化學反應(yīng)原理在工業(yè)生產(chǎn)中具有十分重要的意義。
（1）合成氨用的氫氣有多種制取方法：請你寫出用C制備水煤氣的化學反應(yīng)方程式    。還可以由天然氣或重油制取氫氣：CH4＋H2O(g) 高溫催化劑CO＋3H2；比較以上兩種方法轉(zhuǎn)移6mol電子時，C和CH4的質(zhì)量之比是        。
（2）工業(yè)生產(chǎn)可以用NH3（g）與CO2（g）經(jīng)過兩步反應(yīng)生成尿素，兩步反應(yīng)的能量變化示意圖如下：

則NH3（g）與CO2（g）反應(yīng)生成尿素的熱化學方程式為                  。
（3）已知反應(yīng)Fe（s）+CO2（g）＝FeO（s）+CO（g） △H＝akJ/mol。測得在不同溫度下，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K隨溫度的變化如下：

①該反應(yīng)的化學平衡常數(shù)表達式K=     ，a    0（填“>”、“<”或“：”）。在500℃2L密閉容器中進行反應(yīng)，F(xiàn)e和CO2的起始量均為4 mol，則5min后達到平街時CO2的轉(zhuǎn)化率為   ，生成CO的平均速率v（CO）為    。
②700℃反應(yīng)達到平衡后，要使該平衡向右移動，其他條件不變時，可以采取的措施有   （填字母）。

A．縮小反應(yīng)器容積B．增加Fe的物質(zhì)的量
C．升高溫度到900℃D．使用合適的催化劑

（15分，最后一問1分，其余每空2分）（1）C＋H2O(g) CO＋H2；9:4
（2）2NH3（g）+CO2（g）＝H2O（l）+CO(NH2)2（s） △H＝－134kJ/mol
（3）①；＞；50%；0.2mol/(L·min) ②C

解析試題分析：（1）高溫下碳和水蒸氣反應(yīng)生成氫氣和CO，反應(yīng)的化學方程式是C＋H2O(g) CO＋H2；反應(yīng)中碳的化合價從0價升高到＋2價，轉(zhuǎn)移2個電子。因此轉(zhuǎn)移6mol電子時，消耗碳單質(zhì)的質(zhì)量是：12g/mol×3mol＝36g。在反應(yīng)CH4＋H2O(g) 高溫催化劑CO＋3H2中碳的化合價從－4價升高到＋2價，轉(zhuǎn)移6個電子。因此轉(zhuǎn)移6mol電子時消耗甲烷的質(zhì)量是16g，所以以上兩種方法轉(zhuǎn)移6mol電子時，C和CH4的質(zhì)量之比是36:16＝9:4。
（2）根據(jù)圖像可知，第一步反應(yīng)中反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量，因此是放熱反應(yīng)，反應(yīng)的熱化學方程式是2NH3（g）+CO2（g）＝H2NCOONH4（l，氨基甲酸銨）  △H1＝－272KJ/mol；第二步反應(yīng)中，反應(yīng)物的總能量低于生成物的總能量，因此反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，反應(yīng)的化學方程式是H2NCOONH4（l）＝H2O（l）+ CO(NH2)2（s） △H2＝＋138KJ/mol。根據(jù)蓋斯定律可知，兩個過程相加即得到NH3（g）與CO2（g）反應(yīng)生成尿素的熱化學方程式，即為2NH3（g）+CO2（g）＝H2O（l）+ CO(NH2)2（s）  △H＝－272KJ/mol＋138KJ/mol＝－134kJ/mol。
（3）①化學平衡常數(shù)是在一定條件下，當可逆反應(yīng)達到平衡狀態(tài)時，生成物濃度的冪之積和反應(yīng)物濃度的冪之積的比值，所以根據(jù)反應(yīng)Fe（s）+CO2（g）＝FeO（s）+CO（g）可知，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝。由表中數(shù)據(jù)可知，對于反應(yīng)①，溫度越高平衡常數(shù)越大，說明升高溫度平衡向正反應(yīng)方向移動。由于升高溫度平衡向吸熱反應(yīng)方向進行，故a＞0。令平衡時參加反應(yīng)的二氧化碳的物質(zhì)的量濃度為xmol，則：
Fe（s）+CO2（g）＝FeO（s）+CO（g）
起始濃度（mol/L）         2                  0
轉(zhuǎn)化量（mol/L）           x                  x
平衡量（mol/L）         2－x                 x
所以根據(jù)平衡常數(shù)的表達式可知＝1，解得x＝1，所以二氧化碳的轉(zhuǎn)化率為×100%＝50%。其中CO表示的平均速率v（CO）＝＝0.2mol/（L?min）。
②A、反應(yīng)前后體積不變，縮小反應(yīng)器容積，壓強增大，化學平衡不移動，故A錯誤；
B、鐵是固體，增加Fe的物質(zhì)的量，不會引起化學平衡的移動，故B錯誤；
C、正方應(yīng)是吸熱反應(yīng)，升高溫度到900℃，化學平衡正向移動，故C正確；
D、催化劑只能改變反應(yīng)速率，不能改變平衡狀態(tài)，所以使用合適的催化劑，不會引起化學平衡的移動，故D錯誤，答案選C。
考點：考查氧化還原反應(yīng)方程式的書寫和計算；熱化學方程式的書寫；化學平衡常數(shù)的有關(guān)應(yīng)用和計算；外界條件對平衡狀態(tài)的影響等

