时间:2025-06-26 01:19:55
1、填空题 能源问题是人类社会面临的重大课题，甲醇是未来重要的绿色能源之一。以CH4和H2O为原料，通过下列反应来制备甲醇。
Ⅰ.CH4（g）＋H2O（g）=CO（g）＋3H2（g）ΔH＝＋206.0 kJ/mol
Ⅱ.CO（g）＋2H2（g）=CH3OH（g）ΔH＝－129.0 kJ/mol
（1）CH4（g）与H2O（g）反应生成CH3OH（g）和H2（g）的热化学方程式为_____。
（2）将1.0 mol CH4和2.0 mol H2O（g）通入容积为100 L的反应室，在一定条件下发生反应Ⅰ，测得在一定的压强下CH4的转化率与温度的关系如图。
①假设100 ℃时达到平衡所需的时间为5 min，则用H2表示该反应的平均反应速率为________；
②100 ℃时反应Ⅰ的平衡常数为________。
（3）在压强为0.1 MPa、温度为300 ℃条件下，将1.0 mol CO与2.0 mol H2的混合气体在催化剂作用下发生反应Ⅱ生成甲醇，平衡后将容器的容积压缩到原来的
，其他条件不变，对平衡体系产生的影响是________（填字母序号）。
A．c（H2）减小
B．正反应速率加快，逆反应速率减慢
C．CH3OH的物质的量增加
D．重新平衡时
减小
E．平衡常数K增大
（4）工业上利用甲醇制备氢气的常用方法有甲醇蒸气重整法。该法中的一个主要反应为CH3OH（g）
CO（g）＋2H2（g），此反应能自发进行的原因是：___。
（5）甲醇对水质会造成一定的污染，有一种电化学法可消除这种污染，其原理是：通电后，将Co2＋氧化成Co3＋，然后以Co3＋做氧化剂把水中的甲醇氧化成CO2而净化。实验室用下图装置模拟上述过程：
①写出阳极电极反应式_______________；
②写出除去甲醇的离子方程式___________________。
参考答案：（1）CH4（g）＋H2O（g）CH3OH（g）＋H2（g）ΔH＝＋77.0 kJ·mol－1
（2）①0.0024 mol·L－1·min－1 ②7.2×10－5
（3）CD
（4）该反应是一个熵增的反应（ΔS＞0）
（5）①Co2＋－e－=Co3＋?②6Co3＋＋CH3OH＋H2O=CO2↑＋6Co2＋＋6H＋
本题解析：（1）根据盖斯定律，将两个已知的热化学方程式相加可得：CH4（g）＋H2O（g）=CH3OH（g）＋H2（g） ΔH＝＋77.0 kJ·mol－1。
（2）v（H2）＝3v（CH4）＝3×
＝0．0024 mol·L－1·min－1。根据三段式：
CH4（g）＋H2O（g）
CO（g）＋3H2（g）
起始（mol/L） 0.01 ? 0.02 0 0
转化（mol/L） 0.004 0.004 0.004 0.012
平衡（mol/L） 0.006 0.016 0.004 0.012
则平衡常数：K＝
＝7.2×10－5。
（3）增大压强，平衡向正反应方向移动，C、D项正确；但移动的结果不会抵消条件的改变，故c（H2）仍然增大，A项错误；增大压强正逆反应速率均增大，B项错误；平衡常数只与温度有关，温度不变平衡常数不变，E项错误。
（5）Co2＋在阳极失电子生成Co3＋。
本题难度：困难
2、选择题 一定温度下，一定体积的容器中发生反应：A(s)＋3B(g)
2C(g)＋2D(g)，下列描述中能说明该反应达到平衡的是
①A的质量不发生变化?②单位时间内生成a mol A，同时消耗2a mol C
③容器中的压强不再变化? ④混合气体的密度不再变化
⑤n(A)∶n(B)∶n(C)∶n(D)＝1∶3∶2∶2 ?⑥B的浓度不变
A．②③⑤⑥? B．①③④⑥?C．②④⑤?D．②③④
参考答案：B
