时间:2017-08-26 01:10:43
1、填空题 合成氨尿素工业生产过程中涉及到的物质转化过程如下图所示。
（1）天然气（主要成分为CH4）在高温、催化剂作用下与水蒸气反应生成H2和CO的化学方程式为?。
（2）甲烷是一种清洁燃料，但不完全燃烧时热效率降低，同时产生有毒气体造成污染。
已知：CH4(g) + 2O2(g)＝CO2(g) + 2H2O(l) ΔH1＝―890.3 kJ/mol
2CO (g) + O2(g)＝2CO2(g) ΔH2＝―566.0 kJ/mol
则甲烷不完全燃烧生成一氧化碳和液态水时的热效率是完全燃烧时的_____倍（计算结果保留1位小数）。
（3）甲烷燃料电池可以提升能量利用率。下图是利用甲烷燃料电池电解50 mL 2 mol·L-1的氯化铜溶液的装置示意图：
请回答：
①甲烷燃料电池的正极反应式是____?____。
②当线路中有0.1 mol电子通过时，________（填“a”或“b”）极增重________g。
（4）运输氨时，不能使用铜及其合金制造的管道阀门。因为在潮湿的环境中，金属铜在有NH3存在时能被空气中的O2氧化，生成[Cu(NH3)4]2+，该反应的离子方程式为?。
参考答案：（10分）
（1）CH4 + H2O 
?CO + 3H2（2分）
（2）0.7（2分）
（3）① O2＋4 H+＋4e－==2H2O （2分）?② b （1分）? 3.2（1分）
（4）2Cu + 8NH3 + O2 + 2H2O ="==" 2[Cu(NH3)4]2+ + 4OH-（2分）
本题解析：（1）根据题中提供的反应物、生成物和条件可以书写方程式，方程式为CH4 + H2O 
?CO + 3H2。
（2）(由第一个式子乘以2在减去第二个式子)再除以2得：CH4(g) + 3/2O2(g)＝CO (g) + 2H2O(l) ΔH=- 607.3 kJ/mol。(607.3 kJ/mol)/ (890.3 kJ/mol)=0.7。
（3）①充入O2的一极是正极，失去电子，反应式是O2＋4H+＋4e－==2H2O。
②Cu2++2e-=Cu,0.1mol电子，得铜为3.2g。b极是阴极得电子，故b及质量增加。
（4）根据题中给提供的反应物和生成物书写，离子方程式为：2Cu + 8NH3 + O2 + 2H2O ="==" 2[Cu(NH3)4]2+ + 4OH-。
点评：本题考查的是化学计算、合成氨、燃料电池和电解原理等知识，题目难度中，对各个知识点原理都清楚才能解答此题。
本题难度：一般
2、计算题 工业上“固定”和利用CO2能有效地减轻“温室’效应。有一种用CO2生产甲醇燃料的方法：CO2(g)＋3H2(g)
CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH =－49.0 kJ·mol－1
（1）在相同温度和容积不变时，能说明该反应已达平衡状态的是 ?
A．n(CO2)∶n(H2)∶n(CH3OH)∶n(H2O)＝1∶3∶1∶1
B．容器内压强保持不变
C．H2的消耗速率与CH3OH的消耗速率之比为3∶1
D．容器内的密度保持不变
（2）一定温度时将6 mol CO2和8 mol H2充入2L的密闭容器中，测得H2的物质的量随时间变化如图所示(实线)。图中数据a(1，6)代表的意思是：在1 min时H2的物质的量是6 mol。
① a点正反应速率 逆反应速率(填“大于”、“等于”或“小于”)。
② 仅改变某一实验条件时，测得H2的物质的量随时间变化如图中虚线所示，曲线Ⅰ对应的实验条件改变是 ?，曲线Ⅱ对应的实验条件改变是 ? ? 。
③ 在题给图中绘出加入催化剂对应的曲线。
④ 结合图给实线的数据，计算该温度时反应的化学平衡常数。（写出计算过程）
（3）甲醇可用以制燃料电池，常用KOH作电解质溶液，负极的电极反应式为：?。
参考答案：（16分）
（1）BC（3分，只选B或C得1分，全对得3分，凡其它有错答案不得分）
（2）① 大于（1分）?② 升高温度 （2分）?增大压强（2分）
③
（2分）
④K=0.5L2 ?mol－2（计算过程见解析）
（三段式正确得1分，平衡常数表达式1分，带单位表达式1分，计算结果含单位1分）
（3）CH3OH+8OH－—6e－=CO32－+ 6H2O（ 2分，未配平扣1分）
