时间:2018-03-17 07:15:36
1、填空题 （12分）对碳及其氧化物的化学热力学、动力学研究有助于人类充分利用化石燃料，消除碳氧化物对环境的负面影响。请回答下列问题：
（1） 25℃时，石墨和CO的燃烧热分别为：393.5kJ/mol、283.0kJ/mol。请写出石墨不完全燃烧时的热化学方程式??；
（2）25℃时，反应2CO2 (g)
2CO(g)＋O2(g)的平衡常数K＝2.96×10－92。在一个体积可变的密闭容器（起始时的容器体积为1L）中充入一定量的CO2、CO、O2混合气体，要使容器中的反应开始时向CO2分解的方向移动，则起始时充入的三种气体的物质的量应满足的关系是?。当该反应在25℃时达到平衡后，其它条件不变时，升高温度或增加容器的压强，均能使该平衡发生移动，请在下列坐标中作出该反应的平衡常数K随温度（T）、压强（P）变化而变化的示意图：
（3） 1?600℃时，反应2CO(g)＋O2(g) 2CO2(g)的平衡常数K＝1×108。经测定，汽车尾气中CO和CO2气体的浓度分别为4.0×10－5mol/L和4.0×10－4mol/L。若在汽车的排气管上增加一个1?600℃的补燃器并不断补充O2使其浓度始终保持为4.0×10－4mol/L。则CO的补燃转化率为?；
（4）以CO和O2为电极燃料，以熔融K2CO3为电解质组成燃料电池，请写出该电池的负极反应方程式?。
参考答案：（1）C（石墨）+1/2O2（g）==CO(g)?△H="—110.5kJ/mol(" 2分）
(2)[ c2(CO)·c(O2)] / c2(CO2)< 2.96×10－92? ( 2分）
(每图2分，只要求大概示意图正确即可)
(3)94.5% ±0.5%( 2分）? (4)CO-2e-+CO32-=2CO2( 2分）
本题解析：写热化学方程式时要标明状态，温度不变平衡常数不变。CO-2e-+CO32-=2CO21?600℃时，反应2CO(g)＋O2(g) 2CO2(g)的平衡常数K＝1×108。经测定，汽车尾气中CO和CO2气体的浓度分别为4.0×10－5mol/L和4.0×10－4mol/L。
本题难度：一般
2、选择题 若过程I与过程II温度相同，则关于反应N2O4(g)
2NO2 (g)在下列过程中发生的变化描述正确的是
A．a" < b"、a > b
B．在平衡I向平衡II过渡的过程中，v(逆) < v(正)
C．a" > a、b" < b
D．平衡II与平衡IV中N2O4的质量分数相等
参考答案：D
本题解析：平衡II与平衡IV温度相同，容器体积都为V L，且都含有2molN2O4，平衡II与平衡IV中N2O4的质量分数相等，选择D。
本题难度：简单
3、选择题 利用下列反应可以将粗镍转化为纯度达99.9%的高纯镍。
反应一：Ni（粗，s）+4CO(g)
Ni(CO)4(g)? ΔH ＜ 0
反应二：Ni(CO)4(g)
Ni(纯，s)+4CO(g)? ΔH ＞ 0
下列说法错误的是
A．对于反应一，适当增大压强，有利于Ni(CO)4的生成
B．提纯过程中，CO气体可循环使用
C．升高温度，反应一的反应速率减小，反应二的速率增大
D．对反应二，在180—200℃，温度越高，Ni(CO)4(g)的转化率越高
参考答案：C
本题解析：A、增大压强，反应一平衡向右移动，正确；B、反应一CO作反应物。反应二生成了CO，所以CO气体可循环使用，正确；C、升高温度，所有化学反应的速率都增大，错误；D、反应二为吸热反应，温度升高，平衡向右移动，正确。
本题难度：一般
4、填空题 （1）钒触媒(V2O5)能加快SO2的氧化速率，此过程中SO2先与V2O5反应生成V2O4。该过程的化学方程式可表示为__________________________________________。
（2）为测定过程中混合气的SO2体积分数，选用0.0500 mol/L I2的标准溶液、淀粉溶液进行测定。已知：V（耗用I2标准溶液）="10.00" mL，V（采集烟气）="100.0" mL（已折算为标准状况），则烟气中SO2?的体积分数为_____________________。
（3）一定温度时，SO2的平衡转化率（α）与体系总压强（p）的关系如图9所示。试分析工业生产中采用常压的原因是____________________。
图9
（4）在温度相同、体积均为1 L的三个密闭容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温、恒容，测得反应达到平衡时的有关数据如下。
已知：2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g)?ΔH ="-98.3" kJ·mol-1。
| 容?器 | 甲 | 乙 | 丙 |
| 反应物投入量 | 2 mol SO2、1 mol O2 | 2 mol SO3 | m mol SO2、n mol O2、 p mol SO3 |
| c(SO3) /mol·L-1 | 1.4 | 1.4 | 1.4 |
| 能量变化 | 放出a kJ | 吸收b kJ | 吸收c kJ |