本题解析：在一定条件下，当可逆反应的正反应速率和逆反应速率相等时（但不为0），反应体系中各种物质的浓度或含量不再发生变化的状态，称为化学平衡状态，所以①⑥正确；②中反应速率的方向是相同的，速率之比是相应的化学计量数之比，因此②中的关系始终是成立，不正确；反应前后气体体积是增大的，所以压强也是增大的，因此容器中的压强不再变化可以说明达到平衡状态，③正确；密度是混合气的质量和容器容积的比值，在反应过程中容积始终是不变的，但质量是变化的，所以④可以说明；平衡时浓度不再发生变化，但物质之间的浓度不一定相等或满足某种关系，所以⑤不正确，答案选B。
点评：判断化学平衡状态的标志有：(1)任何情况下均可作为标志的：①υ正＝υ逆(同一种物质)；②各组分含
量(百分含量、物质的量、质量)不随时间变化；③某反应物的消耗(生成)速率、某生成物的消耗(生成)速率
＝化学计量数之比；(2)在一定条件下可作为标志的是：①对于有色物质参加或生成的可逆反应体系，颜色
不再变化；②对于有气态物质参加或生成的可逆反应体系，若反应前后气体的系数和相等，则混合气体平
均相对分子质量M和反应总压P不变(恒温恒容)；③对于恒温绝热体系，体系的温度不在变化；(3)不能作
为判断标志的是：①各物质的物质的量或浓度变化或反应速率之比＝化学计量数之比 (任何情况下均适
用)；②有气态物质参加或生成的反应，若反应前后气体的系数和相等，则混合气体平均相对分子质量M
和反应总压P不变(恒温恒容)。
本题难度：一般
3、填空题 （每空格3分，计18分）工业废水中常含有一定量的Cr2O72—和CrO42—，它们会对人类及生态系统产生很大的伤害，必须进行处理。常用的处理方法有两种。
方法1：还原沉淀法
该法的工艺流程为
其中第①步存在平衡：2CrO42—（黄色）+2H+
Cr2O72—（橙色）+H2O
（1）若平衡体系的pH=2，则溶液显?色.
（2）第②步中，还原1mol Cr2O72—离子，需要________mol的FeSO4·7H2O。
（3）第③步生成的Cr(OH)3在溶液中存在以下沉淀溶解平衡：
Cr(OH)3(s)Cr3+(aq)+3OH—(aq)
常温下，Cr(OH)3的溶度积Ksp＝c(Cr3+)·c3(OH—)＝10-32，要使c(Cr3+)降至10-5mol/L，溶液的pH应调至?。
方法2：电解法
该法用Fe做电极电解含Cr2O72—的酸性废水，随着电解进行，在阴极附近溶液pH升高，产生Cr(OH)3沉淀。
（4）用Fe做电极的阳极反应式为：
?。
（5）在阴极附近溶液pH升高的原因是（用电极反应解释）?。溶液中同时生成的沉淀还有?。
参考答案：（每格3分计18分）（1）橙?（2）6?（3）5
（4） Fe－2e－＝Fe2+
（5）2H++2e－＝H2↑?Fe(OH)3
本题解析：
分析：（1）根据外界条件对平衡的影响来考虑平衡移动方向，从而确定离子浓度大小，进而确定颜色变化；
（2）判断平衡状态的方法：V正=V逆，或各组分的浓度保持不变，即能变的量保持不变则说明已达平衡；
（3）根据得失电子守恒来计算；
（4）根据溶度积常数进行计算；
（5）阳极是活性电极时，阳极本身失电子，生成阳离子；
（6）溶液PH升高的原因是溶液中氢离子浓度减少，即氢离子在阴极得电子，PH升高，氢氧根离子浓度增大，离子浓度幂的乘积大于溶度积，所以金属阳离子会生成氢氧化物沉淀．
解答：解：（1）c（H+）增大，平衡2CrO42-（黄色）+2H+
Cr2O72-（橙色）+H2O右移，溶液呈橙色；
（2）平衡时各物质的浓度不再改变，即溶液的颜色不再改变；
（3）根据电子得失守恒可知，还原1molCr2O72-离子得到Cr3+，得电子：2×（6-3）═6mol，需要FeSO4?7H2O的物质的量为：6÷（3-2）═6；
（4）当c（Cr3+）=10-5mol/L时，溶液的c（OH-）=
=10-9mol/L，c（H+）═
，pH=5，即要使c（Cr3+）降至10-5mol/L，溶液的pH应调至5；
（5）在电解法除铬中，铁作阳极，阳极反应为Fe-2e-═Fe2+，以提供还原剂Fe2+；
