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  • 1． 德国化学家哈伯从1902年开始研究由氮气和氢气直接合成氨．合成氨是人类科学技术上的一项重大突破，其反应原理为：N2（g）+3H2（g）⇌2NH3（g）△H=﹣92.4kJ•mol﹣1

    一种利用天然气合成氨的简易流程如下：

    天然气先经脱硫，然后通过两次转化，再经过二氧化碳脱除等工序，得到氮氢混合气，进入氨合成塔，制得产品氨．
    根据化学平衡移动原理，为提高合成氨的生产效率，选择氨合成塔中适宜的生产条件是．
    CH4与水蒸气制氢气的反应为CH4（g）+H2O （g）⇌CO （g）+3H2（g），在2L的密闭容器中，将物质的量各1mol的CH4和H2O （g）混合反应，CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如下图所示：

    ①该反应的△H0（填＞、＜）．

    ②图中压强P1P2（填＞、＜）．

    ③200℃时该反应的平衡常数K=（保留一位小数）．

    NH3经过催化氧化生成NO，以NO为原料通过电解的方法可以制备NH4NO3 ， 其总反应是8NO+7H2O  3NH4NO3+2HNO3 ， 试写出以惰性材料作电极的阴极反应式：；阳极反应式：；电解过程中需要补充一种物质才能使电解产物全部转化为NH4NO3 ， 该物质是．
    难度： 中等 题型:常考题 来源：化学平衡的计算f 40
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  • 2． 碳的氧化物在工业上有着广泛的应用，如CO和H2可以合成甲醇，CO2和NH3可以合成尿素．
    Ⅰ．若在20L的密闭容器中按物质的量之比1：2充入CO和H2 ， 发生反应：CO（g）+2H2（g）⇌CH3OH（g）．测得平衡时CO的转化率随温度及压强的变化如图1所示．p2、195℃时，n（H2）随时间的变化如表所示．

    t/min

    0

    1

    3

    5

    n（H2）/mol

    8

    5

    4

    4

    p2、195℃时，0～1min内，v（H2）=mol•L﹣1•min﹣1 ．

    你认为p1p2；p2、195℃时，B点，v（正）v（逆）（填“＜”“＞”或“=”）．
    p2、195℃时，该反应的化学平衡常数为．
    Ⅱ．NH3（g）与CO2（g）经过两步反应生成尿素，两步反应的能量变化示意图如图2：

    NH3（g）与CO2（g）反应生成尿素的热化学方程式为．

    工业上合成尿素时，既能加快反应速率，又能提高原料利用率的措施有       （填序号）．
    难度： 中等 题型:常考题 来源：化学平衡的计算f 40
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  • 3． 根据问题填空：
    已知反应 2HI（g）⇌H2（g）+I2（g）的△H=+11kJ/mol，1mol H2（g）、1mol I2（g）分子中化学键断裂时分别需要吸收436kJ、151kJ的能量，则1mol HI（g）分子中化学键断裂时需吸收的能量为kJ．
    Bodensteins 研究了下列反应：2HI（g）⇌H2（g）+I2（g）在 716K 时，气体混合物中碘化氢的物质的量分数 x（HI）与反应时间 t 的关系如表：

    t/min

    0

    20

    40

    60

    80

    120

    x（HI）

    1

    0.91

    0.85

    0.815

    0.795

    0.784

    x（HI）

    0

    0.60

    0.73

    0.773

    0.780

    0.784

    ①根据上述实验结果，该反应的平衡常数K的计算式为．

    ②上述反应中，正反应速率为v正=k正x2（HI），逆反应速率为v逆=k逆x（H2）x（I2），其中k正、k逆为速率常数，则k逆为（以K和k正表示）．若 k正=0.0027min﹣1 ， 在 t=40min 时，v正= min﹣1 ．

    ③由上述实验数据计算得到v正～x（HI）和 v逆～x（H2）的关系如图所示．当升高到某一温度时，反应重新达到平衡，相应的点依次为（填字母）和

    （填字母）．
    难度： 中等 题型:常考题 来源：化学平衡的计算e 40
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  • 4． 工业上采用乙苯与CO2脱氢生产重要化工原料苯乙烯的反应：

