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易错题 20 化学反应原理的综合应用
1．“废气”的综合处理与应用技术是科研人员的重要研究课题，CO、SO 、NO 是重要的大气污染气体。
2 2
（1）捕集处理后的CO是制取新型能源二甲醚（CHOCH ）的原料，已知：①CO（g）+H O（g） CO（g）
3 3 2 2
+H（
2
g），△H
1
=-41.0kJ•mol-1，②CO（
2
g）+3H（
2
g）⇌CH
3
OH（g）+H
2
O（g）△H
2
=-49.0kJ•mol-1，③CH
3
OCH（
2
g）
+H O（g） 2CHOH（g）△H=+23.5kJ•mol-1，则反应2CO（g）+4H（g） CHOCH（g）+H O（g）的
2 3 3 2 3 2 2
△H=______。
（2）采用NaClO 溶液作为吸收剂可对烟气进行脱硝。323K下，向足量碱性NaClO 溶液中通入含NO的烟气，
2 2
充分反应后，溶液中离子浓度的分析结果如下表，依据表中数据，写出NaClO 溶液脱硝过程中发生的总反应
2
的离子方程式：______。
离子 NO - NO - Cl-
3 2
c/（mol•L-1） 2.0×10-4 1.0×10-4 1.75×10-4
（3）已知973K时，SO 与NO 反应生成SO 和NO，混合气体经冷凝分离出的SO 可用于制备硫酸。
2 2 3 3
①973K时测得：NO（
2
g） NO（g）+1/2O（
2
g）K
1
=0.018；SO（
2
g）1/2+O（
2
g）⇌SO（
3
g）K
3
=20．则反应SO
2
（g）+NO（g） O（g）+NO（g）的K=______。
2 3 3
②973K时，向体积为1L的恒容密闭容器中充入SO 、NO 各aml，平衡时SO 的转化率为______。
2 2 2
③恒压下SO 的分压p（SO ）随温度的变化如图所示。当温度升高时，SO（g）+NO（g） SO（g）+NO
2 2 2 2 2
（g）的化学平衡常数______（填“增大”或”减小”），判断理由是______。
（4）用纳米铁可去除污水中的NO -，反应的离子方程式为4Fe+NO-+10H+=4Fe2++NH++3H O；相同温度下，纳
3 3 4 2
米铁粉去除不同水样中的NO -的速率有较大差异，下表中Ⅰ和Ⅱ产生差异的原因可能是______；Ⅱ中0～
3
20mim内用NO -表示的平均反应速率为______mol•L-1•min-1。
3
反应时间/min 0 10 20 30 40
Ⅰ c（NO -）/10-4mol•L-1 8 3.2 1.6 0.8 0.64
3
Ⅱ c（NO -）/10-4mol•L-1（含少量Cu2+） 8 0.48 0.32 0.32 0.32
3
2．NO 与SO 能发生反应:NO+SO SO +NO，某研究小组对此进行相关实验探究。
2 2 2 2 3
(1)已知:2NO(g)+O (g) 2NO (g) ΔH=-113.0 kJ·mol-1
2 2
2SO (g)+O(g) 2SO (g) ΔH=-196.6 kJ·mol-1
2 2 3
则NO (g)+SO(g) SO (g)+NO(g) ΔH=______。
2 2 3(2)实验中，尾气可以用碱溶液吸收。NaOH溶液吸收NO 时，发生的反应为2NO +2OH- N +N +H O，
2 2 2
反应中形成的化学键是____(填化学键的类型)；用NaOH溶液吸收少量SO 的离子方程式为_________。
2
(3)在固定体积的密闭容器中，使用某种催化剂，改变原料气配比[n(NO ):n(SO )]进行多组实验(各次实验的
0 2 0 2
温度可能相同，也可能不同)，测定NO 的平衡转化率[α(NO )]。部分实验结果如图所示:
2 2
①当容器内____(填标号)不再随时间的变化而改变时，可以判断反应达到了化学平衡状态。
a.气体的压强 b.气体的平均摩尔质量
c.气体的密度 d.NO 的体积分数
2
②如果要将图中C点的平衡状态改变为B点的平衡状态，应采取的措施是___________。
③若A点对应实验中，SO (g)的起始浓度为c mol·L-1，经过t min达到平衡状态，该时段化学反应速率
2 0
v(NO )=____mol·L-1·min-1。
2
④图中C、D两点对应的实验温度分别为T 和T ，通过计算判断:T ____(填“>”、“=”或“<”)T 。
C D C D
3．硒(Se)是第四周期ⅥA族元素，是人体内不可或缺的微量元素，其氢化物HSe是制备新型光伏太阳能电池、
2
半导体材料和金属硒化物的基础原料。
（1）已知：①2HSe(g)+O(g) 2Se(s)+2H O(l) ΔH =a kJ·mol−1
2 2 2 1
②2H(g)+O(g) 2HO(l) ΔH =b kJ·mol−1
2 2 2 2
反应H(g)+Se(s) HSe(g)的反应热ΔH=___________kJ·mol−1(用含a、b的代数式表示)。
2 2 3
（2）T℃时，向一恒容密闭容器中加入3molH 和lmolSe，发生反应H(g)+Se(s) HSe(g)。
2 2 2
①下列情况可判断反应达到平衡状态的是___________（填字母）。
a．气体的密度不变 b．v(H )=v(HSe)
2 2
c．气体的压强不变 d．气体的平均摩尔质量不变
②当反应达到平衡后，将平衡混合气体通入气体液化分离器使HSe气体转化为液体HSe，并将分离出的H
2 2 2再次通入发生反应的密闭容器中继续与Se反应时，Se的转化率会提高。请用化学平衡理论解释
