甲醇可作為燃料電池的原料。通過下列反應可以制備甲醇：CO ( g ) + 2H2 ( g ) CH3OH ( g ) △H＝-90.8 kJ·mol－1 在一容積可變的密閉容器中充入10 mol CO 和20 molH2，CO 的平衡轉化率隨溫度（T）、壓強（P）的變化如圖所示，當達到平衡狀態(tài)A 時，容器的體積為20 L。

（1）該反應的化學平衡常數(shù)表達式為     。
（2）如反應開始時仍充入10mol CO 和20mol H2，
則在平衡狀態(tài)B時容器的體積V（B）=        L。
（3）關于反應CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)在化學平衡狀態(tài)時的描述正確的是  （填字母）。
A．CO的含量保持不變
B．容器中CH3OH濃度與CO濃度相等
C．2V正（CH3OH）=V正（H2）
D．容器中混合氣體的平均相對分子質量保持不變
（4）CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)，按照相同的物質的量 投料，測得CO在 不同溫度下的平衡轉化率與壓強的關系如圖所示。下列說法正確的是     。

A．溫度：T1 < T2 <T3
B．正反應速率：ν（a）>ν（c）； ν（b）>ν（d）
C．平衡常數(shù)： K(a) ="K(c)" ； K(b) >K(d)
D．平均摩爾質量：M(a)<M(c)； M(b)>M(d)
（5）已知CO2（g）+H2（g）CO（g）+H2O（g） △H=" +" 41.3 kJ·mol－1，試寫出由 CO2和H2制取甲醇的熱化學方程式     。

（1）K=   （2）4 （3）A C D （4） A
（5）CO2(g) +3H2(g) CH3OH(g) +H2O(g) △H=-49.5 kJ·mol－1

解析試題分析：（1）根據(jù)平衡常數(shù)的定義可得到該反應的化學平衡常數(shù)的表達式為K=)。
（2）若密閉容器中充入10 mol CO 和20 molH2，當達到平衡狀態(tài)A 時，CO的轉化率為0.5，此時各物質的物質的量為CO為5mol；H2為10mol; CH3OH為5mol。n(氣體)=20mol,容器的體積為20 L。如反應開始時仍充入10mol CO 和20mol H2，在達到平衡狀態(tài)B時CO的轉化率為0.8，則此時各物質的物質的量為CO為2mol,H2為4mol, CH3OH為8mol。n(氣體)=14mol。由于A、B是在相同溫度下程度的。所以化學平衡常數(shù)不變設第二次達到平衡時容器的體積為v。則＝，解得v=4（L）。
(3) A．CO的含量保持不變，則各組分的物質的量，總物質的量不變�？赡娣磻_到平衡狀態(tài)。正確。B.容器中CH3OH濃度與CO濃度相等，這只是一個很特殊的情況，這時反應可能達到平衡，也可能未達到平衡狀態(tài)。錯誤。C．在任何時刻2V正（CH3OH）=V正（H2），若2V正（CH3OH）=V逆（H2），則V正（H2）=V逆（H2），反應達到平衡。正確。D．由于該反應是個反應前后氣體體積不等的反應，如果反應未達到平衡，則氣體的物質的量就會發(fā)生改變，混合氣體的平均相對分子質量也就會隨著改變。若容器中混合氣體的平均相對分子質量保持不變，則氣體的物質的量不變。故反應達到平衡狀態(tài)。正確。
（4）A.由于該反應的正反應是放熱反應，所以在其它條件不變的情況下，升高溫度，平衡向吸熱反應方向移動，也就是向逆反應方向移動，這時反應物的轉化率降低。因為CO的平衡轉化率a>b>c，所以溫度：T1 < T2 <T3。正確。B.在其它條件不變時，升高溫度，化學反應速率加快。由于溫度T1 < T2 <T3，所以速率：ν（c）>ν（a）；在其它條件相同時，增大壓強，化學反應速率加快。由于壓強b>d，所以速率：ν（b）>ν（d）.錯誤。C.化學 平衡常數(shù)只與溫度有關，與其它條件無關。由于溫度T1 < T2 <T3。升高溫度，平衡向逆反應方向移動，K減小。K(a) >K(c) ； K(b) =K(d)。錯誤。D．升高溫度，平衡向逆反應方向移動，平衡時氣體的物質的量增大，氣體的平均摩爾質量減小。由于溫度T1 < T3，所以平衡時n(c)總> n(a)總,M(a)>M(c)；在相同的溫度下，增大壓強，平衡正向移動，平衡時氣體的物質的量減小。所以平衡時n(d)總> n(b)總,M(b)>M(d).錯誤。
（5）將CO2（g）+H2（g）CO（g）+H2O（g） △H=" +" 41.3 kJ/mol和 CO ( g ) + 2H2 ( g ) CH3OH ( g ) △H＝-90.8 kJ/mol相加可得CO2和H2制取甲醇的熱化學方程式：CO2(g) +3H2(g) CH3OH(g) +H2O(g) △H=-49.5 kJ/mol.
考點：考查化學平衡常數(shù)的表達式、熱化學方程式的書寫及平衡狀態(tài)的判斷、外界條件對化學反應速率、化學平衡的影響等知識。

