（14分）用氮化硅陶瓷代替金屬制造發(fā)動機的耐熱部件，能大幅度提高發(fā)動機的熱效率。工業(yè)上用化學氣相沉積法制備氮化硅，其反應如下：3SiCl4(g)+2N2(g)+6H2(g)Si3N4(s)+12HCl(g)，在溫度T0下的2 L密閉容器中，加入0．30 mol SiC14, 0．20 mol N2． 0．36 mol H2進行上述反應，2min后達到平衡，測得固體的質(zhì)量增加了2．80 g
（1） SiCl4的平均反應速率為＿＿＿
（2）平衡后，若改變溫度，混合氣體的平均相對分子質(zhì)量與溫度的關系如圖所示，下列說法正確的是

A．該反應在任何溫度下可自發(fā)進行
B．若混合氣體的總質(zhì)量不變，表明上述反應己達到平衡狀態(tài)
C．其他條件不變，增大Si3N4的物質(zhì)的量，平衡向左移動
D．按3:2:6的物質(zhì)的量比增加反應物，SiC14（g）的轉(zhuǎn)化率降低
（3）下表為不同溫度下該反應的平衡常數(shù)，其他條件相同時，在＿＿＿（填"T1”、“T2”．,“T3”）溫度下反應達到平衡所需時間最長：

假設溫度為T1時向該反應容器中同時加入。(SiC14) =0．3 mol/L，c(H2) =0．3 mol/L,，c(N2) ＝
x mol/L, c (HCl) ＝0．3 mol/L和足量Si3N4 (s),若要使平衡建立的過程中HCl濃度減小，x的取值
范圍為＿＿＿
（4）該反應的原子利用率為＿＿＿＿
（5）工業(yè)上制備SiCl4的反應過程如下：

寫出二氧化硅、焦炭與Cl 2在高溫下反應生成氣態(tài)SiC14和一氧化碳的熱化學方程式_____

（14分）
（1）0．015mol/(L?min)（2分） （2）AB（2分）
（3）T3（2分）  0 ≤ x < 0．15（3分） （4）24．22%（2分）
（5）SiO2(s)+2C(s)+2Cl2(g)=SiCl4(g)+2CO(g) ?H=(a+b-c)kJ?mol?1（3分）

解析試題分析：（1）反應生成的n(Si3N4)=2．8g÷140g/mol=0．02mol，則反應的SiCl4為：n(SiCl4)=3n(Si3N4)=3×0．02mol=0．06mol，則v(Si3N4)=0．06mol÷2L÷2min=0．015mol/(L?min)。
（2）正反應方向，氣體的物質(zhì)的量增大，氣體的質(zhì)量減小，根據(jù)圖像可知溫度升高，混合氣體的平均相對分子質(zhì)量增大，所以升溫平衡向逆反應方向移動移動，則該反應為放熱反應。A、因為該反應?H <0，?S>0，所以?H?—T?S恒小于0，在任何溫度下可自發(fā)進行，正確；B、因為Si3N4為固體，反應前后氣體的質(zhì)量不相等，所以若混合氣體的總質(zhì)量不變，表明反應己達到平衡狀態(tài)，正確；C、因為Si3N4為固體，所以其他條件不變，增大Si3N4的物質(zhì)的量，對平衡無影響，錯誤；D、按3:2:6的物質(zhì)的量比增加反應物，H2的體積分數(shù)增大，所以SiC14（g）的轉(zhuǎn)化率增大，錯誤。
（3）該反應為放熱反應，隨著溫度升高，平衡常數(shù)減小，所以T3溫度最低，反應速率最小，達到平衡所需時間最長；當反應恰好達到平衡時，根據(jù)平衡常數(shù)可得：0．312÷（0．33×0．36×x2）=1．2，解得x=0．15mol，要使平衡建立的過程中HCl濃度減小，反應向左進行，所以0 ≤ x < 0．15
（4）根據(jù)化學方程式，原子的利用率=140÷（140+12×36．5）×100%=24．22%
（5）首先寫出化學方程式并注明狀態(tài)：SiO2(s)+2C(s)+2Cl2(g)=SiCl4(g)+2CO(g)，然后根據(jù)蓋斯定律求算焓變，該反應可由已知的3個反應經(jīng)① + ②—③求得，所以?H=(a+b-c)kJ?mol?1，進而可寫成化學方程式。
考點：本題考查化學反應速率、化學平衡、原子利用率、熱化學方程式的書寫。