_________________________________。
③以5小时内得到的HSe为产量指标，且温度、压强对HSe产率的影响如下图所示：
2 2
则制备HSe的最佳温度和压强为______________________。
2
（3）已知常温下HSe的电离平衡常数K=1.3×10−4，K=5.0×10−11，则NaHSe溶液呈___________(填“酸性”
2 1 2
或“碱性”)，该溶液中的物料守恒关系式为____________________。
（4）用电化学方法制备HSe的实验装置如下图所示：
2
写出Pt电极上发生反应的电极反应式：_________________________________。
（5）HSe在一定条件下可以制备CuSe，已知常温时CuSe的K =7.9×10−49，CuS的K =1.3×10−36，则反应
2 sp sp
CuS(s)+Se2−(aq) CuSe(s)+S2−(aq)的化学平衡常数K=________（保留2位有效数字）。
4．羰基硫(COS)与氢气或与水在催化剂作用下的反应如下：
Ⅰ．COS(g)+H (g) HS(g)+CO(g) H=-17kJ/mol；
2 2 1
Ⅱ．COS(g)+H 2 O(g) H 2 S(g)+CO 2 (g) △ H 2 =-35kJ/mol。
回答下列问题： △
(1)两个反应在热力学上趋势均不大，其原因是：________________。
(2)反应CO(g)+HO(g) H(g)+CO (g)的△H=_______。
2 2 2
(3)羰基硫、氢气、水蒸气共混体系初始投料比不变，提高羰基硫与水蒸气反应的选择性的关键因素是______。
(4)在充有催化剂的恒压密闭容器中只进行反应Ⅰ设起始充入的n(H )：n(COS)=m，相同时间内测得COS转
2
化率与m和温度(T)的关系如图所示：①m______m(填“ ”、“ ”或“ ” 。
1 2
②温度高于T，COS转化率减小的可能原因为：i有副应发生；ii______；iii______。
0
(5)在充有催化剂的恒压密闭容器中进行反应Ⅱ.COS(g)与HO(g)投料比分别为1：3和1：1，反应物的总物质
2
的量相同时，COS(g)的平衡转化率与温度的关系曲线如图所示：
①M点对应的平衡常数______Q点 填“ ”、“ ”或“ ” ；
②M点对应的平衡混合气中COS(g)物质的量分数为______；
③M点和Q点对应的平衡混合气体的总物质的量之比为______。
5．氮的氧化物既是空气的重要污染物，同时也是重要的化工原料。
（1）某化学课外小组查阅资料后得知2NO(g)+O (g) 2NO (g)的反应历程分两步：
2 2
①2NO(g) NO(g)（快） ΔH<0
2 2 1
②NO(g)+O(g) 2NO (g)（慢） ΔH<0
2 2 2 2 2
反应2NO(g)+O (g) 2NO (g)的ΔH=__________（用含ΔH 和ΔH 的式子表示）。决定2NO(g)+O (g) 2NO (g)
2 2 1 2 2 2
的反应速率的是反应②，则反应①的活化能E，与反应②的活化能E 的大小关系为E________（填“>”“<”
1 2 1
或“=”）E。
2
（2）在373K时，向体积为2L的恒容真空容器中通入0.40molNO ，发生反应：2NO (g) NO(g)
2 2 2 4
ΔH=−57.0kJ·mol−1。测得NO 的体积分数[φ(NO )]与反应时间(t)的关系如下表：
2 2
t/min 0 20 40 60 80
φ(NO ) 1.0 0.75 0.52 0.40 0.40
2
①0～20min内，v(N O)=________mol·L−1·min−1。
2 4
②上述反应中，v (NO )=k ·c2(NO )，v (N O)=k ·c(N O)，其中k、k 为速率常数，则373K时，k、k 的数学
正 2 1 2 逆 2 4 2 2 4 1 2 1 2关系式为__________。改变温度至T 时k=k，则T_____373K（填“>”“<”或“=”）。
1 1 2 1
（3）NH 催化还原氮氧化物是目前应用广泛的烟气脱硝技术。已知：6NO (g)+8NH (g) 7N(g)+12HO(l) ΔH，
3 2 3 2 2
向容积为2L的恒容密闭容器中，充入NO 和NH 的混合气体0.14mol充分反应。不同投料比时，NO 的平衡
2 3 2
转化率与温度的关系如下图中曲线所示[投料比=n(NO)/n(NH )]。
2 3
①ΔH_____0（填“>”“<”或“=”）。
②x_____3∶4（填“>”“<”或“=”）。
③400 K时，反应的平衡常数为_____（填计算式即可）。
④投料比为3∶4时，Q点v (NH )_____（填“>”“<”或“=”）P点v (NH )。
逆 3 逆 3
6．火力发电厂释放出大量的氮氧化物(NO)、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
x
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NO: CH (g)+4NO(g) 4NO(g)+CO (g)+2HO(g) ΔH=-574 kJ·mol-1
x 4 2 2 2 1
CH(g)+4NO(g) 2N (g)+CO (g)+2HO(g) ΔH=-1 160 kJ·mol-1
4 2 2 2 2
甲烷直接将NO 还原为N 的热化学方程式为_____________________________。
2 2
(2)脱碳。将CO 转化为甲醇的热化学方程式为:CO (g)+3H(g) CHOH(g)+H O(g) ΔH。