本题解析：（1）各组分变化的物质的量之比等于化学方程式中的系数之比，平衡时物质的量之比不一定等于系数之比，故A选项错误；正反应是气体物质的量减小的方向，因此从正反应开始进行时，容器内气体物质的量逐渐减小，压强逐渐减小，若压强保持不变，说明气体总的物质的量保持不变，反应已达平衡，故B选项正确；氢气是反应物，其消耗速率为v正(H2)，甲醇是生成物，其消耗速率为v逆(CH3OH)，二者之比等于化学方程式中相应的系数之比，说明反应已达平衡，故C选项正确；各组分都是气体，则容器内气体的总质量和容器的体积都保持不变，因此容器内气体的密度始终不变，不能说明反应已达平衡，故D选项错误；（2）①氢气是反应物，从正反应开始进行时，其物质的量逐渐减小，a点表示氢气的物质的量还没有达到极限，还能继续减小，说明此时反应还在向正反应方向进行，所以v正(H2)> v逆(H2)；②读图可得，曲线I先达到平衡，且平衡时氢气的物质的量比原平衡大，说明采取的条件既能增大反应速率，又能使平衡向逆反应方向移动，根据外界条件对反应速率和平衡移动的影响规律推断，只有升高温度才能得到曲线I，因为正反应是放热反应；只有增大压强才能得到曲线II，因为正反应是气体体积减小的方向；③无催化剂变为有催化剂，只能加快反应速率，缩短达到平衡的时间，不能使平衡移动，不能改变氢气起始时和平衡时的物质的量，由此可以画出加入催化剂时氢气的物质的量随反应时间变化的示意图，并作出必要的标注；④用三行数据法和定义式求平衡常数，则：
?CO2(g)＋3H2(g)
CH3OH(g)＋H2O(g)
起始浓度/mol?L－1? 3? 4? 0? 0
变化浓度/mol?L－1?1?3?1? 1
平衡浓度/mol?L－1? 2?1?1?1（2分）
K=
=
=0.5L2 ?mol－2；
（4）强碱溶液中燃料电池负极反应式的书写可以分四步进行：首先，根据元素化合价变化情况确定负极的主要反应物和产物；其次，根据化合价升高总数确定失去电子数；第三，用氢氧根离子平衡反应物和生成物的电荷总数，使左右电荷守恒；最后，用水使左右氢、氧原子个数守恒；综上所述，甲醇碱性燃料电池负极反应式为CH3OH+8OH－—6e－==CO32－+ 6H2O。
本题难度：困难
3、选择题 在一定温度下，可逆反应A2（g）+B2（g）?
2AB（g）达到平衡的标志是（ ）
A．A2、B2、AB的浓度不再变化
B．容器中的压强不再随时间变化而变化
C．A2、B2、AB的浓度之比为1：1：2
D．单位时间内生成nmol的A2同时生成2nmol的AB
参考答案：A、容器内各组分的浓度不随时间的变化而变化，就说明了该反应达到平衡状态，故A正确；
B、该反应是一个反应前后气体体积不变的反应，无论反应是否达到平衡状态，容器中的压强不再随时间变化而变化，故B错误；
C、A2、B2、AB的浓度之比为1：1：2，它仅能代表化学平衡状态的某种特殊情况，对判断一个可逆反应是否建立化学平衡没有普遍意义，故C错误；
D、位时间内生成nmol的A2同时生成2nmol的AB，能说明正反应速率与逆反应速率相等，故D正确．
故选AD．
本题解析：
本题难度：一般
4、选择题 在一恒温、恒容的密闭反应器中发生如下反应：C（s）+H2O?CO（g）+H2（g），为了判定该可逆反应是否达到平衡，没有参考价值的物理量是（ ）
A．反应器内气体的总压强
B．反应器内气体的总的物质的量
C．反应器内固体的总质量
D．反应器内物质的总质量
参考答案：A．该反应是一个反应前后气体增大的可逆反应，反应前后气体的体积改变，所以能作为化学平衡状态的判断依据，故A不选；
B．该反应是一个反应前后气体的总物质的量增大的可逆反应，反应前后气体的总物质的量改变，所以能作为化学平衡状态的判断依据，故B不选；
C．该反应前后固体的质量减小，所以能作为化学平衡状态的判断依据，故C不选；
D．该反应前后物质的总质量不变，所以不能作为化学平衡状态的判断依据，故D选；
故选D．
本题解析：
本题难度：简单
5、选择题 己知反应A(g) + B(g) 
C(g) + D(g)的平衡常数K值与温度的关系如表所示。830℃时，向一个2 L的密闭容器中充入0．20 mol A和0．20 mol B，10 s时达平衡。下列说法不正确的是
| 温度/℃ | 700 | 830 | 1200 |
| K值 | 1．7 | 1．0 | 0．4 |
参考答案：C
本题解析：设平衡时参加反应的B的物质的量为xmol，则：
A（g）+B（g）C（g）+D（g）
开始（mol·L－1）：0．2? 0．2? 0? 0
变化（mol·L－1）：x? x? x? x
平衡（mol·L－1）：0．2-x? 0．2-x? x? x
故
?=1，解得x=0．1
所以平衡时B的转化率为
×100%=50%，故A正确；增大压强，反应混合物的浓度都增大，故正、逆反应速率都增大，故B正确；由表中数据可知，温度越高，平衡常数越小，说明升高温度平衡向逆反应方向移动，升高温度平衡向吸热反应方向移动，故正反应为放热反应，故C错误；反应初始至平衡，A的平均反应速率v（A）=
=0．005mol·L－1·s－1，故D正确，故选C。
本题难度：一般