練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目：高中化學 來源： 題型：填空題

目前，消除氮氧化物污染有多種方法。
（1）用CH4催化還原氮氧化物可以消除氮氧化物的污染。已知：
①CH4(g)＋4NO2(g)＝4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－574 kJ·mol－1
②CH4(g)＋4NO(g)＝2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－1160 kJ·mol－1
③H2O(g)＝H2O(l) ΔH＝－44．0 kJ·mol－1
寫出CH4 (g)與NO2 (g)反應(yīng)生成N2 (g) ,CO2(g)和H2O(l)的熱化學方程 式_____________________
（2）用活性炭還原法處理氮氧化物。有關(guān)反應(yīng)為：C(s)＋2NO(g)N2(g)＋CO2(g)某研究小組向恒容密閉容器加入一定量的活性炭和NO，恒溫（T。C)條件下反應(yīng)，反應(yīng)進行到不同時間測得各物質(zhì)的濃度如下

①不能作為判斷反應(yīng)達到化學平衡狀態(tài)的依據(jù)   是_______
A．容器內(nèi)CO2的濃度保持不變
B．v正（N2）="2" v正（NO）
C．容器內(nèi)壓強保持不變  
D．混合氣體的密度保持不變
E．混合氣體的平均相對分子質(zhì)量保持不變
②在T。C時．該反應(yīng)的平衡常數(shù)為_______(保留兩位小數(shù))；
③在30  min,改變某一條件,反應(yīng)重新達到平衡,則改變的條件是_______
（3）科學家正在研究利用催化技術(shù)將超音速飛機尾氣中的NO和CO轉(zhuǎn)變成CO2和N2,其反應(yīng)為：
2CO＋2NON2＋2CO2 ΔH<0研究表明：在使用等質(zhì)量催化劑時，增大催化劑的比表面積可提高化學反應(yīng)速率．為了分別驗證溫度、催化劑的比表面積對化學反 應(yīng)速率的影響規(guī)律、某同學設(shè)計了三組實驗，部分實驗條件已經(jīng)填在下表中。
 
①上表中:a=_______,b=________,e=________
②請在給出的坐標圖中，畫出上表中實驗II和實驗III條件下混合氣體中NO濃度隨時間變化的趨勢曲線圖,并標明相應(yīng)的實驗編號
 