2 2 2 3 2 3
①取五份等体积的CO 和H 的混合气体(物质的量之比均为1∶3)，分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭
2 2
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φ(CHOH)与反应温度T的关系曲线如图所示，
3
则上述CO 转化为甲醇的反应的ΔH_____(填“>”、“<”或“=”)0。
2 3
②在一个恒温恒容密闭容器中充入1 mol CO 和3 mol H ，进行上述反应。测得CO 和CHOH(g)的浓度随时
2 2 2 3
间变化如图所示。试回答:0~10 min内，氢气的平均反应速率为_____mol·L-1·min-1；该温度下，反应的平衡常数的值为_____(结
果保留一位小数)；第10 min后，向该容器中再充入1 mol CO 和3 mol H ，则再次达到平衡时CHOH(g)的体
2 2 3
积分数_____(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(3)脱硫。
①有学者想利用如图所示装置用原电池原理将SO 转化为重要的化工原料，A、B是惰性电极。则导线中电子
2
移动方向为_____(用“A→C”或“C→A”表示)，A极的电极反应式为_____________。
②某种脱硫工艺中将废气处理后，与一定量的氨气、空气反应，生成的硫酸铵和硝酸铵的混合物可作为化肥。
硫酸铵和硝酸铵的水溶液pH<7，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(N )+c(OH-)。(填“>”、“=”
或“<”)
7．NO (主要指NO和NO )是大气主要污染物之一。有效去除大气中的NO 是环境保护的重要课题。
x 2 x
(1)已知：N(g)+O(g)=2NO(g) H=+180.5kJ•mol﹣l
2 2
C(s)+O
2
(g)=CO
2
(g) H=﹣△393.5kJ•mol﹣l
2C(s)+O 2 (g)=2CO(g) △ H=﹣221kJ•mol﹣l
若某反应的平衡常数表达△式为K=c(N
2
).c2(CO
2
)/[c2(NO)c2(CO)]，请写出此反应的热化学方程式
______________________________________________________________。
(2)用稀硝酸吸收NO ，得到HNO 和HNO 的混合溶液，电解该混合溶液可获得较浓的硝酸。写出电解时阳极
x 3 2
的电极反应式：____________________________________。
(3)NO 用氨水吸收能生成NH NO ，25℃时，将amolNH NO 溶于水配成bL溶液，溶液显酸性的原因是
2 4 3 4 3
_________________________________(用离子方程式表示)，常温下向该溶液通入标准状况下VL氨气后溶液呈中性，则通入氨气的过程中水的电离平衡将_____(填“正向”“不”“逆向”)移动，通入标准状况下氨
气的体积为_______________L(设通入氨气后溶液的体积不变，用含a的代数式表示，已知常温下NH HO
3· 2
的电离平衡常数为2.0×10-5)
(4)催化氧化法去除NO是在一定条件下，用NH 消除NO污染，其反应原理为4NH +6NO 5N+6H O
3 3 2 2
不同温度条件下，n(NH )：n(NO)的物质的量之比分别为4：1、3：1、1：3时，得到NO脱除率曲线如图所示：
3
①由图可知，无论以何种比例反应，在温度超过900℃时NO脱除率都会骤然下降的原因可能是
____________。
②曲线a中NO的起始浓度为6×10-4mg/m3，从A点到B点经过0.8s，该时间段内NO的脱除速率为
__________mg/(m3·s)。
③曲线c对应NH 与NO的物质的量之比是____________。
3
8．游离态氮称为惰性氮，游离态氮转化为化合态氮称之为氮的活化，在氮的循环系统中，氮的过量“活化”，
则活化氮开始向大气和水体过量迁移，氮的循环平衡被打破，导致全球环境问题。
Ⅰ.氮的活化
工业合成氨是氮的活化重要途径之一，在一定条件下，将N 和 H 通入到体积为0.5L的恒容容器中，反应过
2 2
程中各物质的物质的量变化如右图所示：（1）10min内用NH 表示该反应的平均速率，v（NH ）
3 3
=____________。
（2）在第10min和第25min改变的条件可能分别是_________、________（填字母）。A.加了催化剂
B．升高温度
C．增加NH 的物质的量
3
D.压缩体积
E.分离出氨气
（3）下列说法能说明该可逆反应达到平衡状态的是__________（填字母）。
A.容器中气体密度不变
B．容器中压强不变
C.3v(H ) =2v(NH )
2 正 3 逆
D．N、H、NH 分子数之比为1∶3∶2
2 2 3
Ⅱ．催化转化为惰性氮 已知：SO 、CO、NH 等都可以催化还原氮氧化物生成惰性氮。
2 3
（4）在25℃，101KPa时，N(g)+3H(g) 2NH (g) H= －92.4kJ/mol
2 2 3 1
2H 2 (g)+O 2 (g)=2H 2 O(l) H 2 = －571.6kJ/mol △
N
2
(g)+O
2
(g)=2NO(g) △H
3
= +180kJ/mol
则NO与NH
3
反应生△成惰性氮的热化学方程式______________________________。