練習冊系列答案
相關習題

科目：高中化學 來源： 題型：填空題

節(jié)能減排是當今社會的熱門話題，研發(fā)混合動力汽車對于中國汽車業(yè)的未來具有重要的戰(zhàn)略意義。混合動力汽車持續(xù)工作時間長，動力性好的優(yōu)點，無污染、低噪聲的好處，汽車的熱效率可提高10%以上，廢氣排放可改善30%以上，某種混合動力汽車的動力系統(tǒng)由“1．6L汽油機十自動變速器十20kW十200V鎳氫電池”組成。
①混合動力汽車所用的燃料之一是乙醇，lg乙醇完全燃燒生成CO2氣體和液態(tài)H2O放出30.0kJ熱量，寫出乙醇燃燒的燃燒熱的熱化學方程式            。
②鎳氫電池的使用可以減少對環(huán)境的污染，它采用儲氫金屬為負極，堿液NaOH為電解液，鎳氫電池充電時發(fā)生反應                                  。其放電時的正極的電極反應方程式為        。
③常溫下，同濃度的Na2CO3溶液和NaHCO3溶液的pH都大于7，兩者中哪種的pH更大，其原因是    。0．1mol·L－1 Na2CO3中陰離子濃度大小關系是   ，向0．1mol·L－1 NaHCO3溶液中滴入少量氫氧化鋇溶液，則發(fā)生反應的離子方程式為：             。
（2）二氧化錳、鋅是制備干電池的重要原料，工業(yè)上用軟錳礦（含MnO2）和閃鋅礦（含ZnS）
聯(lián)合生產(chǎn)二氧化錳、鋅的工藝如下：

①操作Ⅰ需要的玻璃儀器是      。
②軟錳礦（含MnO2）和閃鋅礦與硫酸反應的化學方程式為       ，上述電解過程中，當陰極生成6．5g B時陽極生成的MnO2的質量為      。
③利用鋁熱反應原理，可以從軟錳礦中提取錳，發(fā)生的化學方程式為      。

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科目：高中化學 來源： 題型：填空題

2012年11月16日，5名男孩被發(fā)現(xiàn)死于貴州省畢節(jié)市七星關區(qū)街頭垃圾箱內(nèi)，經(jīng)當?shù)毓膊块T初步調(diào)查，5名男孩是因在垃圾箱內(nèi)生火取暖導致CO中毒而死亡。
(1)CO中毒是由于CO與血液中血紅蛋白的血紅素部分反應生成碳氧血紅蛋白，反應的化學方程式可表示為CO＋HbO2O2＋HbCO，實驗表明，c(HbCO)即使只有c(HbO2)的 ，也可造成人的智力損傷。已知t ℃時上述反應的平衡常數(shù)K＝200，吸入肺部O2的濃度約為1.0×10－2 mol·L－1，若使c(HbCO)小于c(HbO2)的，則吸入肺部CO的濃度不能超過______mol·L－1。
(2)有如下三個與CO相關的反應：
Fe(s)＋CO2(g)FeO(s)＋CO(g)　ΔH＝Q1，平衡常數(shù)K1
Fe(s)＋H2O(g)FeO(s)＋H2(g)　ΔH＝Q2，平衡常數(shù)為K2
H2(g)＋CO2(g)CO(g)＋H2O(g)　ΔH＝Q3，平衡常數(shù)為K3
在不同的溫度下K1、K2、K3的數(shù)值如下：

