kJ/mol
2NO2(g)N2O4(g)  △H＝－56.9 kJ/mol
H2O(g) ＝ H2O(l)  ΔH ＝ －44.0 kJ／mol
寫出CH4催化還原N2O4(g)生成N2和H2O(l)的熱化學(xué)方程式：                                    。
（3）用NH3催化還原NOX也可以消除氮氧化物的污染。如圖，采用NH3作還原劑，煙氣以一定的流速通過(guò)兩種不同催化劑，測(cè)量逸出氣體中氮氧化物含量，從而確定煙氣脫氮率（注：脫氮率即氮氧化物轉(zhuǎn)化率），
反應(yīng)原理為：NO(g) +NO2(g)+2NH3(g)2N2(g) + 3H2O(g)。

①該反應(yīng)的△S    0，△H     0（填“＞”、“＝”或 “＜”）。
②對(duì)于氣體反應(yīng)，用某組分(B)的平衡壓強(qiáng)(pB)代替物質(zhì)的量濃度(cB)也可以表示平衡常數(shù)（記作KP），
則上述反應(yīng)的KP＝                。
③以下說(shuō)法正確的是                 。
A．第②種催化劑比第①種催化劑脫氮率高
B．相同條件下，改變壓強(qiáng)對(duì)脫氮率沒有影響
C．催化劑①、②分別適合于250℃和450℃左右脫氮
（4）NO2、O2和熔融NaNO3可制作燃料電池，其原理見圖。該電池在使用過(guò)程中石墨I(xiàn)電極上生成氧化物Y，其電極反應(yīng)為                        。

（5）硝酸工業(yè)尾氣中氮氧化物（NO和NO2）可用尿素〔CO(NH2)2〕溶液除去。反應(yīng)生成對(duì)大氣無(wú)污染的氣體。1 mol尿素能吸收工業(yè)尾氣中氮氧化物（假設(shè)NO、NO2體積比為1:1）的質(zhì)量為___________g。

查看答案和解析>>

科目：高中化學(xué) 來(lái)源： 題型：填空題

工業(yè)上制備BaCl2的工藝流程圖如下：

某研究小組在實(shí)驗(yàn)室用重晶石（主要成分BaSO4）對(duì)工業(yè)過(guò)程進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)。查表得BaSO4(s) + 4C(s)4CO(g) + BaS(s)  △H1＝＋ 571.2 kJ·mol-1    ①
BaSO4(s) + 2C(s)2CO2(g) + BaS(s)  △H2＝＋ 226.2 kJ·mol-1    ②
(1)氣體用過(guò)量NaOH溶液吸收得到硫化鈉。一定濃度的硫化鈉溶液因向空氣中釋放臭味而稱為“臭堿”，下列對(duì)這一現(xiàn)象的解釋你認(rèn)為最合理的是        （填序號(hào)）
A．硫化鈉在水溶液中水解生成了NaOH和H2S氣體
B．硫化鈉溶液因吸收空氣中的氧氣被氧化生成了NaOH，同時(shí)生成有臭味的氣體
C．硫化鈉溶液水解的過(guò)程中因吸收空氣中的CO2而放出H2S氣體
(2)向同物質(zhì)的量濃度BaCl2和KBr混合溶液中逐滴加入AgNO3溶液，先生成     沉淀，當(dāng)＝         時(shí)，開始生成第二種沉淀，隨著AgNO3溶液的進(jìn)一步滴加，此時(shí)生成的沉淀以     為主，且會(huì)          （填變大、變小、始終不變）。[已知Ksp(AgBr)＝5.4×10-13，Ksp(AgCl)＝2.0×10-10]
(3)反應(yīng)C(s) + CO2(g)2CO(g)的△H＝         kJ·mol-1。
(4)實(shí)際生產(chǎn)中必須加入過(guò)量的炭，同時(shí)還要通入空氣，其目的是                 。

查看答案和解析>>

科目：高中化學(xué) 來(lái)源： 題型：填空題

（1） 在一定溫度下，測(cè)得0.1 mol·L－1CH3COOH溶液的PH為3.0。則CH3COOH在水中的電離為         ，此溫度CH3COOH的電離平衡常數(shù)為                       。
（2） 在25℃時(shí)，Kw＝1.0×10－14，測(cè)得0.1 mol·L－1 Na2A溶液的pH＝7。則H2A在水溶液中的電離方程式為                ，該溫度下，將0.01 mol·L－1 H2A溶液稀釋到20倍后，溶液的pH＝             。
（3） 已知HCN(aq)+NaOH(aq)＝NaCN(aq)+ H2O(l)  ΔH＝－12.1 kJ·mol－1；
HCl(aq) +NaOH(aq)＝NaCl(aq) + H2O(l)  ΔH＝－57.3 kJ·mol－1。
則在水溶液中HCNH++CN－電離的ΔH為               kJ·mol－1

查看答案和解析>>

科目：高中化學(xué) 來(lái)源： 題型：填空題

2013年霧霾天氣多次肆虐我國(guó)中東部地區(qū)。其中，汽車尾氣和燃煤尾氣是造成空氣污染的原因之一。
（1）汽車尾氣凈化的主要原理為：2NO(g)+2CO (g)2CO2 (g) +N2 (g)在密閉容器中發(fā)生該反應(yīng)時(shí)，c(CO2)隨溫度(T)、催化劑的表面積(S)和時(shí)間(t)的變化曲線，如圖所示。據(jù)此判斷：