（5）在有氧条件下，新型催化剂M能催化CO与NO 反应生成N。现向某密闭容器中充入等物质的量浓度的
x 2
NO 和CO气体，维持恒温恒容，在催化剂作用下发生反应：4CO(g)+2NO (g) N(g)+4CO (g) H＜0，相
2 2 2 2
关数据如下： △
0min 5min 10min 15min 20min
c(NO ) /mol·L-1 2.0 1.7 1.56 1.5 1.5
2 [来源:学科网]
c(N) /mol·L-1 0 0.15 0.22 0.25 0.25
2
计算此温度下的化学平衡常数K=______，
②实验室模拟电解法吸收NO 装置如图，（图中电极均为石墨电极）。若用NO 气体进行模拟电解法吸收实验
x 2
（a”或“<”)。若达到平衡状态A时，容器的体积为10L，则在平衡
状态B时平衡常数K=___________，此时容器的体积为___________L。
(3)工业上采用加压条件下，在含冷却装置的吸收塔中，以去离子水为吸收剂吸收NO，得到40%的硝酸。原理
如下：
2NO(g)+O (g) 2NO (g) H=－114 kJ/mol
2 2
△3NO (g)+HO(ｌ) 2 HNO (aq)+ NO(g) H=－69 92 kJ/molo
2 2 3
采用降温操作的两个原因是______________△___________________。
(4)利用电解原理也可以处理工厂烟气。如图为工业生产模拟装置。其中A、B为多孔电极(外接电源未画出)，
则A为___________极(填“正”“负”“阴”或“阳”)，电极反应式为______________________。Ⅹ溶液
中溶质的成分为___________(填化学式)。
12．碳及其化合物在有机合成、能源开发等方面具有十分广泛的应用。
Ⅰ.工业生产精细化工产品乙二醛(OHC—CHO)
(1)乙醛(CHCHO)液相硝酸氧化法
3
在Cu(NO ) 催化下，用稀硝酸氧化乙醛制取乙二醛，此反应的化学方程式为_____________，该法具有原料易
3 2
得、反应条件温和等优点，但也存在比较明显的缺点： ___________________。
(2)乙二醇(HOCHCHOH)气相氧化法
2 2
①已知：2H(g)+O(g) 2HO(g) ΔH=－484 kJ/mol，化学平衡常数为K。
2 2 2 1
OHC—CHO(g)+2H
2
(g) ⇌HOCH
2
CH
2
OH(g) ΔH=－78 kJ/mol，化学平衡常数为K
2
。
则乙二醇气相氧化反应⇌HOCH
2
CH
2
OH(g)＋O
2
(g) OHC—CHO(g)＋2H
2
O(g)的ΔH=______。相同温度下，该
反应的化学平衡常数K=_______(用含K、K 的代⇌数式表示)。
1 2
②当原料气中氧醇比为4∶3时，乙二醛和副产物CO 的产率与反应温度的关系如下图所示。反应温度在450
2
～495 ℃之间和超过495℃时，乙二醛产率降低的主要原因分别是____________、___________。
Ⅱ.副产物CO 的再利用
2
(3)一定量的CO 与足量的碳在体积可变的恒压密闭容器中发生反应C(s)＋CO(g) 2CO(g)，平衡时，体系中
2 2
⇌气体体积分数与温度的关系如下图所示，则下列说法正确的是______(填字母)。
A.550℃时，若充入氢气，则v 、v 均减小，平衡不移动
正 逆
B.650℃时，反应达平衡后CO 的转化率为25%
2
C.T℃时，若再充入等物质的量的CO 和CO，平衡向逆反应方向移动
2
D.925℃时，用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数K＝24.0p
p 总
已知：计算用平衡分压代替平衡浓度，气体分压(p )=气体总压(p )×体积分数。
分 总
13．科学家寻找高效催化剂，通过如下反应实现大气污染物转化：
(1)NH 作为一种重要化工原料，被大量应用于工业生产，与其有关性质反应的催化剂研究曾被列入国家863
3
计划。在恒温恒容装置中充入一定量的NH 和O，在某催化剂的作用下进行反应4NH (g)+5O(g)
3 2 3 2
4NO(g) +6HO(g) H＜0，测得不同时间的NH 和O 的浓度如下表：
2 3 2
时间(min) △ 0 5 10 15 20 25
c(NH )/mol·L-1 1.00 0.36 0.12 0.08 0. 0072 0.0072
3
c(O )/mol·L-1 2.00 1.20 0.90 0.85 0.84 0.84
2
①前10分钟内的平均速率v(NO)=___________________mol·L-1·min-1
②下列有关叙述中正确的是______________
A.使用催化剂时，可降低该反应的活化能，加快其反应速率
B.若测得容器内4v (NH )=6v (H O)时，说明反应已达平衡
正 3 逆 2
C.当容器内气体的密度不变时，说明反应已达平衡
D.若该反应的平衡常数K值变大，在平衡移动过程中正反应速率先增大后减小
(2)氨催化氧化时会发生下述两个竞争反应I、II。催化剂常具有较强的选择性，即专一性。已知：反应I 4NH (g)+5O(g) 4NO(g) +6HO(g) H＜0
3 2 2
反应 II：4NH
3
(g)+3O
2
(g) 2N
2
(g) +6H
2
O(g) H＜△0
为分析某催化剂对该反应的选择性，在1L密闭容器△中充入1 mol NH
3
和2mol O
2
，测得有关物质的量关系如
图：
①该催化剂在高温时选择反应____________ (填“ I ”或“ II”)。
②反应I的活化能E( )________ E( ) (填“小于”“等于”或“大于”)。