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科目：高中化學 來源： 題型：填空題

直接甲醇燃料電池（DNFC）被認為是21世紀電動汽車最佳候選動力源。

（1）101 kPa時，1 mol CH3OH完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物放出熱量726.51 kJ/mol，則甲醇燃燒的熱化學方程式為　　                        　　　 。
（2）甲醇質(zhì)子交換膜燃料電池中將甲醇蒸汽轉(zhuǎn)化為氫氣的兩種反應(yīng)原理是：
①CH3OH(g)+H2O(g)=CO2(g)+3H2(g) 　△H1="+49.0" kJ·mol-1
②CH3OH(g)+ O2(g)= CO2(g)+2H2(g)　△H2
已知H2(g)+O2(g)=H2O(g)　　△H ="-241.8" kJ·mol-1
則反應(yīng)②的△H2= 　　　　　　　　　　　　　kJ·mol-1。
（3）甲醇燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖如右。甲醇進入　 極（填“正”或“負”），正極發(fā)生的電極反應(yīng)式為　　　　　 　　　                  　　　　　。負極發(fā)生的電極反應(yīng)式為　　　　　 　                　　　　　　　。

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科目：高中化學 來源： 題型：問答題

（15分）
甲醇是一種可再生能源，具有廣泛的開發(fā)和應(yīng)用前景．請回答下列與甲醇有關(guān)的問題．
（1）甲醇分子是____分子（填“極性”或“非極性”）．
（2）工業(yè)上一般可采用如下反應(yīng)來合成甲醇：CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)△H=-86.6kJ/mol，在T℃時，往一個體積固定為1L的密閉容器中加入1mol CO和2mol H2：，反應(yīng)達到平衡時，容器內(nèi)的壓強是開始時的3/5．
①達到平衡時，CO的轉(zhuǎn)化率為         。
②下列選項能判斷該反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的依據(jù)的有____     。

A．B．CO的消耗速率等于CH3OH的生成速率
C．容器內(nèi)的壓強保持不變D．混合氣體的密度保持不變
E．混合氣體的顏色保持不變      F．混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不隨時間而變化
  （3）已知在常溫常壓下：

（4）由甲醇、氧氣和NaOH溶液構(gòu)成的新型手機電池，可使手機連續(xù)使用一個月才充一次電。
①該電池負極的電極反應(yīng)式為____
②若以該電池為電源，用石墨做電極電解200mL含有如下離子的溶液．

電解一段時間后，當兩極收集到相同體積（相同條件）的氣體時（忽略溶液體積的變化及電極產(chǎn)物可能存在的溶解現(xiàn)象）陽極上收集到氧氣的質(zhì)量為       。

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科目：高中化學 來源： 題型：問答題

SO2、NO、NO2、CO都是污染大氣的有害氣體，對其進行回收利用是節(jié)能減排的重要課題。
（1）上述四種氣體中直接排入空氣時會引起酸雨的有__________（填化學式）。
（2）已知：2SO2(g)+ O2(g)=2SO3(g)；△H=－196.6kJ/mol
O2(g)+2NO(g)=2NO2(g)；△H=－113.0kJ/mol
①反應(yīng)：NO2(g) +SO2(g)= SO3(g) +NO(g)的△H=_ kJ/mol。
②一定條件下，將NO2和SO2以體積比1：1置于恒溫恒容的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)： NO2(g) +SO2(g)SO3(g) +NO(g)，
下列不能說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的是_____（填字母）。
a．體系壓強保持不變
b．混合氣體的顏色保持不變
c．NO的物質(zhì)的量保持不變
d．每生成1molSO3的同時消耗1molNO2
（3）CO可用于合成甲醇，其反應(yīng)的化學方程式為CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)。在一容積可變的密閉容器中充有10molCO和20mol H2，在催化劑作用下發(fā)生反應(yīng)生成甲醇。CO的平衡轉(zhuǎn)化率（α）與溫度（T）、壓強（p）的關(guān)系如圖所示。

