4．某合成氣的主要成分是一氧化碳和氫氣，可用于合成甲醚等清潔燃料．由天然氣獲得該合成氣過程中可能發(fā)生的反應有：
①CH4（g）+H2O（g）?CO（g）+3H2（g）△H1=+206.1kJ•mol-1
②CH4（g）+CO2（g）?2CO（g）+2H2（g）△H2=+247.3kJ•mol-1
③CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）△H3
請回答下列問題：
（1）在一密閉容器中進行反應①，測得CH4的物質(zhì)的量濃度隨反應時間的變化如圖1所示．

反應進行的前5min內(nèi)，v（H2）=0.3mol/（L•min）；10min時，改變的外界條件可能是升高溫度．反應①平衡常數(shù)表達式為$\frac{c（CO）•c（{H}_{2}）^{3}}{c（C{H}_{4}）•c（{H}_{2}O）}$．
（2）如圖2所示，在甲、乙兩容器中分別充入等物質(zhì)的量的CH4和CO2，使甲、乙兩容器初始容積相等．在相同溫度下發(fā)生反應②，并維持反應過程中溫度不變．已知甲容器中CH4的轉(zhuǎn)化率隨時間的變化如圖3所示，請在圖3中畫出乙容器中CH4的轉(zhuǎn)化率隨時間變化的圖象．
（3）反應③中△H3=-41.2kJ/mol．800℃時，反應③的平衡常數(shù)K=1，測得該溫度下密閉容器中某時刻各物質(zhì)的物質(zhì)的量見表：
COH2OCO2H2
0.5mol8.5mol2.0mol2.0mol
此時反應③中正、逆反應速率的關(guān)系式是a（填代號）．
a．v正＞v逆  b．v正＜v逆 c．v正=v逆  d．無法判斷．

分析 （1）根據(jù)圖可知，前5min內(nèi)甲烷的濃度由1.00mol/L減小為0.50mol/L，以此計算v（H2），由圖可知，10min時甲烷的濃度繼續(xù)減小，該反應向正反應方向移動，化學平衡常數(shù)是各生成物濃度的化學計量數(shù)次冪的乘積與各反應物濃度的化學計量數(shù)次冪的乘積的比值；
（2）甲、乙兩容器中分別充入等物質(zhì)的量的CH4和CO2，且甲、乙兩容器初始容積相等，由圖可知，甲的體積不變，乙的壓強不變，則假定甲不變，乙中發(fā)生CH4+CO2?2CO+2H2，其體積增大，則相當于壓強減小，化學平衡向正反應方向移動，乙容器中CH4的轉(zhuǎn)化率增大，但壓強小，反應速率減慢，則達到平衡的時間變長；
（3）根據(jù)蓋斯定律可知，①-②可得反應③，再利用Q與K的關(guān)系判斷反應進行的方向，從而確定正逆反應速率的關(guān)系．

解答 解：（1）根據(jù)圖可知，前5min內(nèi)甲烷的濃度由1.00mol/L減小為0.50mol/L，則v（CH4）=$\frac{1.00mol/L-0.50mol/L}{5min}$=0.1mol/（L•min），由化學計量數(shù)之比等于反應速率之比，則v（H2）=3×0.1mol/（L•min）=0.3mol/（L•min），
由圖可知，10min時甲烷的濃度繼續(xù)減小，該反應向正反應方向移動，而該反應為吸熱反應，則升高溫度符合題意，
CH4（g）+H2O（g）?CO（g）+3H2（g），K=$\frac{c（CO）•c（{H}_{2}）^{3}}{c（C{H}_{4}）•c（{H}_{2}O）}$，
故答案為：0.3 mol/（L•min）；升高溫度；$\frac{c（CO）•c（{H}_{2}）^{3}}{c（C{H}_{4}）•c（{H}_{2}O）}$；
（2）甲、乙兩容器中分別充入等物質(zhì)的量的CH4和CO2，且甲、乙兩容器初始容積相等，由圖可知，甲的體積不變，乙的壓強不變，則假定甲不變，乙中發(fā)生CH4+CO2?2CO+2H2，其體積增大，則相當于壓強減小，化學平衡向正反應方向移動，乙容器中CH4的轉(zhuǎn)化率增大，但壓強小，反應速率減慢，則達到平衡的時間變長，則乙中CH4的轉(zhuǎn)化率隨時間變化的圖象為
，
故答案為：；
（3）根據(jù)蓋斯定律可知，①-②可得反應③，則△H3=+206.1kJ/mol-（+247.3kJ/mol）=-41.2kJ/mol，
800℃時，反應③的K=1.0時，正逆反應速率相等，化學平衡不移動；
由表格中的數(shù)據(jù)可知，氣體的體積相同，則物質(zhì)的量與濃度成正比，Q=$\frac{2.0×2.0}{0.5×8.5}$＜K=1.0，該反應向正反應方向移動，則正反應速率大于逆反應速率，即選a，
故答案為：-41.2 kJ/mol；a．

