化學反應原理在工業(yè)生產(chǎn)中具有十分重要的意義。
（1）合成氨用的氫氣有多種制取方法：請你寫出用C制備水煤氣的化學反應方程式    。還可以由天然氣或重油制取氫氣：CH4＋H2O(g) 高溫催化劑CO＋3H2；比較以上兩種方法轉(zhuǎn)移6mol電子時，C和CH4的質(zhì)量之比是        。
（2）工業(yè)生產(chǎn)可以用NH3（g）與CO2（g）經(jīng)過兩步反應生成尿素，兩步反應的能量變化示意圖如下：

則NH3（g）與CO2（g）反應生成尿素的熱化學方程式為                  。
（3）已知反應Fe（s）+CO2（g）＝FeO（s）+CO（g） △H＝akJ/mol。測得在不同溫度下，該反應的平衡常數(shù)K隨溫度的變化如下：

①該反應的化學平衡常數(shù)表達式K=     ，a    0（填“>”、“<”或“：”）。在500℃2L密閉容器中進行反應，F(xiàn)e和CO2的起始量均為4 mol，則5min后達到平街時CO2的轉(zhuǎn)化率為   ，生成CO的平均速率v（CO）為    。
②700℃反應達到平衡后，要使該平衡向右移動，其他條件不變時，可以采取的措施有   （填字母）。

A．縮小反應器容積B．增加Fe的物質(zhì)的量
C．升高溫度到900℃D．使用合適的催化劑

（15分，最后一問1分，其余每空2分）（1）C＋H2O(g) CO＋H2；9:4
（2）2NH3（g）+CO2（g）＝H2O（l）+CO(NH2)2（s） △H＝－134kJ/mol
（3）①；＞；50%；0.2mol/(L·min) ②C

解析試題分析：（1）高溫下碳和水蒸氣反應生成氫氣和CO，反應的化學方程式是C＋H2O(g) CO＋H2；反應中碳的化合價從0價升高到＋2價，轉(zhuǎn)移2個電子。因此轉(zhuǎn)移6mol電子時，消耗碳單質(zhì)的質(zhì)量是：12g/mol×3mol＝36g。在反應CH4＋H2O(g) 高溫催化劑CO＋3H2中碳的化合價從－4價升高到＋2價，轉(zhuǎn)移6個電子。因此轉(zhuǎn)移6mol電子時消耗甲烷的質(zhì)量是16g，所以以上兩種方法轉(zhuǎn)移6mol電子時，C和CH4的質(zhì)量之比是36:16＝9:4。
（2）根據(jù)圖像可知，第一步反應中反應物的總能量高于生成物的總能量，因此是放熱反應，反應的熱化學方程式是2NH3（g）+CO2（g）＝H2NCOONH4（l，氨基甲酸銨）  △H1＝－272KJ/mol；第二步反應中，反應物的總能量低于生成物的總能量，因此反應是吸熱反應，反應的化學方程式是H2NCOONH4（l）＝H2O（l）+ CO(NH2)2（s） △H2＝＋138KJ/mol。根據(jù)蓋斯定律可知，兩個過程相加即得到NH3（g）與CO2（g）反應生成尿素的熱化學方程式，即為2NH3（g）+CO2（g）＝H2O（l）+ CO(NH2)2（s）  △H＝－272KJ/mol＋138KJ/mol＝－134kJ/mol。
（3）①化學平衡常數(shù)是在一定條件下，當可逆反應達到平衡狀態(tài)時，生成物濃度的冪之積和反應物濃度的冪之積的比值，所以根據(jù)反應Fe（s）+CO2（g）＝FeO（s）+CO（g）可知，該反應的平衡常數(shù)K＝。由表中數(shù)據(jù)可知，對于反應①，溫度越高平衡常數(shù)越大，說明升高溫度平衡向正反應方向移動。由于升高溫度平衡向吸熱反應方向進行，故a＞0。令平衡時參加反應的二氧化碳的物質(zhì)的量濃度為xmol，則：
Fe（s）+CO2（g）＝FeO（s）+CO（g）
起始濃度（mol/L）         2                  0
轉(zhuǎn)化量（mol/L）           x                  x
平衡量（mol/L）         2－x                 x
所以根據(jù)平衡常數(shù)的表達式可知＝1，解得x＝1，所以二氧化碳的轉(zhuǎn)化率為×100%＝50%。其中CO表示的平均速率v（CO）＝＝0.2mol/（L?min）。
②A、反應前后體積不變，縮小反應器容積，壓強增大，化學平衡不移動，故A錯誤；
B、鐵是固體，增加Fe的物質(zhì)的量，不會引起化學平衡的移動，故B錯誤；
C、正方應是吸熱反應，升高溫度到900℃，化學平衡正向移動，故C正確；
D、催化劑只能改變反應速率，不能改變平衡狀態(tài)，所以使用合適的催化劑，不會引起化學平衡的移動，故D錯誤，答案選C。
考點：考查氧化還原反應方程式的書寫和計算；熱化學方程式的書寫；化學平衡常數(shù)的有關應用和計算；外界條件對平衡狀態(tài)的影響等