（6）在阴极附近溶液pH升高的原因是水电离产生的H+放电生成H2的同时，大量产生了OH-，所以溶液中的Fe3+也将转化为Fe（OH）3沉淀．
故答案为：（1）橙；（2）c；（3）6；（4）5；（5）阳极反应为Fe-2e-═Fe2+，提供还原剂Fe2+；（6）2H++2e-═H2↑；Fe（OH）3．
点评：本题综合考查了化学平衡原理、氧化还原反应、沉淀溶解平衡和电化学知识等内容．分析时要根据题给信息，结合相关原理进行解答．
本题难度：简单
4、填空题 高铁酸钾（K2FeO4）具有极强的氧化性，是一种优良的水处理剂。
（1）FeO42-与水反应的方程式为：4FeO42- + 10H2O 
?4Fe(OH)3 + 8OH－+ 3O2，
K2FeO4在处理水的过程中所起的作用是?和?。
（2）将适量K2FeO4配制成c(FeO42-) ＝1.0×10-3 mol·L-1（1.0mmol·L-1）的试样，将试样分别置于20℃、30℃、40℃和60℃的恒温水浴中，测定c(FeO42-)的变化，结果见图Ⅰ。题（1）中的反应为FeO42-变化的主反应，该反应的△H?0。
（3）FeO42-在水溶液中的存在形态如图Ⅱ所示。下列说法正确的是?（填字母）。
A．不论溶液酸碱性如何变化，铁元素都有4种存在形态
B．改变溶液的pH，当溶液由pH＝10降至pH＝4的过程中，HFeO4－的分布分数先增大后减小
C．向pH＝8的这种溶液中加KOH溶液，发生反应的离子方程式为：H2FeO4＋OH－＝HFeO4－＋H2O
D．pH约为2.5 时，溶液中H3FeO4+和HFeO4－比例相当
（4）HFeO4－H++FeO42-的电离平衡常数表达式为K=___________________，其数值接近?（填字母）。
A．10-2.5?B．10-6?C．10-7?D．10-10
（5）25℃时，CaFeO4的Ksp = 4.536×10-9，若要使100mL，1.0×10-3 mol·L-1的K2FeO4溶液中的c(FeO42- )完全沉淀，理论上至少要加入的Ca(OH)2的物质的量为?mol，
完全沉淀后溶液中残留的c(FeO42- )为______________。
参考答案：（1）杀菌消毒，吸附杂质（2）>（3）BD（4）
?C（5）4.536×10-5，1×10-5mol/L
本题解析：（1）FeO42-具有强氧化性，能消毒杀菌；FeO42-与水生成的Fe(OH)3胶体能吸附水中的悬浮物，使水体净化。（2）由图I可以看出，温度越高，溶液中c(FeO42-)越小，说明升高温度，平衡向右移动，所以正反应是吸热反应。（3）由图可知当pH小于1.5时，溶液中只有H3FeO4+和H2FeO4，A错误；pH由10降至4时，HFeO4－的分布分数先增大后减小，B正确；向pH=8的该溶液中加KOH溶液，pH增大，离子方程式为HFeO4-+OH-=FeO42-+H2O，C错误；pH约为2.5 时， H3FeO4+和HFeO4－分布分数相等，D正确。（4）HFeO4－H++FeO42-的电离平衡常数K=，当pH接近7时，c(FeO42-)=c(HFeO4-)，K≈10-7。（5）要形成CaFeO4沉淀，必须c(Ca2+)·c(FeO42-)>Ksp(CaFeO4)。
点评：勒沙特列原理适用于所有平衡体系；两种溶液混合，形成沉淀的条件是Q>Ksp。
本题难度：困难
5、填空题 某温度时，在2L密闭容器中，X、Y、Z三种物质的物质的量随时间变化的曲线如图所示。由图中数据分析
（1）该反应的化学方程式：_______________________；
（2）反应开始至2min末，X的反应速率为________________（mol·L-1·min-1）；
（3）3min后图中曲线所表示的含义是____________________。
参考答案：（1）Y+2Z
3X
（2）0.1
（3）在此条件下该反应已达到反应限度（化学平衡）
本题解析：
本题难度：一般