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下圖是煤化工產業(yè)鏈的一部分，試運用所學知識，解決下列問題：

I．已知該產業(yè)鏈中某反應的平衡表常數(shù)達式為：K＝，它所對應反應的化學方程式為                                            。
II．二甲醚（CH3OCH3）在未來可能替代柴油和液化氣作為潔凈液體燃料使用，工業(yè)上以CO和H2為原料生產CH3OCH3。工業(yè)制備二甲醚在催化反應室中（壓力2．0～10．0Mpa，溫度230～280℃）進行下列反應：
①CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) △H1＝－90．7kJ·mol－1
②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g) △H2＝－23．5kJ·mol－1
③CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) △H3＝－41．2kJ·mol－1
（1）催化反應室中總反應的熱化學方程式為                                         。
830℃時反應③的K＝1．0，則在催化反應室中反應③的K    1．0（填“＞”、“＜”或“＝”）。
（2）在某溫度下，若反應①的起始濃度分別為：c(CO)＝1 mol/L，c(H2)＝2．4 mol/L，5 min后達到平衡，CO的轉化率為50％，則5 min內CO的平均反應速率為      　     ；若反應物的起始濃度分別為：c(CO)＝4 mol/L，c(H2)＝a mol/L；達到平衡后，c(CH3OH)＝2 mol/L，a＝        mol/L。
（3）反應②在t℃時的平衡常數(shù)為400，此溫度下，在0．5L的密閉容器中加入一定的甲醇，反應到某時刻測得各組分的物質的量濃度如下：

物質
CH3OH
CH3OCH3
H2O
c(mol/L)
0．8
1．24
1．24
 
①此時刻v正   v逆（填“大于”“小于”或“等于”
②平衡時二甲醚的物質的量濃度是                    。
以二甲醚、空氣、KOH 溶液為原料，以石墨為電極可直接構成燃料電池，則該電池的負極反應式為                                              ；若以1．12L/min（標準狀況）的速率向電池中通入二甲醚，用該電池電解500mL2mol/L CuSO4溶液，通電0．50 min后，計算理論上可析出金屬銅的質量為                         

I．C(s) + H2O(g)  CO(g)+H2(g) （1分）
II．（1）3CO(g)＋3H2(g)  CH3OCH3(g) ＋CO2(g) △H1＝－246．1kJ·mol－1    > （1分）
（2）0．1mol/(L·min)  （1分）  5．4 （1分）
（3）大于（1分）   1．6mol/L （1分）
（4）CH3OCH3 -12e-+16OH - = 2CO32-+11H2O （1分）  9．6g （2分）

解析試題分析：I．根據(jù)題給平衡常數(shù)表達式，結合質量守恒定律寫出，化學方程式為
C(s) + H2O(g)  CO(g)+H2(g)；II．（1）根據(jù)蓋斯定律，①×2+②+③得催化反應室中總反應的熱化學方程式為3CO(g)＋3H2(g)  CH3OCH3(g) ＋CO2(g) △H1＝－246．1kJ·mol－1；該反應放熱，降溫平衡向正向移動，K增大，故在催化反應室中反應③的K＞1．0；（2）根據(jù)v=△c/△t,將題給數(shù)據(jù)代入計算，v(CO)= 0．1mol/(L·min)；根據(jù)平衡計算——三行式計算。
CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)      CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)
起始濃度（mol/L）  1      2.4          0           4      a           0
轉化濃度（mol/L）  0.5     1           0.5          2      4           2
平衡濃度（mol/L）  0.5    1.4          0.5          2      a-4         2
將有關數(shù)據(jù)代入平衡常數(shù)表達式，計算得a=5．4；
（3）①根據(jù)信息知，Q= c(CH3OCH3) c(H2O)/ c2(CH3OH),代入數(shù)據(jù)計算得Q=2.4，Q＜K，反應正向進行，v正大于v逆；②根據(jù)平衡計算——三行式進行計算。平衡時二甲醚的物質的量濃度是1．6mol/L；
（4）以二甲醚、空氣、KOH 溶液為原料，以石墨為電極可直接構成燃料電池，二甲醚發(fā)生氧化反應，在負極發(fā)生反應，根據(jù)原子守恒和電荷守恒，該電池的負極反應式為CH3OCH3 -12e-+16OH - = 2CO32-+11H2O；根據(jù)電子守恒計算析出銅的質量，2m(Cu)/64=1.12/22.4×0.5×12，m(Cu)=9.6g。
考點：考查化學平衡計算、蓋斯定律和電化學。