練習冊系列答案
相關習題

科目：高中化學 來源： 題型：填空題

目前，消除氮氧化物污染有多種方法。
（1）用CH4催化還原氮氧化物可以消除氮氧化物的污染。已知：
①CH4(g)＋4NO2(g)＝4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－574 kJ·mol－1
②CH4(g)＋4NO(g)＝2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－1160 kJ·mol－1
③H2O(g)＝H2O(l) ΔH＝－44．0 kJ·mol－1
寫出CH4 (g)與NO2 (g)反應生成N2 (g) ,CO2(g)和H2O(l)的熱化學方程 式_____________________
（2）用活性炭還原法處理氮氧化物。有關反應為：C(s)＋2NO(g)N2(g)＋CO2(g)某研究小組向恒容密閉容器加入一定量的活性炭和NO，恒溫（T。C)條件下反應，反應進行到不同時間測得各物質(zhì)的濃度如下

①不能作為判斷反應達到化學平衡狀態(tài)的依據(jù)   是_______
A．容器內(nèi)CO2的濃度保持不變
B．v正（N2）="2" v正（NO）
C．容器內(nèi)壓強保持不變  
D．混合氣體的密度保持不變
E．混合氣體的平均相對分子質(zhì)量保持不變
②在T。C時．該反應的平衡常數(shù)為_______(保留兩位小數(shù))；
③在30  min,改變某一條件,反應重新達到平衡,則改變的條件是_______
（3）科學家正在研究利用催化技術將超音速飛機尾氣中的NO和CO轉(zhuǎn)變成CO2和N2,其反應為：
2CO＋2NON2＋2CO2 ΔH<0研究表明：在使用等質(zhì)量催化劑時，增大催化劑的比表面積可提高化學反應速率．為了分別驗證溫度、催化劑的比表面積對化學反 應速率的影響規(guī)律、某同學設計了三組實驗，部分實驗條件已經(jīng)填在下表中。
 
①上表中:a=_______,b=________,e=________
②請在給出的坐標圖中，畫出上表中實驗II和實驗III條件下混合氣體中NO濃度隨時間變化的趨勢曲線圖,并標明相應的實驗編號
 

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科目：高中化學 來源： 題型：填空題

直接甲醇燃料電池（DNFC）被認為是21世紀電動汽車最佳候選動力源。

（1）101 kPa時，1 mol CH3OH完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物放出熱量726.51 kJ/mol，則甲醇燃燒的熱化學方程式為　　                        　　　 。
（2）甲醇質(zhì)子交換膜燃料電池中將甲醇蒸汽轉(zhuǎn)化為氫氣的兩種反應原理是：
①CH3OH(g)+H2O(g)=CO2(g)+3H2(g) 　△H1="+49.0" kJ·mol-1
②CH3OH(g)+ O2(g)= CO2(g)+2H2(g)　△H2
已知H2(g)+O2(g)=H2O(g)　　△H ="-241.8" kJ·mol-1
則反應②的△H2= 　　　　　　　　　　　　　kJ·mol-1。
（3）甲醇燃料電池的結構示意圖如右。甲醇進入　 極（填“正”或“負”），正極發(fā)生的電極反應式為　　　　　 　　　                  　　　　　。負極發(fā)生的電極反應式為　　　　　 　                　　　　　　　。

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科目：高中化學 來源： 題型：問答題

（15分）
甲醇是一種可再生能源，具有廣泛的開發(fā)和應用前景．請回答下列與甲醇有關的問題．
（1）甲醇分子是____分子（填“極性”或“非極性”）．
（2）工業(yè)上一般可采用如下反應來合成甲醇：CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)△H=-86.6kJ/mol，在T℃時，往一個體積固定為1L的密閉容器中加入1mol CO和2mol H2：，反應達到平衡時，容器內(nèi)的壓強是開始時的3/5．
①達到平衡時，CO的轉(zhuǎn)化率為         。
②下列選項能判斷該反應達到平衡狀態(tài)的依據(jù)的有____     。

A．B．CO的消耗速率等于CH3OH的生成速率
C．容器內(nèi)的壓強保持不變D．混合氣體的密度保持不變
E．混合氣體的顏色保持不變      F．混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不隨時間而變化
  （3）已知在常溫常壓下：

