化学反应原理期中试题

《化学反应原理》

1.研究S02、NO、.等大气污染物的妥善处理具有重要意义。

⑴燃煤发电厂常利用反应2CaCO3(s)+2sO2(g)+O2(g)^^2CaSO4(s)+2cCh(g)对煤进行脱硫

处理。某温度下，测得反应在不同时间点各物质的浓度如下：

01020304050

浓度/mol

1.000.780.600.600.640.64

O2

00.440.800.800.880.88

co2

①0~10min内，平均反应速率v(SOi)=mol-L-'-min'

②30min后，只改变某一条件，反应重新达到平衡。根据上表中的数据判断，改变的条件可能

是________(填字母)。

A.移除部分CaSO4(s)B.通入一定量的02

C.加入合适的催化剂D.适当缩小容器的体积

⑵利用活性炭吸附汽车尾气中的NO:C⑸+2NO(g)u^N2(g)+CO2(g),实验测得，丫正=

k正/(NO)，丫逆=k逆c(N2)c(CC)2)(&正、k逆为速率常数，只与温度有关)。在密闭容器中加入足量C(s)

和一定量的NO气体，保持恒压测得NO的转化率随温度的变化如图所示：

①由图可知：该反应的0(填“〉”或“〈”)；在1050K前反应中NO的转化率随温度升

高而增大，其原因为.

②用某物质的平衡分压代替其物质的量浓度也可以表示化学平衡常数(记作场)。在1050K、

LlxlO6pa时，计算该反应的化学平衡常数勺=［已知：气体分压(p分)=气体总压(p)x体积

分数］。

③达到平衡后，仅升高温度，k正增大的倍数_______(填“或“=”次逆增大的倍数,1100

K时，计算一=.

胭

答案：⑴①0.044②BD

(2XD<反应未达到平衡状态，温度的升高，反应速率加快，NO转化率增大②4

③V/或0.11)

1

ArAr0.44mol-L'

04411

解析：⑴①根据v=后，CO2的化学反应速率v(CO2)=△；=-]0mm~=口mol-L--min-,

据方程式可知：物质反应的速率比等于化学方程式的化学计量数的比，所以v(SO2)=v(CO2)=0.044

mol-L''"min'

②30min后，氧气、二氧化碳的浓度都增大，可为加入氧气或适当缩小容器的体积等。

(2)①由图像可知，当温度高于1050K时，随着温度升高，NO的转化率降低,则平衡逆向移动，

因此该反应的正反应为放热反应，即△〃<(),1050kPa前，反应b中NO?转化率随着温度升高而增

大是由于1050kPa前反应未达平衡状态，随着温度升高，反应速率加快，更多的反应物变为生成物,

因此NO2转化率随温度的升高而增大。

②由图像可知，在1050K.l.lxlO6Pa时，NO转化率80%,可列平衡三段式为：

C(s)+2NO(g)v-—N2(g)+CO2(g)

起始/mol200

转化/mol2x80%=1.60.80.8

平衡/mol0.40.80.8

由于容器的容积不变，因此气体的物质的量的之比等于气体压强之比，可知平衡时P(NO)=

0.2p(总)，p(N2)=0.4p(总)，p(CO2)=0.4N总)，则用平衡分压表示的化学平衡常数仆=

0.4p(总)x0.4p(总)

[0.2p(总加~°

③正反应为放热反应，升高温度平衡向左移动，则正反应速率增大的倍数小于逆反应速率增大

的倍数，浓度不变，故k正增大的倍数小于左逆增大的倍数，1100K时，NO的平衡转化率为40%,

可列平衡三段式为：

C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)

起始/mol200

转化/mol2x40%=0.8

平衡/mol

则平衡常数K==普袈=［，当反应达到平衡时“正=丫逆，

式C警器产■1.4y

&正C(N2)«CO2)1

叫逆一C2(NO)*9。

2.对废(尾)气中的氮氧化物、二氧化硫等进行必要处理，减少它们的排放，让空气更加清洁是

环境科学的重要课题之一，也是“打赢蓝天保卫战”的重要举措。分析有关氮氧化物、二氧化硫的反

应，并回答相关问题：

1

⑴已知：N2(g)+O2(g)=2NO(g)AW,=+180.5kJmol-

C(s)+O2(g)=CC>2(g)A42=-393.5kJmol'1

1

2C(s)+O2(g)=2CO(g)A%=-221.0kJ-mol'