①上述合成甲醇的反應(yīng)為______（填“放熱”或“吸熱”）反應(yīng)。
②A、B、C三點的平衡常數(shù)KA、KB、KC的大小關(guān)系為___________。
③若達到平衡狀態(tài)A時，容器的體積為10L，則在平衡狀態(tài)B時容器的體積為_____L。
（4）某研究小組設(shè)計了如圖所示的甲醇燃料電池裝置。

①該電池工作時，OH-向______（填“a”或“b”）極移動。
②電池工作一段時間后，測得溶液的pH減小，則該電池總反應(yīng)的離子方程式為__________________。

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科目：高中化學 來源： 題型：計算題

碳和碳的化合物在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用非常廣泛，在提倡健康生活已成潮流的今天，“低碳生活”不再只是一種理想，更是一種值得期待的新的生活方式。
（1）將CO2與焦炭作用生成CO，CO可用于煉鐵等。
①已知：Fe2O3(s)＋3C(石墨)＝2Fe(s)＋3CO(g)  ΔH1＝ +489.0 kJ/mol
C(石墨)＋CO2(g)＝2CO(g)   ΔH2＝+172.5 kJ/mol
則CO還原Fe2O3的熱化學方程式為                                        ；
②氯化鈀（PdCl2）溶液常被應(yīng)用于檢測空氣中微量CO。PdCl2被還原成單質(zhì)，反應(yīng)的化學方程式為                                                ；
（2）將兩個石墨電極插入KOH溶液中，向兩極分別通入C3H8和O2構(gòu)成丙烷燃料電池。
①負極電極反應(yīng)式是：                                            ；
②某同學利用丙烷燃料電池設(shè)計了一種電解法制取Fe(OH)2的實驗裝置（如下圖所示），通電后，溶液中產(chǎn)生大量的白色沉淀，且較長時間不變色。下列說法中正確的是          （填序號）

A．電源中的a一定為正極，b一定為負極
B．可以用NaCl溶液作為電解液
C．A、B兩端都必須用鐵作電極
D．陰極發(fā)生的反應(yīng)是：2H+＋2e－＝H2↑
（3）將不同量的CO(g)和H2O(g)分別通入體積為2L的恒容密閉容器中，進行反應(yīng)：CO(g)＋H2O(g)  CO2(g)＋H2(g)，得到如下三組數(shù)據(jù)：

實驗組
溫度/℃
起始量/mol
平衡量/mol
達到平衡所需時間/min
H2O
CO
CO2
1
650
2
4
1.6
5
2
900
1
2
0.4
3
3
900
1
2
0.4
1
 
①該反應(yīng)的正反應(yīng)為          （填“吸”或“放”）熱反應(yīng)；
②實驗2中，平衡常數(shù)K＝          ；
③實驗3跟實驗2相比，改變的條件可能是                （答一種情況即可）；
（4）將2.4g碳在足量氧氣中燃燒，所得氣體通入100mL 3.0mol/L的氫氧化鈉溶液中，完全吸收后，溶液中所含離子的物質(zhì)的量濃度由大到小的順序                   。

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科目：高中化學 來源： 題型：計算題

為減小CO2對環(huán)境的影響，在限制其排放量的同時，應(yīng)加強對CO2創(chuàng)新利用的研究。
（1）①把含有較高濃度CO2的空氣通入飽和K2CO3溶液。②在①的吸收液中通高溫水蒸氣得到高濃度的CO2氣體。寫出②中反應(yīng)的化學方程式__________________________。
（2）如將CO2與H2以1:3的體積比混合。
①適當條件下合成某烴和水，該烴是      （填序號）。

A．烷烴 B．烯烴 C．炔烴 D．苯的同系物
②適當條件下合成燃料甲醇和水。在體積為2L的密閉容器中，充入 2 mol CO2和6 mol H2，一定條件下發(fā)生反應(yīng)：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H=－49.0 kJ/mol。測得CO2(g)和CH3OH(g)的濃度隨時間變化如圖所示。