（4）由甲醇、氧氣和NaOH溶液構成的新型手機電池，可使手機連續(xù)使用一個月才充一次電。
①該電池負極的電極反應式為____
②若以該電池為電源，用石墨做電極電解200mL含有如下離子的溶液．

電解一段時間后，當兩極收集到相同體積（相同條件）的氣體時（忽略溶液體積的變化及電極產(chǎn)物可能存在的溶解現(xiàn)象）陽極上收集到氧氣的質(zhì)量為       。

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科目：高中化學 來源： 題型：問答題

SO2、NO、NO2、CO都是污染大氣的有害氣體，對其進行回收利用是節(jié)能減排的重要課題。
（1）上述四種氣體中直接排入空氣時會引起酸雨的有__________（填化學式）。
（2）已知：2SO2(g)+ O2(g)=2SO3(g)；△H=－196.6kJ/mol
O2(g)+2NO(g)=2NO2(g)；△H=－113.0kJ/mol
①反應：NO2(g) +SO2(g)= SO3(g) +NO(g)的△H=_ kJ/mol。
②一定條件下，將NO2和SO2以體積比1：1置于恒溫恒容的密閉容器中發(fā)生反應： NO2(g) +SO2(g)SO3(g) +NO(g)，
下列不能說明反應達到平衡狀態(tài)的是_____（填字母）。
a．體系壓強保持不變
b．混合氣體的顏色保持不變
c．NO的物質(zhì)的量保持不變
d．每生成1molSO3的同時消耗1molNO2
（3）CO可用于合成甲醇，其反應的化學方程式為CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)。在一容積可變的密閉容器中充有10molCO和20mol H2，在催化劑作用下發(fā)生反應生成甲醇。CO的平衡轉(zhuǎn)化率（α）與溫度（T）、壓強（p）的關系如圖所示。

①上述合成甲醇的反應為______（填“放熱”或“吸熱”）反應。
②A、B、C三點的平衡常數(shù)KA、KB、KC的大小關系為___________。
③若達到平衡狀態(tài)A時，容器的體積為10L，則在平衡狀態(tài)B時容器的體積為_____L。
（4）某研究小組設計了如圖所示的甲醇燃料電池裝置。

①該電池工作時，OH-向______（填“a”或“b”）極移動。
②電池工作一段時間后，測得溶液的pH減小，則該電池總反應的離子方程式為__________________。

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科目：高中化學 來源： 題型：計算題

碳和碳的化合物在生產(chǎn)、生活中的應用非常廣泛，在提倡健康生活已成潮流的今天，“低碳生活”不再只是一種理想，更是一種值得期待的新的生活方式。
（1）將CO2與焦炭作用生成CO，CO可用于煉鐵等。
①已知：Fe2O3(s)＋3C(石墨)＝2Fe(s)＋3CO(g)  ΔH1＝ +489.0 kJ/mol
C(石墨)＋CO2(g)＝2CO(g)   ΔH2＝+172.5 kJ/mol
則CO還原Fe2O3的熱化學方程式為                                        ；
②氯化鈀（PdCl2）溶液常被應用于檢測空氣中微量CO。PdCl2被還原成單質(zhì)，反應的化學方程式為                                                ；
（2）將兩個石墨電極插入KOH溶液中，向兩極分別通入C3H8和O2構成丙烷燃料電池。
①負極電極反應式是：                                            ；
②某同學利用丙烷燃料電池設計了一種電解法制取Fe(OH)2的實驗裝置（如下圖所示），通電后，溶液中產(chǎn)生大量的白色沉淀，且較長時間不變色。下列說法中正確的是          （填序號）

A．電源中的a一定為正極，b一定為負極
B．可以用NaCl溶液作為電解液
C．A、B兩端都必須用鐵作電極
D．陰極發(fā)生的反應是：2H+＋2e－＝H2↑
（3）將不同量的CO(g)和H2O(g)分別通入體積為2L的恒容密閉容器中，進行反應：CO(g)＋H2O(g)  CO2(g)＋H2(g)，得到如下三組數(shù)據(jù)：

實驗組
溫度/℃
起始量/mol
平衡量/mol
達到平衡所需時間/min
H2O
CO
CO2
1
650
2
4
1.6
5
2
900
1
2
0.4
3
3
900
1
2
0.4
1
 
①該反應的正反應為          （填“吸”或“放”）熱反應；
②實驗2中，平衡常數(shù)K＝          ；
③實驗3跟實驗2相比，改變的條件可能是                （答一種情況即可）；
（4）將2.4g碳在足量氧氣中燃燒，所得氣體通入100mL 3.0mol/L的氫氧化鈉溶液中，完全吸收后，溶液中所含離子的物質(zhì)的量濃度由大到小的順序                   。