若某反应的平衡常数表达式为^=^(NOH(W)，请写出此反应的热化学方程式：

a

(2)利用汽油中挥发出来的煌类物质(C,H)催化还原汽车尾气中的NO气体可消除由此产生的污

染，该过程的化学方程式为___________________________________________________

(3)废气中的SO?经过净化后与空气混合进行催化氧化等一系列反应后可制取硫酸，其中SO?发

生催化氧化的反应为2s02(g)+O2(g)2SO3(g),往一固定体积的密闭容器中通入SO2和02［其中

“(SO?)"(02)=2：1］,在不同温度下测得容器内总压强与反应时间的关系如图所示。

A(8,0.085)C(3(),().078)

B(3(),0.()7)

101520253035404550r/min

①图中A点处SO2的转化率为o

②C点的正反应速率配(正)与A点的逆反应速率UA(逆)的大小关系为vc(IE)(填八>”

或』(逆)。

③图中B点用压强表示的平衡常数5=(用平衡分压代表平衡浓度计算，分压=总压x

物质的量分数)。

(4)工业上常用氨水吸收二氧化硫，可生成(NH)SCh。判断常温下(NHQ2SO3溶液的酸碱性并说

明判断依据_____________________________________________.(已知常温下NH3H2O的长=1.8x10

-5；H2s。3的Kal=1.3x10-2,&2=6.3X10-8)

1

答案：(l)2NO(g)+2CO(g)^=^N2(g)+2co2(g)=-746.5kJmol'

(2)4CAHV+(8x+2y)NO^^4xCO2+(4x+y)N2+2yH2O

⑶①45%②>③24300

(4)溶液显碱性，KKNH3H2O)大于Ka2(H2so3),SO'的水解程度比NH才大(其他合理解释也可)

解析：⑴根据该反应的平衡常数表达式K=,可知该反应为2NO(g)+

2CO(g)N2(g)+2c02(g)\H，将题给的三个热化学方程式依次编号为①、②、③，根据盖斯定律，

由②x2-③-①得到2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)A//=-746.5kJmol'

(2)用煌催化还原NO气体以消除由此产生的污染，可知反应生成无污染的N?、CO?和H2O,根

据得失电子守恒、原子守恒可写出并配平化学方程式。

(3)①设起始通入的SO2为2amol,Ch为amol,在A点时，O2转化了xmol,根据三段式法进

行计算：

2sO2(g)+O2(g)k^SO3(g)

起始/mol2aa0

转化/mol2xx2x

A点时/mol2a-2xa-x2x

().10初,日

在恒温恒容条件下,气体压强之比等于物质的量之比,故2…+…+2.=丽芯,解恬x=

0.45a,贝(IA点SO2的转化率a(SC>2)=刨符鬻100%=45%。

②71条件下，由A到B,反应趋向平衡，正反应速率逐渐减小，逆反应速率逐渐增大，B点时

反应处于平衡状态，故以(逆)<I，B(逆)=VB(正入又由题图知，T?条件下反应先达到平衡，则乃>4，

由B至!jC,温度升高，反应速率加快，故vc(IE)>VB(IE)=VB(逆)>尔逆b③设起始通入2bmolSO2,

&molCh,在B点反应达到平衡时02转化了ymol,根据三段式法进行计算：

2SO2(g)+O2(g)^^2SO3(g)

起始/mol2bb0

转化/mol2yy2y

平衡/mol2b-2yb-y2y

2b+b()i()