練習冊系列答案
相關習題

科目：高中化學 來源： 題型：填空題

2013年全國各地都遭遇“十面霾伏”。其中，機動車尾氣和燃煤產生的煙氣對空氣質量惡化貢獻較大。
（1）汽車尾氣凈化的主要原理為：2NO(g) + 2CO(g)2CO2(g)+ N2(g)�！鱄＜0
若該反應在絕熱、恒容的密閉體系中進行，下列示意圖正確且能說明反應在進行到t1時刻達到平衡狀態(tài)的是        （填代號）。
（下圖中υ正、K、n、w分別表示正反應速率、平衡常數(shù)、物質的量、質量分數(shù)）

（2）機動車尾氣和煤燃燒產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兩種不同催化劑，測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化率），
反應原理為：NO(g) +NO2(g)+2NH3(g)2N2(g) + 3H2O(g)。

①該反應的△S    0，△H     0（填“＞”、“＝”或 “＜”）。
②對于氣體反應，用某組分(B)的平衡壓強(pB)代替物質的量濃度(cB)也可以表示平衡常數(shù)（記作KP），
則上述反應的KP＝                。
③以下說法正確的是                 。
A．第②種催化劑比第①種催化劑脫氮率高
B．相同條件下，改變壓強對脫氮率沒有影響
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。該電池在使用過程中石墨I電極上生成氧化物Y，其電極反應為                        。

（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。反應生成對大氣無污染的氣體。1 mol尿素能吸收工業(yè)尾氣中氮氧化物（假設NO、NO2體積比為1:1）的質量為___________g。

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科目：高中化學 來源： 題型：填空題

國家擬于“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：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反應的熱化學方程式是________________________。
（2）有人設想按如圖所示裝置用廢氣中的SO2生產硫酸。

寫出SO2電極的電極反應式__________________________。
（3）提高反應2SO2（g）＋O2（g） 2SO3（g）  △H＜0中SO2的轉化率是控制SO2排放的關鍵措施之一。某課外活動小組進行了如下探究：
①T1溫度時，在2L的密閉容器中加入4.0molSO2和2.0molO2，5 min后反應達到平衡，二氧化硫的轉化率為50%，前5 min內SO2的平均反應速率為___________。
②在①中的反應達到平衡后，改變下列條件，能使SO2的轉化率及SO3的平衡濃度都比原來增大的是
_________（填序號）。
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，減小容器的容積
③在其他條件不變的情況下，探究起始時氧氣物質的量對2SO2（g）＋O2（g） 2SO3（g）反應的影響，實驗結果如圖所示。（圖中T表示溫度，n表示物質的量）：在a、b、c三點所處的平衡狀態(tài)中，SO2的轉化率最高的是____，溫度T1______T2（填“＞”“＜”或“＝”）。

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科目：高中化學 來源： 題型：填空題

化工行業(yè)的發(fā)展必須符合國家節(jié)能減排的總體要求。請回答下列問題：
（1）已知C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)，則該反應的平衡常數(shù)表達式為               。
（2）已知在一定溫度下，
C（s）+CO2（g）   2CO（g）          △H1
CO（g）+H2O（g）   H2（g）+CO2（g） △H2
C（s）+H2O（g） CO（g）+H2（g）    △H3
則△H1、△H2、△H3之間的關系是：                             。
（3）通過研究不同溫度下平衡常數(shù)可以解決某些實際問題。已知等體積的一氧化碳和水蒸氣進入反應時，會發(fā)生如下反應： CO(g)+H2O(g) H2(g)+CO2(g)，該反應平衡常數(shù)隨溫度的變化如表所示。

溫度/℃
400
500
800
平衡常數(shù)K
9.94
9
1
 
則該反應的正反應方向是     反應（填“吸熱”或“放熱”），在500℃時，若設起始時CO和H2O的起始濃度均為0.020mol/L，則CO的平衡轉化率為     。
（4）從氨催化氧化可以制硝酸，此過程中涉及氮氧化物，如NO、NO2、N2O4等。對反應N2O4(g) 2NO2(g)  △H＞0在溫度為T1、T2時，平衡體系中NO2的體積分數(shù)隨壓強變化曲線如圖所示。下列說法正確的是      ：