| SO2或SO3的转化率 | α1 | α2 | 12.5% |
参考答案：（1）SO2+V2O5
SO3+ V2O4（3分）
（2）0.112（3分）
（3）使用常压SO2就可以达到较高的转化率。（3分）
（4）1（2分）， 1.6（2分），39.32（2分）
本题解析：（1）根据反应物和生成物可知，方程式为SO2+V2O5SO3+ V2O4。
（2）SO2和碘反应的方程式为SO2＋I2＋2H2O=H2SO4＋2HI,所以SO2的物质的量是0.0500 mol/L×0.01L＝0.0005mol，其体积是0.0005mol×22.4L/mol＝0.0112L，所以烟气中SO2?的体积分数为
。
（3）根据图像可知使用常压SO2就可以达到较高的转化率，而增大压强会增加生产成本。
（4）根据甲、乙、丙可知平衡均是等效的。甲是反应物开始建立平衡，乙是生成物开始建立平衡，所以SO2和SO3的转化率之和是1。丙中SO3的转化率是0.125，平衡时SO3的物质的量是1.4mol，所以有p×（1－0.125）＝1.4mol，解得p＝1.6mol。根据反应式可知每消耗2mol三氧化硫，就吸收98.3 kJ热量，丙中消耗的三氧化硫是1.6mol×0.125＝0.2mol，吸热是0.2×98.3 kJ/2＝9.83kJ。乙中消耗三氧化硫是0.6mol×98.3 kJ/2＝29.49kJ。所以共吸热29.49kJ＋9.83kJ＝39.32kJ。
本题难度：一般
5、填空题 工业上一般在恒容密闭容器中可以采用下列反应合成甲醇：CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）
（1）判断反应达到平衡状态的依据是（填字母序号，下同）______．
A．生成CH3OH的速率与消耗CO的速率相等
B．混合气体的密度不变
C．混合气体的相对平均分子质量不变
D．CH3OH、CO、H2的浓度都不再发生变化
（2）如表所列数据是反应在不同温度下的化学平衡常数（K）．
| 温度 | 250℃ | 300℃ | 350℃ K 2.041 0.270 0.012 |
| 容器 | 甲 | 乙 | 丙 | |
| 反应物投入量 1molCO、2molH2 1molCH3OH 2molCH3OH | ||||
| 平衡时数据 CH3OH的浓度（mol/L） c1 c2 c3 反应的能量变化 akJ bkJ ckJ 体系压强（Pa） p1 p2 p3 反应物转化率 α1 α2 α3 | ||||
参考答案：（1）A．无论是否达到平衡状态，生成CH3OH的速率与消耗CO的速率相等，故A错误；
B．无论是否达到平衡状态，气体的质量不变，容器的体积不变，则混合气体的密度不变，故B错误；
C．随反应进行，气体的总的物质的量减小，混合混合气体的总质量不变，平均相对分子质量增大，混合气体的相对平均分子质量不变，说明反应达到平衡状态，故C正确；
D．CH3OH、CO、H2的浓度都不再发生变化，说明反应达到平衡状态，故D正确．
故答案为：CD；
（2）①温度升高，K减小，说明升高温度平衡向逆反应方向移动，则正反应为放热反应，故答案为：＜；
?②达到平衡时测得c（CO）=0.2mol/L，则转化的CO的物质的量为2.0mol-0.2mol/L×1L=1.6mol，
所以CO的转化率为1.6mol2mol×100%=80%，则：
? ? CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）
起始（mol/L）：1? ? 3? ?0
变化（mol/L）：0.8? 1.6? 0.8
平衡（mol/L）：0.2? 1.4? 0.8
所以：k=0.80.2×1．42=2.04，温度应为250℃，
故答案为：80%；250℃；
（3）a．升温，平衡向逆反应方向移动，CO的转化率的减小，故a错误；
b．加入催化剂，平衡不移动，转化率不变，故b错误；
c．增加CO的浓度，CO的转化率的减小，故c错误；
d．恒容充入H2，平衡向正反应方向移动，转化率增大，故d正确；
e．恒压充入惰性气体，平衡不移动，转化率不变，故e错误；
f．分离出甲醇，平衡向正反应方向移动，转化率增大，故f正确．
故答案为：df；
（4）A、甲、丙相比较，把甲等效为开始加入1molCH3OH，丙中甲醇的物质的量为甲的2倍，压强增大，对于反应CH3OH（g）?CO（g）+2H2（g），平衡向生成甲醇的方向移动，故2c1＜c3，故A错误；
B、由题目可知生成1molCH3OH的能量变化为454kJ5=90.8kJ，甲、乙平衡状态相同，令平衡时甲醇为nmol，对于甲容器，a=90.8n，等于乙容器b=90.8（1-n），故a+b=90.8，故B错误；
C、比较乙、丙可知，丙中甲醇的物质的量为乙的2倍，压强增大，对于反应CH3OH（g）?CO（g）+2H2（g），平衡向生成甲醇的方向移动，故2p2＞p3，故C错误；
D、甲、乙处于相同的平衡状态，则α1+α2=1，由C的分析可知α2＞α3，所以a1+a3＜1，故D正确，
故答案为：D．
本题解析：
本题难度：一般