a 正 a 逆
③520℃时，4NH (g)+5O 4NO(g)+6H O(g)的平衡常数K=________________ (不要求得出计算结果，只
3 2 2
需列出数字计算式)。
④C点比B点所产生的NO的物质的量少的主要原因_________________________。
(3)羟胺(NH OH)的电子式_____________，羟胺是一种还原剂，可用作显像剂还原溴化银生成银单质和氮气，
2
该反应的化学方程式为________________________________________。现用25.00mL0.049mol/L的羟胺的酸
性溶液跟足量的硫酸铁溶液在煮沸条件下反应，生成的Fe2+恰好与24.50mL 0.020mol/L的KMnO 酸性溶液
4
完全作用，则在上述反应中，羟胺的氧化产物是________________________。
14．能源是人类共同关注的重要问题，甲烷是一种洁净的能源。
(1)甲烷不仅能用作燃料，还可用于生产合成气(CO和H)。CH 与HO(g)通入聚焦太阳能反应器，发生反应
2 4 2
CH(g)+HO(g)=CO(g)+3H (g) H。已知某些化学键的键能数据如下表：
4 2 2 1
化学键 △ C—H H—H C≡O O—H
键能/kJ·mol－1 413 436 1076 463
则△H=___________kJ·mol－1
1
(2)用合成气生成甲醇的反应为：CO(g)+2H(g) CHOH(g) H，在2L恒容密闭容器中，按物质的量之比
2 3 2
1：2充入CO和H，测得CO的平衡转化率与温度和压强的关△系如下图所示，
2200℃时n(H )随时间的变化如下表所示
2
t/min 0 1 2 3
n(H )/mol 6.0 3.4 2.0 2.0
2
①△H___________0(填“>”“<”或“=”)
2
②下列说法正确的是___________(填字母序号)。
a.达平衡后往容器中充入稀有气体，压强增大，平衡向正反应方向移动
b.降低温度，该反应的平衡常数变大
C.容器内气体密度不变，反应达到最大限度
d.图中压强p>p
1 2
③200℃时，该反应的平衡常数K=___________。
(3)甲烷、氧气和KOH溶液可组成燃料电池。则此燃料电池工作时，通入甲烷的电极为___________极，其电
极反应式为______________________，通入氧气的电极反应式为：___________。
15．CO、CO 是含碳元素的常见气体，也是参与碳循环的重要物质。
2
(1)利用煤化工中产生的CO和H 可制取甲醇，反应为CO(g)+2H(g) CHOH(g)。实验室中，在1L恒容的
2 2 3
密闭容器中进行模拟合成实验。将1molCO和2molH 通入容器中，分别恒温在300℃和500℃反应，每隔一段
2
时间测得容器内CHOH的物质的量(单位：mol)如下表所示：
3
10min 20min 30min 40min 50min 60min
300℃ 0.40 0.60 0.75 0.84 0.90 0.90
[来源:Z|xx|k.Com]
500℃ 0.60 0.75 0.78 0.80 0.80 0.80
①300℃和500℃对应的平衡常数大小关系为K _________K (填“>”、“=”或“<”)。
300℃ 500℃
②在一定条件下，下列描述中能说明上述反应已达平衡的是_______(填标号)。
A.容器内气体的平均摩尔质量保持不变
B.2v(H ) =v(CHOH)
2 正 3 逆C.容器中气体的压强保持不变
D.单位时间内生成nmolCO的同时生成2nmolH
2
③300℃时，前10min内，该反应的平均反应速率为v(H )＝_________mol/(L·min)。
2
④下列措施能够增大此反应中CO的转化率的是_________(填标号)。
A．充入CO气体B．升高温度
C．使用优质催化剂D．往容器中再充入1molCO和2molH
2
⑤500℃时，保持反应体系的温度不变，60min时再向容器中充入CHOH气体和H 各0.4mol，反应将向
3 2
____________________(填“正反应方向”、“逆反应方向”或“不”)进行。再次达到平衡时的平衡常数为
____________L2/mol2。
(2)二氧化碳催化加氢也可合成甲醇：CO(g)+3H(g) CHOH(g)+H O(g) H。在密闭容器中投入1molCO
2 2 3 2 2
和2.75molH，在不同条件下发生反应，实验测得平衡时甲醇的物质的量随△温度、压强的变化如下图所示．
2
①二氧化碳合成甲醇正反应的△H______0(填“>”、“<”或“=”，下同)。
②M、N两点时化学反应速率：v(N)______v(M)。
(3)一定条件下，向容积不变的某密闭容器中加入amolCO 和bmolH 发生反应：
2 2
CO(g)+3H(g) CHOH(g)+H O(g)，欲使整个反应过程中CO 的体积分数为恒定值，则a与b的大小关系
2 2 3 2 2
式是_________。
(4)以TiO／Cu Al O 为催化剂，可以将CO 和CH 直接转化成乙酸。在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸
2 2 2 4 2 4
的生成速率的关系如图所示。当乙酸的生成速率主要取决于温度时，其影响范围是
_______________________。
16．我国是个钢铁大国，钢铁产量为世界第一，高炉炼铁是最为普遍的炼铁方法。I．已知：2CO(g)+O(g)=2CO (g) H=-566kJ/mol