A．A、C兩點的反應速率：A＞C
B．A、C兩點氣體的顏色：A深，C淺
C．B、C兩點的氣體的平均相對分子質量：B＜C
D．由狀態(tài)A到狀態(tài)B，可以用加熱的方法
E．A、C兩點的化學平衡常數(shù)：A=C
（5）工業(yè)上用Na2SO3吸收尾氣中的SO2，再用下圖裝置電解(惰性電極)NaHSO3制取H2SO4（陰離子交換膜只永許陰離子通過），陽極電極反應式為：               ，陽極區(qū)逸出氣體的成分為       （填化學式）。

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科目：高中化學 來源： 題型：填空題

（1）能源的開發(fā)利用與人類社會的可持續(xù)性發(fā)展息息相關。
已知：① Fe2O3(s)+3C(s)=2Fe(s)+3CO(g)  △H1="a" kJ/mol
②CO(g)+1/2 O2(g)=CO2(g)        △H2="b" kJ/mol
③4Fe(s)+3O2(g)=2Fe2O3(s)        △H3="c" kJ/mol
則C的燃燒熱____________________________kJ.mol-1
（2）某實驗小組模擬工業(yè)合成氨反應N2+3H2  2NH3 △H ="-92.4" kJ/mol,開始他們將N2和H2混合氣體20mol (體積比1：1)充入5L合成塔中.反應前壓強為P0,反應過程中壓強用P表示，反應過程中P/P0與時間t的關系如圖所示。請回答下列問題：

①反應達平衡的標志是（填字母代號）_____________
A．壓強保持不變
B．氣體密度保持不變
C．NH3的生成速率是N2的生成速率的2倍
②2min時，以C(N2)變化表示的平均反應速率為___________
③若提高N2的轉化率可采取的措施有_______________
A．向體系中按體積比1：1再充入N2和H2
B．分離出NH3
C．升高溫度
D．充入He氣使壓強增大
E．加入一定量的N2
（3）25°C時,BaCO3和BaSO4的溶度積常數(shù)分別是8×10－9和1×10－10，某含有BaCO3沉淀的懸濁液中c(CO32-)=0.2mol/L，如果加入等體積的Na2SO4溶液，若要產生 BaSO4沉淀，加入Na2SO4溶液的物質的量濃度最小是________mol /L。

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科目：高中化學 來源： 題型：填空題

(15分)能源的開發(fā)、利用與人類社會的可持續(xù)發(fā)展息息相關，怎樣充分利用好能源是擺在人類面前的重大課題。
I．已知：Fe2O3(s)+3C(石墨) =2Fe(s)+3CO(g) △H=akJ·mol-1
CO(g)+1／2O2(g)= CO2(g) △H=bkJ·mol-1
C(石墨)+O2(g)=CO2(g) △H=ckJ·mol-1
則反應：4Fe(s)+3O2(g)= 2Fe2O3(s)的焓變△H=       kJ·mol-1。
Ⅱ．（1）依據(jù)原電池的構成原理，下列化學反應在理論上可以設計成原電池的是     (填序號)。
A．C(s)+CO2(g)=2CO(g)
B．NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l)
C．2H2O(l)= 2H2(g)+O2(g)
D．CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)
若以KOH溶液為電解質溶液，依據(jù)所選反應可以設計成一個原電池，請寫出該原電池的電極反應。
負極：                                                ，
正極：                                                。
（2）二氧化氯(ClO2)是一種高效安全的自來水消毒劑。ClO2是一種黃綠色氣體，易溶于水。實驗室以NH4Cl、鹽酸、NaClO2為原料制備ClO2流程如下：

已知：電解過程中發(fā)生的反應為：
NH4Cl+2HClNCl3+3H2↑；假設NCl3中氮元素為+3價。
①寫出電解時陰極的電極反應式                                            。
②在陽極上放電的物質(或離子)是           。
③除去ClO2中的NH3可選用的試劑是         (填序號)
A．生石灰       B．堿石灰       C．濃H2SO4       D．水
④在生產過程中，每生成1mol ClO2，需消耗       mol NCl3。

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科目：高中化學 來源： 題型：填空題

運用化學反應原理知識研究如何利用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的反應速率的是________(填寫序號)．
a．使用高效催化劑     b．降低反應溫度
c．增大體系壓強       d．不斷將CH3OH從反應混合物中分離出來