T/℃
K1
K2
K3
700
1.47
2.38
0.62
900
2.15
1.67
 
 
請回答下列問題：
①Q(mào)1、Q2、Q3的關系式：Q3＝________。
②K1、K2、K3的關系式：K3＝________，根據(jù)此關系式可計算出上表中900 ℃時，K3的數(shù)值為________(精確到小數(shù)點后兩位)。可進一步推斷反應H2(g)＋CO2(g)CO(g)＋H2O(g)為________(填“放”或“吸”)熱反應，Q3________0(填“＞”、“＜”或“＝”)。③改變條件使可逆反應H2(g)＋CO2(g)CO(g)＋H2O(g)已經(jīng)建立的平衡逆向移動，可采取的措施有________。
A．縮小容器體積      B．降低溫度
C．使用催化劑   D．設法增加H2O(g)的量
E．升高溫度
(3)在一定條件下，使CO和O2的混合氣體13 g充分反應，所得混合氣體在常溫下與足量的Na2O2固體反應，結果固體增重7 g，則原混合氣體中CO的質量是________g。

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科目：高中化學 來源： 題型：填空題

煤制備CH4是一種有發(fā)展前景的新技術。
I. 煤炭氣化并制備CH4包括以下反應:
C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2 (g)    ΔH 1 = +131 kJ/mol 
CO(g) + H2O(g)=CO2 (g)+ H2(g)     ΔH 2 = ?41 kJ/mol  
CO(g) + 3H2 (g)=CH4 (g)+ H2O(g)    ΔH 3 = ?206 kJ/mol 
(1)寫出煤和氣態(tài)水制備CH4(產(chǎn)物還有CO2)的熱化學方程式                                   。
(2)煤轉化為水煤氣(CO和H2)作為燃料和煤直接作為燃料相比，主要的優(yōu)點有                    。
(3)寫出甲烷—空氣燃料電池(電解質溶液為KOH溶液)中負極的電極反應式                      。
II. 對以上反應CO(g)  + H2O(g) CO2 (g)+ H2(g)  ΔH 2 = ?41 kJ/mol，起始時在密閉容器中充入1.00 molCO和1.00 molH2O，分別進行以下實驗，探究影響平衡的因素（其它條件相同且不考慮任何副反應的影響）。實驗條件如下表：

實驗編號
容器體積/L
溫度/°C
①
2.0
1200
②
2.0
1300
③
1.0
1200
 
(1)實驗①中c(CO2)隨時間變化的關系見下圖，請在答題卡的框圖中，畫出實驗②和③中c(CO2)隨時間變化關系的預期結果示意圖。

(2)在與實驗①相同的條件下，起始時充入容器的物質的量：n(CO)=n(H2O)=n(CO2) =n( H2)=1.00mol。通過計算，判斷出反應進行的方向。（寫出計算過程。）

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科目：高中化學 來源： 題型：填空題

2013年12月15日4時搭載長征系列火箭的“玉兔號”順利駛抵月球表面，實現(xiàn)了五星紅旗耀月球的創(chuàng)舉�；鸺招枰吣苋剂�，通常用肼（N2H4）作燃料，N2O4做氧化劑。請回答下列問題：
（1）已知：N2(g) + 2O2(g) ="=" 2NO2(g)                 ΔH= + 67.7kJ·mol-1
N2H4(g) + O2（g）="=" N2(g) + 2H2O(g)     ΔH= - 534.0kJ·mol-1
2NO2(g)  N2O4（g）             ΔH=" -" 52.7kJ·mol-1
寫出氣態(tài)肼在氣態(tài)四氧化二氮中燃燒生成氮氣和氣態(tài)水的熱化學方程式：                                  ；
（2）工業(yè)上用次氯酸鈉與過量的氨氣反應制備肼，該反應的化學方程式為：                                    ；
（3）工業(yè)上可以用下列反應原理制備氨氣：
2N2(g)+6H2O(l)4NH3(g)+3O2(g)  ΔH= Q kJ·mol-1
①已知該反應的平衡常數(shù)K與溫度的關系如圖，則此反應的 Q        0 （填“＞”“＜”或“=”）。

②若起始加入氮氣和水，15分鐘后，反應達到平衡，此時NH3的濃度為0.3mol/L，則用氧氣表示的反應速率為           。
③常溫下，如果上述反應在體積不變的密閉容器中發(fā)生，當反應達到平衡時，          （選填編號）.