    +CO2（g）⇌ +CO（g）+H2O（l）△H

    其中乙苯在CO2气氛中的反应可分两步进行：

    A． ⇌ +H2（g）△H1=﹣125kJ/mol

    B．H2（g）+CO2（g）⇌CO（g）+H2O（l）△H2=﹣85kJ/mol
    上述乙苯与CO2反应的反应热△H=．
    下列叙述不能说明乙苯与CO2反应已达到平衡状态的是．

    a．恒温恒压时气体密度不变               b．C（CO2）=C（CO）

    c．消耗1molCO2同时生成 1molH2O          d．CO2的体积分数保持不变

    在3L密闭容器内，乙苯与CO2发生反应．在三种不同的条件下进行实验，乙苯、CO2的起始浓度均分别为1mol/L和3mol/L，其中实验I在T1 ． C、P1 Pa下，而实验II、III分别改变了某一个实验条件（假设均不影响物质的状态），乙苯的浓度随时间的变化如图1所示．

    ①实验I乙苯在0﹣50min时的反应速率为．

    ②实验Ⅱ可能改变条件的是．

    ③图2是实验I中苯乙烯体积分数V%随时间t的变化曲线，请在图2中补画实验Ⅲ中苯乙烯体积分数V%随时间t的变化曲线．

    实验I达到平衡后，在该温度下，向该容器中再通入乙苯和CO2各1mol，重新达到平衡时，乙苯的转化率将（填“增大”、“减小”或“不变”），此时平衡常数为．
    难度： 中等 题型:常考题 来源：化学平衡的计算g 40
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  • 5． 甲醇作为基本的有机化工产品和环保动力燃料具有广阔的应用前景，CO2 加氢合成甲醇是合理利用CO2的有效途径．由CO2制备甲醇过程可能涉及反应如下：

    反应Ⅰ：CO2（g）+H2（g）⇌CO （g）+H2O（g）△H1=+41.19kJ•mol﹣1

    反应Ⅱ：CO（g）+2H2（g）⇌CH3OH（g）△H2

    反应Ⅲ：CO2（g）+3H2（g）⇌CH3OH（g）+H2O（g）△H3=﹣49.58kJ•mol﹣1

    回答下列问题：
    反应Ⅲ的△S（填“＜”、“=”或“＞”）0；反应Ⅱ的△H2=．
    在恒压密闭容器中，充入一定量的H2和CO2（假定仅发生反应Ⅲ），实验测得反应物在不同温度下，反应体系中CO2的平衡转化率与压强的关系曲线如图1所示．

    ①反应过程中，不能判断反应Ⅲ已达到平衡状态的标志是

    A．断裂3molH﹣H键，同时断裂2molH﹣O键      B．CH3OH的浓度不再改变

    C．容器中气体的平均摩尔质量不变            D．容器中气体的压强不变

    ②比较T1与T2的大小关系：T1T2（填“＜”、“=”或“＞”），理由是：．

    ③在T1和P6的条件下，往密闭容器中充入3mol H2和1mol CO2 ， 该反应在第5min时达到平衡，此时容器的体积为1.8L；则该反应在此温度下的平衡常数为．

    a．若此条件下反应至3min时刻，改变条件并于A点处达到平衡，CH3OH的浓度随反应时间的变化趋势如图2所示（3～4min的浓度变化未表示出来）；则改变的条件为．

    b．若温度不变，压强恒定在P8的条件下重新达到平衡时，容器的体积变为L．
    难度： 中等 题型:常考题 来源：化学平衡的计算g 40
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  • 6． 以煤为原料，经过化学加工使煤转化为气体、液体、固体燃料以及各种化工产品的工业叫煤化工．
    将水蒸气通过红热的碳即可产生水煤气．反应为：C（s）+H2O（g）⇌CO（g）+H2（g）△H=+131.3kJ/mol