2 2
△
2Fe(s)+ O(g)=Fe O(s) H=-825.5 kJ/mol
2 2 3
则，(1)反应：Fe O(s)+3△CO(g) 2Fe(s)+3CO (g) H=____________。
2 3 2
△
(2)反应 Fe O(s)+CO(g) Fe(s)+CO (g)在1000℃的平衡常数等于4.0。在一个容积为10L的密闭容器中，
2 3 2
1000℃时加入Fe、Fe O、CO、CO 各1.0mol，反应经过l0min后达到平衡，则CO的平衡转化率=______
2 3 2
______。
II．高炉炼铁产生的废气中的CO可进行回收，使其在一定条件下和H 反应制备甲醇：CO(g)+2H(g)
2 2
CHOH(g)。请根据图示回答下列问题：
3
(1)从反应开始到平衡，用H 浓度变化表示平均反应速率v(H )= _________，CO(g)+2H(g) CHOH(g)
2 2 2 3
H=___________。
△(2)若在温度和容积相同的三个密闭容器中，按不同方式投入反应物，测得反应达到平衡吋的有关数据如下表：
则下列关系正确的是 ____________。
A．c=c B.2Q =Q C．2a=a
1 2 1 3 1 3
D.a +a =1 E.该反应若生成1mol CHOH，则放出(Q +Q )kJ热量
1 2 3 1 2
(3)若在一体积可变的密闭容器中充入l molCO、 2mol H 和1mol CHOH，达到平衡吋测得混合气体的密度
2 3
是同温同压下起始的1.6倍，则该反应向____________ (填“正”、“逆”)反应方向移动。
III．在一个密闭容器中，有一个左右可滑动隔板，两边分别进行可逆反应，各物质的物质的量分别如下：M、N、P为2.5mol、3.0mol、1.0mol。A、C、D各为0.50mol，B的物质的量为x mol，当x在一定范围内变化，均可以
通过调节反应器的温度，使两侧反应均达到平衡，且隔板在反应器的正中位置。达到平衡后，测得M的转化
率为75%，填写空白：
(1)达到平衡后，反应器左室气体总的物质的量为____________mol。
(2)若要使右室反应开始时V >V ，x的取值范围______________________。
正 逆
(3)若要使右室反应开始时V ”
Ⅰ
“<”或“＝”)。
（2）η表示单位质量贮氢合金在氢化反应阶段的最大吸氢量占其总吸氢量的比例，则温度为T、T 时，
1 2η(T)________η(T)(填“>”“<”或“＝”)。当反应(Ⅰ)处于图中a点时，保持温度不变，向恒容体系中通入少量
1 2
氢气，达到平衡后反应(Ⅰ)可能处于图中的________点(填“b”“c”或“d”)，该贮氢合金可通过________或
________的方式释放氢气。
（3）贮氢合金ThNi 可催化由CO、H 合成CH 的反应，温度为T时，该反应的热化学方程式为
5 2 4
________________。已知温度为T时：CH(g)＋2HO(g)===CO (g)＋4H(g) ΔH＝＋165kJ·mol－1，CO(g)＋
4 2 2 2
HO(g)===CO (g)＋H(g) ΔH＝－41kJ·mol－1
2 2 2
20．研究氮及其化合物的性质在人类进步过程中具有极为重要的意义。
（1）肼(N H)与NO 分别是火箭发射中最常用的燃料与氧化剂。已知2NH(l)＋NO(l)===3N (g)＋4HO(l)
2 4 2 4 2 4 2 4 2 2
ΔH＝－1 225 kJ·mol－1。几种化学键的键能数据如下：
化学键 N—H N—N N≡N O—H
键能/(kJ·mol－1) 390 190 946 460
则1 mol N O(l)完全分解成相应的原子时需要吸收的能量是________。
2 4
（2）NO 与NO 转化的热化学方程式为NO(g) 2NO (g) ΔH＝＋24.4 kJ·mol－1。
2 4 2 2 4 2
①将一定量的NO 投入固定容积的真空容器中，下述现象能说明反应达到平衡的是________(填字母)。
2 4
a．v (N O)＝2v (NO ) b．体系颜色不变
正 2 4 逆 2
c．气体平均相对分子质量不变 d．气体密度不变
②在一密闭容器中发生该反应，达到平衡后，保持体积不变升高温度，再次达到平衡时，则混合气体的颜色
________(填“变深”“变浅”或“不变”)，判断理由______________________________________。
③平衡常数K可用反应体系中气体物质平衡分压表示，即K表达式中平衡浓度可用平衡分压代替，分压＝总
压×物质的量分数[例如：p(NO )＝p ×x(NO)]。写出上述反应平衡常数K的表达式________(用p 、各气体
2 总 2 总
物质的量分数x表示)；影响K的因素为________。
（3）氨是一种重要的化工原料，在工农业生产中有广泛的应用。在773 K时，分别将2.00 mol N 和6.00 mol
2
H 充入一个固定容积为1 L的密闭容器中，限着反应的进行，气体混合物中n(H )、n(NH )与反应时间(t)的关
2 2 3
系如表所示：
t/min 0 5 10 15 20 25 30
n(H )/mol 6.00 4.50 3.60 3.30 3.03 3.00 3.00
2
n(NH )/mol 0 1.00 1.60 1.80 1.98 2.00 2.00
3
①该温度下，若向同容积的另一容器中投入N、H、NH ，其浓度均为3 mol·L－1，则此时v
2 2 3 正________________(填“大于”“小于”或“等于”)。