在恒温恒容条件下，气体压强之比等于物质的量之比，故不二~-——-=^57，解得)'=

2b-2y+b-y+2yuu/

如/(SO,907x骞)2

24

0・%，故5=p2(so,).p(o,)=0.2/?0OAh=3°°。

(0-07WX0-07X2^

(4)NH/水解生成了H+和NH3H2O,使溶液显酸性，而SOp水解生成了0H-和HSOf,使溶

液显碱性，由于心(涧3比0)大于^a2(H2SO3),说明NHj的水解程度小于SO?-的水解程度，故

(NHD2SO3溶液显碱性。

3.硒(Se)及其氢化物H?Se是在新型光伏太阳能电池、半导体材料和金属硒化物方面有重要应

用。

⑴已知：①2H2Se(g)+O2(g)『q2Se(s)+2H2。⑴AHi=mkJmol1

②2H2O(g)=2H2(g)+Ch(g)AH?=nkJmol1

1

③H2O(g)=H2O⑴AH3=pkJmor

反应H2(g)+Se(s)y=^H2Se(g)的反应热AH=kJ.mo「i(用含m、n、p的代数式表示)。

(2)rC时，向一恒容密闭容器中加入3molH2和ImolSe,发生反应H2(g)+Se(s)^^H2Se(g)o

①该反应的平衡常数的表达式K=。

②当反应达到平衡后，将平衡混合气体通入气体液化分离器使H2Se气体转化为液体H2Se,并

将分离出的比再次通入发生反应的密闭容器中继续与Se反应时，Se的转化率会提高。请用化学平

衡理论解释O

③以5小时内得到的H2Se为产量指标，且温度、压强对H2Se产率的影响如下图所示：

则制备H2Se的最佳温度和压强为。

(3)已知常温下HzSc的电离平衡常数Ki=1.3xl0-4,K2=5.0X10”,则NaHSe溶液的离子浓度由

大到小的顺序为H2Se在一定条件下可以制备CuSe,反应CuS(s)+Se2-(aq)

uK：uSe(s)+S2-(aq)的化学平衡常数K=(保留2位有效数字，已知该条件下CuSe的

49

KsP=7.9xlO-,CuS的Ksp=1.3xl0-361

(4)用电化学方法制备H2SC的实验装置如下图所示：

石墨电极是__________(填正极或负极),该电极附近溶液的PH(填变大、不变或

变小)，写出Pt电极上发生反应的电极反应式：

答案：(DP-J(n+m)⑵①c(H2Se)/c(H2)

②将分离出的比重新通入容器中,平衡正向移动，Se的转化率提高

③550℃,0.3MPa

(3)c(Na+)>c(HSe-)>c(0H)>c(H+)>c(Se2-)1.6xl012

+

⑷正极变大C0-2e+H2O=CO2+2H

解析：⑴③-(②+①)/2即可得：H2(g)+Se(s)?^^H2Se(g),所以反应H2(g)+Se(s)^=^H2Se(g)

的反应热AH=p-y(n+m)kJ-mor'

⑵①化学平衡常数是在一定条件下，当可逆反应达到平衡状态时，生成物浓度幕之积和反应物

浓度幕之积的比值，因为Se是固体，故该反应的平衡常数表达式为c(H2Se)/c(H2)；②将分离出的

比重新通入容器中，反应物浓度升高，平衡会朝着正向移动，硒的转化率提高；③由图可知，温度

550℃、压强0.3MPa时产率最高；

(3)NaHSe中存在电离平衡HSe=^H++Se2和水解平衡：HSe+H2O^=^H2Se+OH,其电离

K](尸4

平衡常数K2=5.0X10-U,水解平衡常数为£=,=而卡=7.69x10-口,所以水解大于电离，溶液

呈碱性；故NaHSe溶液的离子浓度由大到小的顺序为c(Na+)>c(HSe-)>c(OH)>c(H+)>c(Se2-);反应

c(S21c(S2-)-c(C«2+)K(CUS)

CuS⑸+Se2-uSe(s)+S/aq)的化学平衡常数心君士岸遥宁EV

1.3x10-36

=1.6x10%

7.9x10-49

(4)电化学制备的产物是H2Se，由此可知石墨上Se发生了还原反应用极反应式为Se+2H+—2片

=H2Se，通入CO的电极为原电池的负极，失电子发生氧化反应，电极反应式为CO-2e-+H2OCO2

+

+2H，故石墨为正极消耗了氢离子PH增大P电极上发生反应的电极反应式CO-2e+H2O=CO2

+

+2HO

4.NO.、是常见的大气污染物，处理NO*有助于减少雾霾天气的形成。

已知：I.CO(g)+1c>2(g)BCO2(g)A//1=-283.0kJmoL

II.N2(g)+O2(g)2NO(g)AW2=+179.5kJmor'