    ①该反应在高温下能自发进行的原因是

    ②一定温度下，在一个容积可变的密闭容器中，发生上述反应，下列能判断该反应达到化学平衡状态的是（填字母，下同）．

    A．容器中的压强不变 B．1mol H﹣H 键断裂的同时断裂2mol H﹣O 键

    C．V （CO）=V （H2）D．密闭容器的容积不再改变

    E．消耗1mol 水的同时生成1mol H2  F．容器的密度不变

    ③该反应的平衡常数的表达式K=．

    水煤气再进一步反应可制取氢气．反应为H2O（g）+CO（g）⇌H2（g）+CO2（g），某温度下该反应的逆反应平衡常数K= ．该温度下在甲、乙、丙三个恒容密闭容器中，只投入H2（g）和CO2（g），其起始浓度如下表所示．下列判断不正确的是      ．

    起始 浓度

     甲

     乙

     丙

     c（H2）/mol/L

     0.010

     0.020

     0.020

     c（CO2）/mol/L

     0.010

     0.010

     0.020

    目前工业上有一种方法是用CO2来生产甲醇．一定条件下发生反应：CO2（g）+3H2（g）⇌CH3OH（g）+H2O（g），如图表示该反应进行过程中能量（单位为kJ•mol﹣1）的变化．在体积为1L 的恒容密闭容器中，充入1mol CO2和3mol H2 ， 下列措施中能使c （CH3OH）减小的是      ．
    难度： 中等 题型:常考题 来源：化学平衡的计算g 40
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  • 7． 甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景．
    工业上一般采用下列两种反应合成甲醇：

    反应Ⅰ：CO（g）+2H2（g）⇌CH3OH（g）△H 1

    反应Ⅱ：CO2（g）+3H2（g）⇌CH3OH（g）+H2O（g）△H 2

    ①表所列数据是反应Ⅰ在不同温度下的化学平衡常数（K）．

    温度

    250℃

    300℃

    350℃

    K

    2.041

    0.270

    0.012

    由表中数据判断△H10 （填“＞”、“=”或“＜”）．

    ②某温度下，将2molCO和6molH2充入2L的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得c（CO）=0.2mol/L，则CO的转化率为，此时的温度为（从上表中选择）．

    已知在常温常压下：

    ①2CH3OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+4H2O（g）△H1=﹣1275.6kJ/mol

    ②2CO （g）+O2（g）=2CO2（g）△H2=﹣566.0kJ/mol

    ③H2O（g）=H2O（l）△H3=﹣44.0kJ/mol

    写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式：

    某实验小组依据甲醇燃烧的反应原理，设计如图所示的电池装置：

    ①该电池正极的电极反应为

    ②该电池总反应的离子方程式为

    ③工作一段时间后，测得溶液的pH（填“增大”、“减小”或“不变”）．
    难度： 中等 题型:常考题 来源：化学平衡的计算g 40
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  • 8． 甲醇是有机化工原料和优质燃料，主要应用于精细化工、塑料等领域，也是农药、医药的重要原料之一．回答下列问题：
    工业上可用CO2 和H2反应合成甲醇．已知25℃、101kPa 下：

    H2（g）+ O2（g）═H2O（g）△H1=﹣242kJ/mol

    CH3OH（g）+ O2（g）═CO2（g）+2H2O（g）△H2=﹣676kJ/mol

    ①写出CO2与H2反应生成CH3OH（g）与H2O（g）的热化学方程式．下列表示该反应的能量变化的示意图中正确的是（填字母代号）．

    ②合成甲醇所需的H2可由下列反应制取：H2O（g）+CO（g）⇌H2（g）+CO2（g）．某温度下该反应的平衡常数K=1．若起始时c（CO）=1mol/L，c（H2O）=2mol/L，则达到平衡时H2O的转化率为．

    CO和H2反应也能合成甲醇：CO（g）+2H2（g）⇌CH2OH（g）△H=﹣90.1kJ/mol．在250℃下，将一定量的CO和H2投入10L的恒容密闭容器中，各物质的浓度（mol/L）变化如表所示（前6min没有改变条件）：

    2min

    4min

    6min

    8min

    …

    CO

    0.07

    0.06

    0.06

    0.05

    …

    H2

    x

    0.12

    0.12

    0.2

    …

    CH3OH

    0.03

    0.04

    0.04

    0.05

    …

    ①x=，250℃时该反应的平衡常数K=．

    ②若6～8min时只改变了一个条件，则改变的条件是，第8min时，该反应是否达到平衡状态？（填“是”或“不是”）．

    甲醇在原电池上的使用，提高了燃料的利用效率，达到节能减排的目的．若用熔融的Na2CO3使作电解质、氧气作助燃剂组成的燃料电池，写出负极的电极反应式：．
    难度： 中等 题型:常考题 来源：化学平衡的计算g 40
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  • 9． 甲醇燃料分为甲醇汽油和甲醇柴油，工业合成甲醇的方法很多．
    一定条件下发生反应：