練習冊系列答案
相關習題

科目：高中化學 來源： 題型：填空題

為實現(xiàn) “節(jié)能減排” 和“低碳經(jīng)濟”的一項課題是如何將CO2轉(zhuǎn)化為可利用資源。
（1）25℃，1.01×105Pa時，16g液態(tài)甲醇（CH3OH）完全燃燒，當恢復到原狀態(tài)時，放出熱量363.3kJ，該反應的熱化學方程式為                                 。              
（2）目前，工業(yè)上常用CO2來生產(chǎn)燃料甲醇。現(xiàn)進行如下實驗：在體積為l L的密閉恒容容器中，充入l mol CO2和3mol H2，一定條件下發(fā)生反應：
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH＝－49.0 kJ/mol。
測得CO2和CH3OH(g)的濃度隨時間變化如圖所示。

①該反應的平衡常數(shù)表達式K＝         ；
②從反應開始到平衡時，CH3OH的平均反應速率v(CH3OH)＝              （注明單位）；H2的轉(zhuǎn)化率＝            ；
③下列說法中，能說明上述反應達到平衡狀態(tài)的是    
A．每消耗1mol CO2的同時生成1mol CH3OH          
B．CO2、H2、CH3OH和H2O的物質(zhì)的量的比為1∶3∶1∶1
C．容器中氣體的壓強不再改變
D．容器中氣體的密度不再改變  
④下列措施中，能使上述平衡狀態(tài)向正反應方向移動的是     
A．升高溫度                    B．將CH3OH(g)從體系中分離
C．使用高效催化劑              D．恒溫恒容再充入1 molCO2和3 mol H2

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科目：高中化學 來源： 題型：填空題

CO、NO、NO2、SO2等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）上述四種氣體直接排入空氣中會引起酸雨的有             。
（2）可用尿素還原（尿素中C元素的化合價為+4價），反應的方程式為：。當消耗掉12g尿素時，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量是                           。
（3）SNCR-SCR是一種新型的煙氣脫硝技術（除去煙氣中的）,改流程中發(fā)生的主要反應有：

則反應         KJ/mol
（4）CO可用于合成甲醇，反應方程式為。在一容積可變的密閉容器中充有10mol CO和20molH2，在催化劑作用下發(fā)生反應生成甲醇，CO的平衡轉(zhuǎn)化率（a）與溫度(T)、壓強（P）的關系如圖所示。

則該反應是    0（填“>”或“<”）。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。
（5）工業(yè)上用氨水將來轉(zhuǎn)化成都(NH4)2SO3，再氧化成(NH4)2SO4，(NH4)2SO4溶液中離子濃度大小順序為                     ；已知25℃時，0.05mol/L(NH4)2SO4溶液的，則=           （用含a的代數(shù)式表示，已知的電離常數(shù)）。

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科目：高中化學 來源： 題型：問答題

（15分）火力發(fā)電廠釋放出大量氮氧化物（NOx）、SO2和CO2等氣體會造成環(huán)境問題。對燃煤廢氣進行脫硝、脫硫和脫碳等處理，可實現(xiàn)綠色環(huán)保、節(jié)能減排、廢物利用等目的。
（1）脫硝。利用甲烷催化還原NOx：
CH4(g) ＋ 4NO2(g) ＝4NO(g) ＋ CO2(g) ＋ 2H2O(g) △H1＝－574 kJ·mol－1
CH4(g) ＋ 4NO(g) ＝2N2(g) ＋ CO2(g) ＋ 2H2O(g)  △H2＝－1160 kJ·mol－1
甲烷直接將NO2還原為N2的熱化學方程式為                                   。
（2）脫碳。將CO2轉(zhuǎn)化為甲醇：CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)   △H3
       