點評 本題考查化學反應速率的計算，化學平衡的移動及反應方向的判斷，難度中等，（2）是學生解答中的難點，注意利用思維轉(zhuǎn)化的方法來解答．

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相關(guān)習題

科目：高中化學 來源： 題型：實驗題

14．如圖是實驗室制取某些氣體的裝置．
（1）該制氣裝置在加入反應物前，應事先進行的操作是檢查裝置氣密性．
（2）若用該裝置制取O2，反應物可選擇過氧化氫與二氧化錳（或水與過氧化鈉） （填試劑名稱）；
（3）若用該裝置制取NO2，反應的化學方程式為Cu+4HNO3=Cu（NO3）2+2NO2↑+2H2O．
（4）利用該裝置還可制取abcd（選填下列字母序號）等氣體．
a．H2  b．CO2  c．NH3  d．SO2．

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科目：高中化學 來源： 題型：選擇題

15．用式量為43的烷基取代甲苯苯環(huán)上的一個氫原子，所得芳香烴產(chǎn)物的種類數(shù)為（　�。�
A．6B．5C．4D．3

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12．古代的很多成語、諺語都蘊含著很多科學知識，下列對成語、諺語的解釋正確的是（　　）
A．“爆竹聲中除舊歲，春風送暖入屠蘇”．爆竹爆將炸發(fā)生的是分解反應
B．“甘之如飴”說明糖類均有甜味
C．“玉不琢不成器”，“百煉方能成鋼”發(fā)生的均為化學變化
D．“火樹銀花”中的焰火實質(zhì)上是金屬元素的焰色反應

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科目：高中化學 來源： 題型：解答題

19．工業(yè)合成上氨及氨氧化法制硝酸的流程圖如圖，回答下列問題：

（1）工業(yè)合成氨的原料是N2和H2．設備A的名稱是合成塔；其中N2可從空氣中分離出來，方法是先將空氣液化，然后蒸餾或控制N2的沸點加熱蒸發(fā)即可得到；H2可以水和天然氣為原料在催化劑作用下高溫制取，其化學方程式為CH4+H2O（g） CO+3H2．
（2）在原料氣制備過程中必須進行脫硫，目的是防止催化劑中毒．
（3）利用石灰乳來除去硝酸工業(yè)的尾氣（含NO、NO2），既能凈化尾氣，又能獲得應用廣泛的Ca（NO2）2，已知NO和NO2按1：1通入堿液中生成亞硝酸鹽．
①上述工藝中采用氣-液逆流接觸吸收（尾氣從吸收塔底進入，石灰乳從吸收塔頂噴淋），其目的是使尾氣中的NO、NO2 被充分吸收；濾渣可循環(huán)使用，濾渣的主要成分是Ca（OH）2（填化學式）．
②該工藝需控制NO 和NO2 物質(zhì)的量之比接近1：1．若n（NO）：n（NO2）＞1：1，則會導致排放氣體中NO 含量升高；若n（NO）：n（NO2）＜1：1，則會導致產(chǎn)品Ca（NO2）2中Ca（NO3）2含量升高．
（4）某化肥廠用NH3制備NH4NO3．已知：由NH3制NO的產(chǎn)率是95%，NO制HNO3的產(chǎn)率是90%，則制HNO3所用的NH3的質(zhì)量占總耗NH3質(zhì)量的53.9%（保留三位有效數(shù)值）．