A．容器中氣體的平均相對分子質量不隨時間而變化
B．v（N2）/v（O2）=2∶3
C．容器中氣體的密度不隨時間而變化
D．通入稀有氣體能提高反應的速率
E．若向容器中繼續(xù)加入N2，N2的轉化率將增大
（4）最近華南理工大提出利用電解法制H2O2并以此處理廢氨水，裝置如圖。

①為不影響H2O2的產(chǎn)量，需要向廢氨水加入適量硝酸調(diào)節(jié)溶液的pH約為5，則所得廢氨水溶液中c(NH4+)       c(NO3-)（填“＞”“＜”或“=”）；
②Ir—Ru惰性電極有吸附O2作用，該電極的電極反應為                     ；
③理論上電路中每轉移3mol電子，最多可以處理NH3·H2O的物質的量為            。

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科目：高中化學 來源： 題型：填空題

請參考題中圖表，已知E1＝134 kJ·mol－1、E2＝368 kJ·mol－1，根據(jù)要求回答問題：
　
（1）圖Ⅰ是1 mol NO2(g)和1 mol CO(g)反應生成CO2和NO過程中的能量變化示意圖，若在反應體系中加入催化劑，反應速率增大，E1的變化是________(填“增大”、“減小”或“不變”，下同)，ΔH的變化是________。請寫出NO2和CO反應的熱化學方程式：________________________________。
（2）甲醇質子交換膜燃料電池中將甲醇蒸汽轉化為氫氣的兩種反應的熱化學方程式如下：
①CH3OH(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋3H2(g)ΔH＝＋49．0 kJ·mol－1
②CH3OH(g)＋O2(g)=CO2(g)＋2H2(g)ΔH＝－192．9 kJ·mol－1
又知③H2O(g)=H2O(l)　ΔH＝－44 kJ·mol－1，則甲醇蒸汽燃燒為液態(tài)水的熱化學方程式為______________________。
（3）如表所示是部分化學鍵的鍵能參數(shù)：

化學鍵
 		P—P
 		P—O
 		O=O
 		P=O
 
鍵能/kJ·mol－1
 		a
 		b
 		c
 		x
 
 
已知白磷的燃燒熱為d kJ·mol－1，白磷及其完全燃燒的產(chǎn)物的結構如圖Ⅱ所示，則表中x＝________ kJ·mol－1(用含a、b、c、d的代表數(shù)式表示)。

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科目：高中化學 來源： 題型：填空題

二甲醚(CH3OCH3)是一種重要的清潔燃料氣，其儲運、燃燒安全性、理論燃燒溫度等性能指標均優(yōu)于液化石油氣，也可用作燃燒電池的燃料，具有很好的好展前景。
（1）已知H2、CO和CH3OCH3的燃燒熱(ΔH)分別為-285.5kJ/mol、-283kJ/mol和-1460.0 kJ/mol，則工業(yè)上利用水煤氣成分按1:1合成二甲醚的熱化學方程式為    。
（2）工業(yè)上采用電浮遠凝聚法處理污水時，保持污水的pH在5.0，通過電解生成Fe(OH)3膠體，吸附不溶性雜質，同時利用陰極產(chǎn)生的H2，將懸浮物帶到水面，利于除去。實驗室以二甲醚燃料電池模擬該方法設計的裝置如下圖所示：

①乙裝置以熔融碳酸鹽為電解質，稀土金屬材料為電極。寫出該燃料電池的正極電極反應式                         ；下列物質可用做電池熔融碳酸鹽的是                    。
A.MgCO3           B.Na2CO3           C.NaHCO3            D.(NH4)2CO3
②寫出甲裝置中陽極產(chǎn)物離子生成Fe(OH)3沉淀的離子方程式：                       。
③已知常溫下Kap[Fe(OH)3]=4.0×10—38，電解一段時間后，甲裝置中c(Fe3+)=          。
④已知：H2S的電離平衡常數(shù)：K1=9.1×10—8、K2=1.1×10—12；H2CO3的電離平衡常數(shù)：K1=4.31×10—7、K2=5.61×10—11。測得電極上轉移電子為0.24mol時，將乙裝置中生成的CO2通入200mL 0.2mol/L的Na2S溶液中，下列各項正確的是
A．發(fā)生反應的離子方程式為：CO2+S2—+H2O=CO32—+H2S
B．發(fā)生反應的離子方程式為：CO2+S2—+H2O=HCO3—+HS—
C．c(Na+)=2[c(H2S)+c(HS—)+c(S2—)]
D．c(Na+)+c(H+)=2c(CO32—)+2c(S2—)+c(OH—)
E．c(Na+)>c(HCO3—)>c(HS—)>c(OH—)