②由表中的实验数据可得到“c—t”的关系，如图1所示，表示c(N)—t的曲线是________。在此温度下，若起
2
始充入4 mol N 和12 mol H ，则反应刚达到平衡时，表示c(H)—t的曲线上相应的点为________。
2 2 2
（4）有人设想以N 和H 为反应物，以溶有A的稀盐酸为电解质溶液，可制造出既能提供电能，又能固氮的新
2 2
型燃料电池，装置如图2所示。电池正极的电极反应式是____________________，A是
_______________________________。
21．氨是一种重要的化工原料，可以用来制备氮化硅(Si N)肼(N H)、氢氰酸(HCN)。
3 4 2 4
(1)已知：Si(s)+2Cl (g)====SiCl (g) H=akJ·mol－1
2 4 1
N
2
(g)+3H
2
(g) 2NH
3
(g) H
2
=bkJ△·mol－1
3Si(s)+2N
2
(g)====Si
3
N
4
(s) △H
3
=ckJ·mol－1
H
2
(g)+Cl
2
(g)====2HCl(g) △H
4
=dkJ·mol－1
则反应3SiCl
4
(g)+4NH
3
(g)==△==Si
3
N
4
(s)+12HCl(g)的△H=________________kJ·mol－1(用a、b、c、d表示)。
(2)肼的制备方法是用次氯酸钠氧化过量的氨。
已知ClO－水解的方程式为：ClO－+H O=HClO+OH－。常温下，该水解反应的平衡常数为K=1.0×10－6mol·L－
2
1，则1.0mol· L －1NaCIO溶液的pH=________。
(3)工业上利用氨气生产氢氰酸(HCN)的反应为：CH(g)+NH (g) HCN(g)+3H (g) H>O
4 3 2
①其他条件一定，达到平衡时NH
3
转化率随外界条件X变化的关系如图所示。X代表的△是________(填“温
度”或“压强”)。②其他条件一定，向2L密闭容器中加人 n mol CH 和2 mol NH ，平衡时NH 体积分数随n变化的关系如图
4 3 3
所示。若反应从开始到a点所用时间为10min，该时间段内用CH 的浓度变化表示的反应速率为
4
________mol·L－1·min－1；平衡常数：K(a) ________K(b)(填“>”“=”或“<”)
③工业上用电解法处理含氰电镀废水(pH=10)的装置如图所示。
阳极产生的氯气与碱性溶液反应生成ClO-，ClO－将CN－氧化的离子方程式为：_____CN－+ _____ClO－+
________====_____CO 2－+_____N ↑+________+________若电解处理2 mol CN－，则阴极产生气体的体积
3 2
(标准状况下)为________L。
22．全国平板玻璃生产企业大气污染物年排放总量逐年增加，对氮氧化物(NO )排放的控制与监测已刻不容
x
缓。回答下列问题：
（1）平板玻璃熔窑烟气中的NO 以温度型氮氧化物为主。其中NO在空气中容易被一种三原子气体单质氧化
x
剂和光化学作用氧化成NO ，该氧化剂的分子式为_________。
2
（2）用CH 催化还原NO 可在一定程度上消除氮氧化物的污染。
4 x
已知：CH(g)+4NO (g) 4NO(g)+CO (g)+2HO(g) ΔH＝-574 kJ·mol-1，2NO (g)+N(g) 4NO(g) ΔH＝+293
4 2 2 2 2 2
kJ·mol-1，则反应CH(g)+4NO(g) 2N(g)+CO (g)+2HO(g)的ΔH＝_________kJ·mol-1。
4 2 2 2
（3）800℃时，在刚性反应器中以投料比为1:1的NO(g)与O(g)反应：
2
其中NO 二聚为NO 的反应可以迅速达到平衡。体系的总压强p随时间t的变化如下表所示[t＝∞时，NO(g)
2 2 4
完全反应]。
t/min 0 40 80 160 260 700 ∞
p/kPa 33.2 28.6 27.1 26.3 25.9 25.2 22.3
①NO(g)与O(g)合成的反应速率v＝4.2×10-2×p2(NO)×p(O )(kPa·min-1)，t＝52 min时，测得体系中p(O )＝11.4
2 2 2
kPa，则此时的p(NO)＝_________kPa，v＝_________kPa·min-1（计算结果保留1位小数）。②若升高反应温度至900℃，则NO(g)与O(g)完全反应后体系压强p (900℃)_________（填“大于”“等
2 ∞
于”或“小于”）22.3kPa，原因是___________________________________。
③800℃时，反应NO(g) 2NO (g)的平衡常数K＝_________kPa（K 为以分压表示的平衡常数，计算结果保
2 4 2 p p
留2位小数）。
（4）对于反应2NO(g)+O (g) 2NO (g)，科研工作者提出如下反应历程：
2 2
第一步：2NO(g) NO(g) 快速平衡
2 2
第二步：NO+O (g) 2NO (g) 慢反应
2 2 2 2
下列表述正确的是_________（填标号）。
A．v（第一步的逆反应）＞v（第二步反应） B．反应的中间产物为NO
2 2
C．第二步中NO 与O 的碰撞全部有效 D．第二步反应活化能较低
2 2 2
23．合成氨是人类科学技术上的一项重大突破，其反应原理为：N(g)＋3H(g) 2NH(g) ΔH＝－92.4
2 2 3
kJ·mol－1一种工业合成氨的简易流程图如下：
(1)天然气中的HS杂质常用氨水吸收，产物为NH HS。一定条件下向NH HS溶液中通入空气，得到单质硫
2 4 4