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科目：高中化學 來源： 題型：解答題

9．太陽能的開發(fā)利用在新能源研究中占據(jù)重要地位．單晶硅太陽能電池片在加工時，一般摻雜微量的銅、硼、鎵、硒等．
請回答：
（1）基態(tài)Cu2+的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d9；已知高溫下Cu20比Cu0更穩(wěn)定，試從銅原子核外電子結(jié)構(gòu)角度解釋其原因亞銅離子價電子排布式為3d10，亞銅離子核外電子處于穩(wěn)定的全充滿狀態(tài)．
（2）銅與類鹵素（CN）2、（SCN）2反應生成Cu（ CN）2、Cu（ SCN）2．已知（CN）2分子中各原子最外層均為8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，則l mol （CN）2中含有π鍵的數(shù)目為4NA；
類鹵素（ SCN）2對應的酸有兩種，理論上硫氰酸（H-S-C≡N）的沸點低于異硫氰酸（H-N=C=S）的沸點，其原因為異硫氰酸分子間可形成氫鍵，而硫氰酸不能．
（3）氮化硼（BN）晶體有多種結(jié)構(gòu)．六方氮化硼是通常存在的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，與石墨相似，具有層狀結(jié)構(gòu)，可作高溫潤滑劑；立方氮化硼是超硬材料，有優(yōu)異的耐磨性．它們的晶體結(jié)構(gòu)如圖所示．

①關(guān)于兩種晶體，下列說法正確的是bc（填選項字母）．
a．立方氮化硼含有σ鍵和π鍵，所以硬度大
b．六方氮化硼層間作用力小，所以質(zhì)地軟
c．兩種晶體中的B-N鍵均為共價鍵
d．兩種晶體均為分子晶體
②立方氮化硼晶體中，硼原子的雜化軌道類型為sp3．
③立方氮化硼晶胞邊長為acm，則其密度為$\frac{100}{{a}^{3}N{\;}_{A}}$g/cm3（用含a的代數(shù)式表示）．
④如圖1是金剛石的晶胞圖和投影圖，圖2是立方氮化硼晶胞的投影圖，請在圖2中圓球上涂“●”和畫“×”分別標明B與N的相對位置．

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科目：高中化學 來源： 題型：選擇題

16．煉鐵、煉鋼過程中，先被氧化后被還原的元素是（　　）
A．煉鐵過程中的鐵元素B．煉鐵過程中的氧元素
C．煉鐵過程中的碳元素D．煉鋼過程中的鐵元素

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科目：高中化學 來源： 題型：解答題

13．碳碳雙鍵在酸性高錳酸鉀溶液中發(fā)生斷鍵氧化過程：$\stackrel{KMnO_{4}（H+）}{→}$+
完成下列填空：
（1）月桂烯是一種常見香料，其結(jié)構(gòu)如圖所示．
①月桂烯與等物質(zhì)的量的Br2發(fā)生加成反應，可以得到4種產(chǎn)物．
②月桂烯與酸性高錳酸鉀溶液反應時可生成多種有機產(chǎn)物，其中碳原子數(shù)最多的一種產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)簡式為
③金剛烷（見圖）是月桂烯的一種同分異構(gòu)體，其一氯代物有2種．
（2）烴X在酸性高錳酸鉀溶液中生成等物質(zhì)的量的丙酮（CH3COCH3）與羧酸Y（C5H10O2），且Y中僅含兩種不同化學環(huán)境的氫原子，則Y的結(jié)構(gòu)簡式是（CH3）3CCOOH，X的系統(tǒng)命名為2，4，4-三甲基-2-戊烯．
（3）化學式為C8H12的烴Z，在酸性高錳酸鉀溶液中生成CH3COCH2COOH，寫出Z可能的結(jié)構(gòu)簡式：．

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科目：高中化學 來源： 題型：選擇題

14．下列說法不正確的是（　�。�
A．鋁及其合金使用廣泛，是因為鋁比鐵更耐酸、堿的腐蝕
B．通過紅外光譜分析可以區(qū)分乙醇與乙酸乙酯
C．大部分金屬的冶煉都是通過在高溫下發(fā)生的氧化還原反應實現(xiàn)的
D．通常所說的三大合成材料是指塑料、合成橡膠和合成纖維

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