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科目：高中化學 來源： 題型：填空題

大氣中的部分碘源于O3對海水中I－的氧化。將O3持續(xù)通入NaI溶液中進行模擬研究。

(1)O3將I－氧化成I2的過程由3步反應組成：
①I－(aq)＋ O3(g)===IO－(aq)＋O2(g)　ΔH1
②IO－(aq)＋H＋(aq)HOI(aq)　ΔH2
③HOI(aq)＋I－(aq)＋H＋(aq)I2(aq)＋H2O(l)　ΔH3
總反應的化學方程式為_________________________________，其反應熱ΔH＝________。
(2)在溶液中存在化學平衡：I2(aq)＋I－(aq)I3—(aq)，其平衡常數(shù)表達式為________。
(3) 為探究Fe2＋對O3氧化I－反應的影響(反應體系如上圖)，某研究小組測定兩組實驗中I3—濃度和體系pH，結果見下圖和下表。

編號
反應物
反應前pH
反應后pH
第1組
O3＋I－
5.2
11.0
第2組
O3＋I－＋Fe2＋
5.2
4.1
 

圖2
①第1組實驗中，導致反應后pH升高的原因是_____________________________
②圖1中的A為________。由Fe3＋生成A的過程能顯著提高I－的轉化率，原因是_____________________________________________
③第2組實驗進行18 s后，I3—濃度下降。導致下降的直接原因有(雙選)________。
A．c(H＋)減小　　　B．c(I－)減小   C．I2(g)不斷生成  D．c(Fe3＋)增加
(4)據(jù)圖2，計算3～18 s內(nèi)第2組實驗中生成I3—的平均反應速率(寫出計算過程，結果保留兩位有效數(shù)字)。

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科目：高中化學 來源： 題型：填空題

隨著世界工業(yè)經(jīng)濟的發(fā)展、人口的劇增，全球能源緊張及世界氣候面臨越來越嚴重的問題，如何降低大氣中CO2的含量及有效地開發(fā)利用CO2引起了全世界的普遍重視。

（1）如圖為C及其氧化物的變化關系圖，若①變化是置換反應，則其化學方程式可為______________________________________；
圖中變化過程哪些是吸熱反應________（填序號）。
（2）甲醇是一種可再生能源，具有開發(fā)和應用的廣闊前景，工業(yè)上可用如下方法合成甲醇：
方法一　CO（g）＋2H2（g）??CH3OH（g）
方法二　CO2（g）＋3H2（g）??CH3OH（g）＋H2O（g）
在25℃、101 kPa下，1克甲醇完全燃燒放熱22.68 kJ，寫出甲醇燃燒的熱化學方程式：_____________________________________________；
某火力發(fā)電廠CO2的年度排放量是2 200萬噸，若將此CO2完全轉化為甲醇，則理論上由此獲得的甲醇完全燃燒放熱約是________kJ（保留三位有效數(shù)字）。
（3）金屬鈦冶煉過程中其中一步反應是將原料金紅石轉化：TiO2（金紅石）＋2C＋2Cl2高溫,TiCl4＋2CO　已知：C（s）＋O2（g）=CO2（g）　ΔH＝－393.5 kJ·mol－1
2CO（g）＋O2（g）=2CO2（g）　ΔH＝－566 kJ·mol－1
TiO2（s）＋2Cl2（g）=TiCl4（s）＋O2（g）　ΔH＝＋141 kJ·mol－1
則TiO2（s）＋2Cl2（g）＋2C（s）=TiCl4（s）＋2CO（g）的ΔH＝________。
（4）臭氧可用于凈化空氣，飲用水消毒，處理工業(yè)廢物和作為漂白劑。臭氧幾乎可與除鉑、金、銥、氟以外的所有單質反應。如：
6Ag（s）＋O3（g）=3Ag2O（s）　ΔH＝－235.8 kJ·mol－1，
已知：2Ag2O（s）=4Ag（s）＋O2（g）ΔH＝＋62.2 kJ·mol－1，
則O3轉化為O2的熱化學方程式為_________________________。

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