①在一恒溫恒容密閉容器中充入1 mol CO2和3 mol H2進行上述反應。測得CO2和CH3OH(g)濃度隨時間變化如圖1所示。回答：0~10 min內(nèi)，氫氣的平均反應速率為    mol/(L·min)；第10 min后，保持溫度不變，向該密閉容器中再充入1 mol CO2(g)和1 mol H2O(g)，則平衡        （填“正向”、“逆向”或“不”）移動。
②取五份等體積的CO2和H2的混合氣體（物質(zhì)的量之比均為1∶3），分別加入溫度不同、容積相同的恒容密閉容器中，發(fā)生上述反應，反應相同時間后，測得甲醇的體積分數(shù)φ（CH3OH）與反應溫度T的關系曲線如圖2所示，則上述CO2轉(zhuǎn)化為甲醇的反應的△H3    0（填“＞”、“＜”或“＝”）。
（3）脫硫。利用Na2SO3溶液可脫除煙氣中的SO2。Na2SO3可由NaOH溶液吸收SO2制得。NaOH溶液吸收SO2的過程中，pH隨n(SO32-)︰n(HSO3﹣)變化關系如下表：

n(SO32﹣)︰n(HSO3﹣)
91︰9
1︰1
9︰91
pH
8.2
7.2
6.2
① 由上表判斷，NaHSO3溶液顯　　　性，用化學平衡原理解釋：　　　　　　　　　　  　　。
② 當溶液呈中性時，離子濃度關系正確的是（選填字母）：　　　　。
a．c(Na+)=2c(SO32-)+c(HSO3-)
b．c(Na+) > c(HSO3-) > c(SO32-) > c(H+) = c(OH-)
c．c(Na+) + c(H+) = c(SO32-) + c(HSO3-) + c(OH-)

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科目：高中化學 來源： 題型：問答題

某市對大氣進行監(jiān)測,發(fā)現(xiàn)該市首要污染物為可吸入顆粒物PM2.5(直徑小于等于2.5μm的懸浮顆粒物),其主要來源為燃煤、機動車尾氣等。因此,對PM2.5、SO2、NOx等進行研究具有重要意義。
請回答下列問題:
(1)將PM2.5樣本用蒸餾水處理制成待測試樣。
若測得該試樣所含水溶性無機離子的化學組分及其平均濃度如下表:

離子
K+
Na+
N
S
N
Cl-
濃度/mol·L-1
4×10-6
6×10-6
2×10-5
4×10-5
3×10-5
2×10-5
根據(jù)表中數(shù)據(jù)判斷PM2.5的酸堿性為　　　　　　,試樣的pH=　　　　　　　　。
(2)為減少SO2的排放,常采取的措施有:
①將煤轉(zhuǎn)化為清潔氣體燃料。
已知:H2(g)+O2(g) H2O(g)        ΔH="-241.8" kJ·mol-1        ①
C(s)+O2(g) CO(g)　            ΔH="-110.5" kJ·mol-1        ②
寫出焦炭與水蒸氣反應的熱化學方程式:　                        。
②洗滌含SO2的煙氣。以下物質(zhì)可作洗滌劑的是　　　　　　　　　　　。
a.Ca(OH)2　　   b.Na2CO3　   　c.CaCl2　  　d.NaHSO3
(3)汽車尾氣中NOx和CO的生成及轉(zhuǎn)化
①已知汽缸中生成NO的反應為:
N2(g)+O2(g)2NO(g)　ΔH>0
若1 mol空氣含0.8 mol N2和0.2 mol O2,1 300℃時在密閉容器內(nèi)反應達到平衡,測得NO為8×10-4mol。計算該溫度下的平衡常數(shù)K=　　　　　　　　　 。
汽車啟動后,汽缸溫度越高,單位時間內(nèi)NO排放量越大,原因是　　　　　　　　　　　　　　                           　　。
②汽車燃油不完全燃燒時產(chǎn)生CO,有人設想按下列反應除去CO:
2CO(g) 2C(s)+O2(g)
已知該反應的ΔH>0,簡述該設想能否實現(xiàn)的依據(jù):                              
                                                                                                                             。
③目前,在汽車尾氣系統(tǒng)中裝置催化轉(zhuǎn)化器可減少CO和NO的污染,其化學反應方程式為　                                                。