并使吸收液再生，写出再生反应的化学方程式：___________________________。
(2)步骤Ⅱ中制氢气原理如下：
①CH(g)＋HO(g) CO(g)＋3H(g) ΔH＝＋206.4 kJ·mol－1
4 2 2
②CO(g)＋HO(g) CO(g)＋H(g) ΔH＝－41.2 kJ·mol－1
2 2 2
对于反应①，一定可以提高平衡体系中H 百分含量，又能加快反应速率的措施是________。
2
a．升高温度 b．增大水蒸气浓度 c．加入催化剂 d．降低压强
利用反应②，将CO进一步转化，可提高H 产量。若1 mol CO和H 的混合气体(CO的体积分数为20%)与
2 2
HO反应，得到1.18 mol CO、CO 和H 的混合气体，则CO转化率为__________________。
2 2 2
(3)如图表示500 ℃、60.0 MPa条件下，原料气投料比与平衡时NH 体积分数的关系。根据图中a点数据计算
3N 的平衡体积分数：________________。
2
24．氮是地球上含量丰富的一种元素，氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用。请回答下列问题：
(1)下图是1 mol NO 和1 mol CO反应生成CO 和NO过程中的能量变化示意图，请写出NO 和CO反应的热
2 2 2
化学方程式 _______________________________________。
(2)在0.5 L的密闭容器中，一定量的氮气和氢气进行如下化学反应：N(g)+3H(g) 2NH (g) ΔH＜0，其化
2 2 3
学平衡常数K与温度T的关系如下表：
T/℃ 200 300 400
K K K 0.5
1 2[来源:Zxxk.Com]
[来源:学科网]
请回答下列问题
：
①试比较K 、K 的大小，K _________K (填”＞”“=“或”＜”)。
1 2 1 2
②下列各项能作为判断该反应达到化学平衡状态的依据是_________(填序号字母)。
a．容器内N、H、NH 的浓度之比为1：3：2 b．3v (N )= v (H )
2 2 3 正 2 逆 2
c．容器内压强保持不变 d．混合气体的密度保持不变
③400℃时，反应2NH (g) N (g)+3H(g)的平衡常数K为______。当测得NH 、N、H 的浓度分别为3 mol
3 2 2 3 2 2
• L−1、2 mol • L−1、1 mol • L−1时，则该反应的v (N )____v (N )(填”＞”“=“或”＜”)。
正 2 逆 2
(3)在容积为2 L的密闭容器中，充入一定量CO 和H 合成甲醇(CO(g)＋3H(g) CHOH(g)＋HO(g) ΔH
2 2 2 2 3 2 2
＝－58 kJ·mol−1)，在其他条件不变时，温度T、T 对反应的影响图像如图。
1 2
①温度为T 时，从反应到平衡，生成甲醇的平均速率为v(CHOH)＝______mol·L−1·min−1。
1 3
②图示的温度T______T(填写“>”、“<”或“=”)。
1 2
(4)以甲烷为燃料的新型电池的成本大大低于以氢气为燃料的传统燃料电池，下图是目前研究较多的一类固
体氧化物燃料电池的工作原理示意图。①B电极的反应式为_____________________________________。
②若用该燃料电池作电源，用石墨作电极电解100 mL 1 mol·L−1的硫酸铜溶液，当两极收集到的气体体积相
等时，理论上消耗甲烷的体积为_________(标准状况)。
25．Ⅰ、研究NO SO CO等大气污染气体的处理具有重要意义
2、 2、
（1）已知：2SO (g) + O(g) 2SO (g) ΔH= —Q kJ·mol-1 ；2NO(g) + O (g) 2NO (g) ΔH= —Q kJ·mol-1则
2 2 3 1 2 2 2
反应NO (g) + SO (g) SO (g) + NO(g) 的ΔH= _________________kJ·mol-1。
2 2 3
（2）上述反应达化学平衡的标志是_________________。
A.混合气体的总质量保持不变
B.混合气体的总压强保持不变
C．混合气体的平均相对分子质量保持不变
[来源:学科网ZXXK]
D．混合气体的颜色保持不变
（3）CO可用于合成甲醇，反应方程式为：CO（g）+2H（g） CHOH（g）。CO在不同温度下的平衡转化率与
2 3
压强的关系如下图所示，该反应ΔH _______0（填“>”或“ <”），理由
__________________________________。
Ⅱ、甲醇可作为燃料电池的原料。以CH 和HO为原料，通过下列反应来制备甲醇。
4 2
①：CH ( g ) + H O ( g ) ＝CO ( g ) + 3H ( g ) H ＝+206.0 kJ·mol－1
4 2 2
②：CO ( g ) + 2H
2
( g ) ＝ CH
3
OH ( g ) H＝△—129.0 kJ·mol－1
（1）CH
4
(g)与H
2
O(g)反应生成CH
3
OH (g)和△H
2
(g)的热化学方程式为_________________________。
（2）将1.0 mol CH 和2.0 mol HO ( g )通入容积为100 L的反应室，在一定条件下发生反应I，测得在一定的
4 2
压强下CH 的转化率与温度的关系如图。
4①假设100 ℃时达到平衡所需的时间为5 min，则用H 表示该反应的平均反应速率为_____________。
2
②100℃时反应I的平衡常数为___________________。