（3）在一定壓強下，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生成甲醇，平衡轉化率與溫度、壓強的關系如右圖所示。
①p1________p2(填“大于”、“小于”或“等于”)；
②100 ℃時，該反應的化學平衡常數(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，達到新平衡時，CO的轉化率________(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來制備硫酸，該電池用多孔材料作電極，它能吸附氣體，同時也能使氣體與電解質溶液充分接觸。請寫出該電池的負極的電極反應式________________。
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。請寫出開始時陽極反應的電極反應式________________。

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科目：高中化學 來源： 題型：填空題

硫酸鹽主要來自地層礦物質，多以硫酸鈣、硫酸鎂的形態(tài)存在。
（1）已知：①Na2SO4(s)=Na2S(s)+2O2(g) ；  ΔH1=" +1011.0" kJ · mol-1
②C(s)+O2(g)=CO2(g) ；   ΔH2=－393.5 kJ · mol-1
③2C(s)+O2(g)="2CO(g)" ；ΔH3=－221.0 kJ · mol-1 
則反應④Na2SO4(s)+4C(s)=Na2S(s)+4CO(g)；ΔH4=             kJ · mol-1，該反應能自發(fā)進行的原因是                              ；工業(yè)上制備Na2S不用反應①，而用反應④的理由是                                                       。
（2）已知不同溫度下2SO2+O22SO3的平衡常數(shù)見下表。

溫度（℃）
527
758
927
平衡常數(shù)
784
1.0
0.04
 
1233℃時，CaSO4熱解所得氣體的主要成分是SO2和O2，而不是SO3的原因是               。
（3）高溫時，用CO還原MgSO4可制備高純MgO。
①750℃時，測得氣體中含等物質的量SO2和SO3，此時反應的化學方程式是                     。
②將上述反應獲得的SO2通入含PtCl42-的酸性溶液，可還原出Pt，則反應的離子方程式是                            。
③由MgO可制成“鎂—次氯酸鹽”燃料電池，其裝置示意圖如圖，則正極的電極反應式為          。

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科目：高中化學 來源： 題型：填空題

我國是個鋼鐵大國,鋼鐵產量為世界第一,高爐煉鐵是最為普遍的煉鐵方法.
I. 已知：2CO(g)+ O2(g)＝2CO2(g),ΔH＝-566 kJ·mol-1
2Fe(s)+ O2(g)＝Fe2O3(s),ΔH＝-825.5 kJ·mol-1
反應：Fe2O3(s)+ 3CO(g) 2Fe(s)+ 3CO2(g),ΔH＝______ kJ·mol-1.
Ⅱ. 反應Fe2O3(s)+ CO(g)Fe(s)+ CO2(g)在1000℃的平衡常數(shù)等于4.在一個容積為10L的密閉容器中,1000℃時加入Fe、Fe2O3、CO、CO2各1.0mol,反應經過l0min后達到平衡.
（1）CO的平衡轉化率=____________.
（2）欲提高CO的平衡轉化率,促進Fe2O3的轉化,可采取的措施是________.
a．提高反應溫度
b．增大反應體系的壓強
c．選取合適的催化劑
d．及時吸收或移出部分CO2
e．粉碎礦石,使其與平衡混合氣體充分接觸
Ⅲ.高爐煉鐵產生的廢氣中的CO可進行回收,使其在一定條件下和H2反應制備甲醇:
CO(g)+ 2H2(g)CH3OH(g).請根據(jù)圖示回答下列問題:

（1）從反應開始到平衡,用H2濃度變化表示平均反應速率v(H2)=________.
（2）若在溫度和容器相同的三個密閉容器中,按不同方式投入反應物,測得反應達到平衡吋的有關數(shù)據(jù)如下表：

容器
反應物投入的量
反應物的
轉化率
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
 
則下列關系正確的是________.
A．c1=c2
B．2Q1=Q3
C．2a1=a3
D．a1 +a2 =1
E．該反應若生成1mol CH3OH，則放出(Q1+Q2)kJ熱量
（3）若在一體積可變的密閉容器中充入l molCO、2molH2和1molCH3OH,達到平衡吋測得混合氣體的密度是同溫同壓下起始的1.6倍,則該反應向________(填“正”、“逆”)反應方向移動.
（4）甲醇可與氧氣構成燃料電池,該電池用多孔的惰性電極浸入濃氫氧化鉀溶液,寫出該電池的負極反應式______________________.

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