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科目：高中化學 來源： 題型：計算題

為減小CO2對環(huán)境的影響，在限制其排放量的同時，應加強對CO2創(chuàng)新利用的研究。
（1）①把含有較高濃度CO2的空氣通入飽和K2CO3溶液。②在①的吸收液中通高溫水蒸氣得到高濃度的CO2氣體。寫出②中反應的化學方程式__________________________。
（2）如將CO2與H2以1:3的體積比混合。
①適當條件下合成某烴和水，該烴是      （填序號）。

A．烷烴 B．烯烴 C．炔烴 D．苯的同系物
②適當條件下合成燃料甲醇和水。在體積為2L的密閉容器中，充入 2 mol CO2和6 mol H2，一定條件下發(fā)生反應：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H=－49.0 kJ/mol。測得CO2(g)和CH3OH(g)的濃度隨時間變化如圖所示。

從反應開始到平衡，v(H2)=     ；氫氣的轉(zhuǎn)化率=      ；能使平衡體系中n(CH3OH)增大的措施有__________________________________________________。
（3）如將CO2與H2以1:4的體積比混合，在適當?shù)臈l件下可制得CH4。已知：
CH4 (g) +2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)  △H1="―890.3" kJ/mol
H2(g) + 1/2O2(g)=H2O(l)   △H2=－285.8 kJ/mol
則CO2(g)與H2(g)反應生成CH4(g)與液態(tài)水的熱化學方程式是____________________。
（4）某同學用沉淀法測定含有較高濃度CO2的空氣中CO2的含量，經(jīng)查得一些物質(zhì)在20℃的數(shù)據(jù)如下表。
溶解度（S）/g
溶度積（Ksp）
Ca(OH)2
Ba(OH)2
CaCO3
BaCO3
0.16
3.89
2.9×10－9
2.6×10－9
 
（說明：Ksp越小，表示該物質(zhì)在水溶液中越易沉淀）
吸收CO2最合適的試劑是         (填“Ca(OH)2”或“Ba(OH)2”)溶液，實驗時除需要測定工業(yè)廢氣的體積（折算成標準狀況）外，還需要測定                       。

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科目：高中化學 來源： 題型：計算題

除去雜質(zhì)后的水煤氣主要含H2、CO，是理想的合成甲醇的原料氣。
（1）生產(chǎn)水煤氣過程中有以下反應：①C(s)+CO2(g)2CO(g)  △H1；
②CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)  △H2；③C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)  △H3；
上述反應△H3與△H1、△H2之間的關系為                       。
（2）將CH4轉(zhuǎn)化成CO，工業(yè)上常采用催化轉(zhuǎn)化技術，其反應原理為：2CH4(g)＋3O2(g)4CO(g)＋4H2O(g)   △H=－1038kJ/mol。工業(yè)上要選擇合適的催化劑，分別對X、Y、Z三種催化劑進行如下實驗（其他條件相同）：
①X在750℃時催化效率最高，能使正反應速率加快約3×105倍；
②Y在600℃時催化效率最高，能使正反應速率加快約3×105倍；
③Z在440℃時催化效率最高，能使逆反應速率加快約1×106倍；
根據(jù)上述信息，你認為在生產(chǎn)中應該選擇的適宜催化劑是      （填“X”或“Y”或“Z”），選擇的理由是                                                      ；
（3）請在答題卡中，畫出（2）中反應在有催化劑與無催化劑兩種情況下反應過程中體系能量變化示意圖，并進行必要標注。
（4）合成氣合成甲醇的主要反應是：2H2(g)+CO(g)CH3OH(g) △H=－90.8kJ·mol－1，T℃下此反應的平衡常數(shù)為160。
此溫度下，在密閉容器中開始只加入CO、H2，反應10min后測得各組分的濃度如下：

物質(zhì)
H2
CO
CH3OH
濃度/（mol·L－1）
0.20
0.10
0.40
 
①該時間段內(nèi)平均反應速率v(H2)=                       。
②比較此時正、逆反應速率的大�。簐(正)      v (逆)（填“＞”、“＜”或“＝”）
（5）生產(chǎn)過程中，合成氣要進行循環(huán)，其目的是                                 。

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科目：高中化學 來源： 題型：單選題

一定條件下，反應2AB(g)  A2(g)＋B2(g)達到平衡狀態(tài)的標志是
A．單位時間內(nèi)生成n molA2的同時消耗n molB2  
B．容器內(nèi)， AB、A2、B2三種氣體共存
C．AB的消耗速率等于A2的消耗速率       
D．容器中各組分的體積分數(shù)不隨時間變化

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同步練習冊答案