    CO2（g）+3H2（g）═CH3OH（g）+H2O（g）△H1

    2CO（g）+O2（g）═2CO2（g）△H2

    2H2（g）+O2（g）═2H2O（g）△H3

    则CO（g）+2H2（g）⇌CH3OH（g）的△H═．

    在容积为2L的密闭容器中进行反应：CO（g）+2H2（g）⇌CH3OH（g），其他条件不变，在300℃和500℃时，物质的量n（CH3OH）与反应时间t的变化曲线如图1所示，该反应的△H0 （填＞、＜或=）．

    若要提高甲醇的产率，可采取的措施有（填字母）     
    CH4和H2O在催化剂表面发生反应CH4+H2O⇌CO+3H2 ， T℃时，向1L密闭容器中投入1mol CH4和1mol H2O（g），5小时后测得反应体系达到平衡状态，此时CH4的转化率为50%，计算该温度下上述反应的化学平衡常数（结果保留小数点后两位数字）
    以甲醇为燃料的新型电池，其成本大大低于以氢为燃料的传统燃料电池，目前得到广泛的研究，图2是目前研究较多的一类固体氧化物燃料电池工作原理示意图，B极的电极反应式为

    25℃时，草酸钙的Ksp=4.0×10﹣8 ， 碳酸钙的Ksp=2.5×10﹣9 ． 向10ml碳酸钙的饱和溶液中逐滴加入8.0×10﹣4mol•L﹣1的草酸钾溶液10ml，能否产生沉淀（填“能”或“否”）．
    难度： 中等 题型:常考题 来源：化学平衡的计算g 40
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  • 10． 科学研究表明，当前应用最广泛的化石燃料到本世纪中叶将枯竭，解决此危机的唯一途径是实现燃料和燃烧产物之间的良性循环（图1）：

    一种常用的方法是在230℃、有催化剂条件下将CO2和H2转化为甲醇蒸汽和水蒸气．图2是生成1mol CH3OH时的能量变化示意图．

    已知破坏1mol不同共价键的能量（kJ）分别是：

    C﹣H

    C﹣O

    C=O

    H﹣H

    H﹣O

    413.4

    351

    745

    436

    462.8

    已知E2=189.8kJ•mol﹣1 ， 则E1=kJ•mol﹣1 ．

    将不同量的CO（g）和H2O（g）分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中进行如下反应：

    CO（g）+H2O（g）⇌CO2（g）+H2（g），得到如下三组数据：

    实验

    温度/℃

    起始量

    达到平衡

    CO/mol

    H2O/mol

    H2/mol

    CO转化率

    所需时间/min

    ①

    650

    4

    2

    1.6

    6

    ②

    900

    2

    1

     

      

    3

    ③

    900

    a

    b

    c

     

    t

    ①该反应的正反应为（填“放热”或“吸热”）．

    ②实验2条件下的平衡常数K=．

    ③实验3中，若平衡时H2O的转化率为 ，则a/b=．

    ④实验4，若900℃时，在容器中加入CO、H2O、CO2、H2各1mol，则此时反应（填“向正反应方向进行”，“向逆反应方向进行”，“达到平衡状态”）．

    捕捉CO2可以利用Na2CO3溶液．先用Na2CO3溶液吸收CO2生成NaHCO3 ， 然后使NaHCO3分解，Na2CO3可以进行循环使用．将100mL 0.1mol/LNa2CO3的溶液中通入112mL（已换算为标准状况）的CO2 ， 溶液中没有晶体析出，则：

    ①反应后溶液中的各离子浓度由大到小的顺序是．

    ②反应后的溶液可以作“缓冲液”（当往溶液中加入一定量的酸和碱时，有阻碍溶液pH变化的作用），请解释其原理．
    难度： 中等 题型:常考题 来源：化学平衡的计算g 40
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