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科目：高中化學 來源： 題型：問答題

（14分）從能量的變化和反應的快慢等角度研究反應：。
（1）為了加快正反應速率，可以采取的措施有________（填序號，下同）。

A．使用催化劑 B．提高氧氣的濃度
C．提高反應的溫度 D．降低反應的溫度
（2）已知該反應為放熱反應，下圖能正確表示該反應中能量變化的是________。

（3）從斷鍵和成鍵的角度分析上述反應中能量的變化。已知：化學鍵的鍵能：  
化學鍵
H—H
O＝O
H—O
鍵能
436
496
463
由此計算2molH2在氧氣中燃燒生成氣態(tài)水放出的熱量               
（4）已知1克氫氣完全燃燒生成液態(tài)水放出QKJ的熱量，則氫氣燃燒生成液態(tài)水的熱化學反應方程式為                            
（5）氫氧燃料電池的總反應方程式為。其中，氫氣在________（填“正”或“負”）極發(fā)生________反應（填“氧化”或“還原”）。電路中每轉(zhuǎn)移0．2mol電子，標準狀況下消耗H2的體積是________L。

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科目：高中化學 來源： 題型：問答題

已知下列熱化學方程式：
①C(s)+O2(g)=CO2(g)  △H1 ＝－393.5 kJ·mol-1
②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)  △H2 ＝－566.0 kJ·mol-1
③2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H3 ＝－571.6 kJ·mol-1
通過計算（要有計算過程），寫出1 mol C與液態(tài)H2O反應生成CO和H2的熱化學方程式。

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科目：高中化學 來源： 題型：計算題

PM2.5（可入肺顆粒物）污染跟冬季燃煤密切相關，燃煤還同時排放大量的CO2、SO2和NOx
（1）最近有科學家提出構想：把空氣吹入飽和碳酸鉀溶液，然后再把CO2從溶液中提取出來，經(jīng)化學反應后使之變?yōu)榭稍偕剂霞状肌?br />①已知在常溫常壓下：
2CH3OH(l)+3O2(g) = 2CO2(g)+4H2O(g) ?H = －1275.6 kJ/mol
2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)  ?H = －566.0 kJ/mol     
H2O(g)=H2O(1) ?H = －44.0 kJ/mol
則甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水的熱化學方程式為_____________________。
②以甲醇和氧氣反應制成的燃料電池如圖所示，該電池工作過程中O2應從______（填“c”或“b”）口通入，電池負極反應式為__________________。

③25℃時，將甲醇燃燒生成的足量CO2通入到濃度為0.lmol·L-1，NaOH溶液中，所得溶液的pH＝8，溶液中離子濃度由大到小的順序是_________________。
（2）已知在一定條件下，NO與NO2存在下列反應：NO（g）+NO2（g）＝N2O3（g），ΔH＜0若該反應在絕熱、恒容的密閉體系中進行，下列示意圖能說明tl時刻達到平衡狀態(tài)的是____________。

（3）在一個固定容積為5L的密閉容器中充入0.20molSO2和0.l0molO2，半分鐘后達到平衡，測得容器中含SO30.18mol，則v（O2）=__________，若繼續(xù)通入0.20mo1SO2和0.lmolO2，則平衡____________移動（填“向正反應方向”、“向逆反應方向”或“不”）。
（4）在一定條件下，NO2可以被NH3還原為N2來消除NO2對環(huán)境造成的污染。25℃時，將NH3溶于水得l00mL 0.lmol·L－的氨水，測得pH=11，則該條件下NH3·H2O的電離平衡常數(shù)約為___________。

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科目：高中化學 來源： 題型：單選題

下面關于化學反應的限度的敘述中，正確的是

A．化學反應的限度都相同
B．可以通過改變溫度控制化學反應的限度
C．可以通過延長化學反應的時間改變化學反應的限度
D．當一個化學反應在一定條件下達到限度時，反應即停止

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