從反應(yīng)開始到平衡，v(H2)=     ；氫氣的轉(zhuǎn)化率=      ；能使平衡體系中n(CH3OH)增大的措施有__________________________________________________。
（3）如將CO2與H2以1:4的體積比混合，在適當?shù)臈l件下可制得CH4。已知：
CH4 (g) +2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)  △H1="―890.3" kJ/mol
H2(g) + 1/2O2(g)=H2O(l)   △H2=－285.8 kJ/mol
則CO2(g)與H2(g)反應(yīng)生成CH4(g)與液態(tài)水的熱化學方程式是____________________。
（4）某同學用沉淀法測定含有較高濃度CO2的空氣中CO2的含量，經(jīng)查得一些物質(zhì)在20℃的數(shù)據(jù)如下表。
溶解度（S）/g
溶度積（Ksp）
Ca(OH)2
Ba(OH)2
CaCO3
BaCO3
0.16
3.89
2.9×10－9
2.6×10－9
 
（說明：Ksp越小，表示該物質(zhì)在水溶液中越易沉淀）
吸收CO2最合適的試劑是         (填“Ca(OH)2”或“Ba(OH)2”)溶液，實驗時除需要測定工業(yè)廢氣的體積（折算成標準狀況）外，還需要測定                       。

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科目：高中化學 來源： 題型：計算題

除去雜質(zhì)后的水煤氣主要含H2、CO，是理想的合成甲醇的原料氣。
（1）生產(chǎn)水煤氣過程中有以下反應(yīng)：①C(s)+CO2(g)2CO(g)  △H1；
②CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)  △H2；③C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)  △H3；
上述反應(yīng)△H3與△H1、△H2之間的關(guān)系為                       。
（2）將CH4轉(zhuǎn)化成CO，工業(yè)上常采用催化轉(zhuǎn)化技術(shù)，其反應(yīng)原理為：2CH4(g)＋3O2(g)4CO(g)＋4H2O(g)   △H=－1038kJ/mol。工業(yè)上要選擇合適的催化劑，分別對X、Y、Z三種催化劑進行如下實驗（其他條件相同）：
①X在750℃時催化效率最高，能使正反應(yīng)速率加快約3×105倍；
②Y在600℃時催化效率最高，能使正反應(yīng)速率加快約3×105倍；
③Z在440℃時催化效率最高，能使逆反應(yīng)速率加快約1×106倍；
根據(jù)上述信息，你認為在生產(chǎn)中應(yīng)該選擇的適宜催化劑是      （填“X”或“Y”或“Z”），選擇的理由是                                                      ；
（3）請在答題卡中，畫出（2）中反應(yīng)在有催化劑與無催化劑兩種情況下反應(yīng)過程中體系能量變化示意圖，并進行必要標注。
（4）合成氣合成甲醇的主要反應(yīng)是：2H2(g)+CO(g)CH3OH(g) △H=－90.8kJ·mol－1，T℃下此反應(yīng)的平衡常數(shù)為160。
此溫度下，在密閉容器中開始只加入CO、H2，反應(yīng)10min后測得各組分的濃度如下：

物質(zhì)
H2
CO
CH3OH
濃度/（mol·L－1）
0.20
0.10
0.40
 
①該時間段內(nèi)平均反應(yīng)速率v(H2)=                       。
②比較此時正、逆反應(yīng)速率的大�。簐(正)      v (逆)（填“＞”、“＜”或“＝”）
（5）生產(chǎn)過程中，合成氣要進行循環(huán)，其目的是                                 。

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科目：高中化學 來源： 題型：單選題

一定條件下，反應(yīng)2AB(g)  A2(g)＋B2(g)達到平衡狀態(tài)的標志是
A．單位時間內(nèi)生成n molA2的同時消耗n molB2  
B．容器內(nèi)， AB、A2、B2三種氣體共存
C．AB的消耗速率等于A2的消耗速率       
D．容器中各組分的體積分數(shù)不隨時間變化

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同步練習冊答案