①該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為   。
②該反應(yīng)的ΔH   0（選填“＞”、“＜”）。
③當(dāng)固體催化劑的質(zhì)量一定時(shí)，增大其表面積可提高化     學(xué)反應(yīng)速率。若催化劑的表面積S1＞S2，在圖中畫出c(CO2)在T2、S2條件下達(dá)到平衡過(guò)程中的變化曲線。
（2）直接排放煤燃燒產(chǎn)生的煙氣會(huì)引起嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題。
① 煤燃燒產(chǎn)生的煙氣含氮的氧化物，用CH4催化還原NOx可以消除氮氧化物的污
染。
CH4(g)＋2NO2(g) = N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) =－867kJ·mol－1
2NO2(g)  N2O4(g)                    =－56.9kJ·mol－1
寫出CH4催化還原N2O4(g)生成N2(g)、CO2(g)和H2O(g)的熱化學(xué)方程式   。
②將燃煤產(chǎn)生的二氧化碳回收利用，可  達(dá)到低碳排放的目的。下圖是通過(guò)光電轉(zhuǎn)化原理以廉價(jià)原料制備新產(chǎn)品的示意圖。寫出上述光電轉(zhuǎn)化過(guò)程的化學(xué)反應(yīng)方程式                     。催化劑a、b之間連接導(dǎo)線上電子流動(dòng)方向是        (填a→b或b→a) 。

查看答案和解析>>

科目：高中化學(xué) 來(lái)源： 題型：填空題

國(guó)家擬于“十二五”期間將SO2的排放量減少8%，研究SO2綜合利用意義重大。
（1）已知25℃時(shí)：SO2（g）＋2CO（g）＝2CO2（g）＋Sx（s）  △H＝akJ/mol
2COS（g）＋SO2（g）＝2CO2（g）＋Sx（s）  △H＝bkJ/mol。
則CO與Sx生成COS反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是________________________。
（2）有人設(shè)想按如圖所示裝置用廢氣中的SO2生產(chǎn)硫酸。

寫出SO2電極的電極反應(yīng)式__________________________。
（3）提高反應(yīng)2SO2（g）＋O2（g） 2SO3（g）  △H＜0中SO2的轉(zhuǎn)化率是控制SO2排放的關(guān)鍵措施之一。某課外活動(dòng)小組進(jìn)行了如下探究：
①T1溫度時(shí)，在2L的密閉容器中加入4.0molSO2和2.0molO2，5 min后反應(yīng)達(dá)到平衡，二氧化硫的轉(zhuǎn)化率為50%，前5 min內(nèi)SO2的平均反應(yīng)速率為___________。
②在①中的反應(yīng)達(dá)到平衡后，改變下列條件，能使SO2的轉(zhuǎn)化率及SO3的平衡濃度都比原來(lái)增大的是
_________（填序號(hào)）。
a．溫度和容器體積不變，充入1.0molHe （g）
b．溫度和容器體積不變，充入2molSO2和lmolO2
c．溫度和容器體積不變，充入1.0molSO2
d．在其他條件不變時(shí)，減小容器的容積
③在其他條件不變的情況下，探究起始時(shí)氧氣物質(zhì)的量對(duì)2SO2（g）＋O2（g） 2SO3（g）反應(yīng)的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示。（圖中T表示溫度，n表示物質(zhì)的量）：在a、b、c三點(diǎn)所處的平衡狀態(tài)中，SO2的轉(zhuǎn)化率最高的是____，溫度T1______T2（填“＞”“＜”或“＝”）。

查看答案和解析>>

科目：高中化學(xué) 來(lái)源： 題型：填空題

運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)原理知識(shí)研究如何利用CO、SO2等污染物有重要意義。
（1）用CO可以合成甲醇。已知：
CH3OH(g)＋O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－764.5 kJ·mol－1
CO(g)＋O2(g)=CO2(g)　ΔH＝－283.0 kJ·mol－1
H2(g)＋O2(g)=H2O(l)　ΔH＝－285.8 kJ·mol－1
則CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)　ΔH＝________kJ·mol－1
（2）下列措施中能夠增大上述合成甲醇反應(yīng)的反應(yīng)速率的是________(填寫序號(hào))．
a．使用高效催化劑     b．降低反應(yīng)溫度
c．增大體系壓強(qiáng)       d．不斷將CH3OH從反應(yīng)混合物中分離出來(lái)

（3）在一定壓強(qiáng)下，容積為V L的容器中充入a mol CO與2a mol H2，在催化劑作用下反應(yīng)生成甲醇，平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如右圖所示。
①p1________p2(填“大于”、“小于”或“等于”)；
②100 ℃時(shí)，該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K＝________(mol·L－1)－2；
③在其它條件不變的情況下，再增加a mol CO和2a molH2，達(dá)到新平衡時(shí)，CO的轉(zhuǎn)化率________(填“增大”、“減小”或“不變”)。
（4）某科研小組用SO2為原料制取硫酸。
①利用原電池原理，用SO2、O2和H2O來(lái)制備硫酸，該電池用多孔材料作電極，它能吸附氣體，同時(shí)也能使氣體與電解質(zhì)溶液充分接觸。請(qǐng)寫出該電池的負(fù)極的電極反應(yīng)式________________。
②用Na2SO3溶液充分吸收SO2得NaHSO3溶液，然后電解該溶液可制得硫酸。電解原理示意圖如下圖所示。請(qǐng)寫出開始時(shí)陽(yáng)極反應(yīng)的電極反應(yīng)式________________。

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊(cè)答案