III.2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)A7/3

回答下列问题：

(1)=kJ-mor1,

(2)若在某绝热恒容密闭容器内进行反应HI,下列图像能表示该反应到达平衡状态的是

(填标号)。

(3)rc时，在容积为2L的密闭容器中，加入2molNO和2molCO发生反应,5min后反应

达到平衡，测得平衡时体系压强是起始压强的0.8倍。

①v(NO)=。

②T℃时，该反应的平衡常数K=如果这时向该密闭容器中再充入

2molNO和2molN2,此时啜嘤(填“或“=")。

(4)在某恒容密闭容器中进行反应2NO(g)+O2(g)=2NC)2(g)AW<0o已知该反应的

2

vjH=^C(NO)-C(O2),丫逆=/C2(NC>2)(砧、4逆分别为正、逆向反应速率常数)。

①加入催化剂，该反应的产_____________(填“增大”减小”或“不变”)。

K逆

②该反应的怆4、1g/-随温度变化的曲线如图所示，则表示1g4随温度变化的曲线。

答案：(1)-745.5(2)AB(3)①0.16molmint②160;>

(4)①不变②m

解析：⑴观察题给热化学方程式，可知2x反应I-反应H可得反应HI,故

-1

△“3=2X△4]-AW2=-745.5W-mol。

(2)反应HI正向为放热反应，随着反应的进行，容器内温度升高，K减小，当K不变时，说明反

应达到了平衡状态，A项正确；随着反应的进行，反应物的转化率增大，当反应物的转化率不变时,

说明反应达到平衡状态，B项正确；气体密度=气体质量/气体体积，为一定值，C项错误；随着反应

的进行，喳减小至不变，D项错误。

⑶设达到平衡时，N2的物质的量浓度为xm"LJ,列三段式可得：

2N0(g)+2C0(g)=N2(g)+2CO2(g)

起始c/(mol-L-!):1100

转化c/(mol・LT)：2x2xX2x

平衡MmolL-i):l-2x\-2xX2x

平衡时体系压强是起始压强的0.8倍，则平衡时气体总物质的量浓度起始气体总物质的量浓度=0.8,

即(2-x):2=0.8,解得x=0.4°

1

①v(NO)="'molL_Q)6moi・min"o

5min

②T'C时，该反应的平衡常数K=吧)=J%%=160;这时向该密闭容器中再

(CO)c2(NO)0.2/X0.2

充入2moiNO和2m。1电，此时0c=’1:黑公］=爆彳*-15.6<K，平衡正向移动，

%>u逆。

(4)①催化剂能同等程度地增大正、逆反应速率，即同等程度地增大正、逆反应速率常数，加入

催化剂，该反应的9不变。

用逆

②升高温度，放热反应的速率常数增大得少，即1g/-随温度升高减小得少，m表示IgJ随

温度变化的曲线。

5.合成氨对人类生存具有重大意义反应为：用包)+3H2(g)^2NH,(g)\H=-92.4kJ-moP1。

⑴我国科学家在合成氨反应机理研究中取得新进展，首次报道了LiH-3d过渡金属这一复合催化

剂体系，并提出了“氮转移”催化机理。

1

①3LiH(s)+N2(g)^Li2NH(s)+LiNH2(s)=+32.8kJ-moP

-1

@Li2NH(s)+2H2(g)^2LiH(s)+NH3(g)\H2=-78kJ-mol

③LiNH2(g)+H2(g)=LiH(s)+NH3(g)A%

则△%=_________________________

(2)目前工业上合成氨反应通常使用铁触媒作催化剂，反应历程如图所示,其中吸附在催化剂表

面的物种用“ad”表示。

50JI46

17

■

Ni+3H*

反应历程

整个历程中，反应速率最慢的反应的化学方程式为。

⑶将10mog和30molH?投入容积恒为10L的反应器中，控制不同温度与压强，得到平衡时

N2的转化率与温度、压强的关系如图所示。

*转化率/%

压强/MPa

温度乃、八的大小关系是判断依据为_____________________________

根据M点数据求出该条件下的平衡常数Kp(用平衡分压代替平衡浓度计算，分

压=总压x物质的量分数，结果保留两位有效数字)。

(4)工业上，合成氨反应在高压条件下进行，实际上Kp值不仅与温度有关，还与压力和气体组

成有关。一定条件下，合成氨反应接近平衡时，遵循如下方程：

r(NH3)=^..r(N2)-工肾-k逆.)喘)。其中MN%)为氨合成反应的净速率，。

为常数，与催化剂性质及反应条件有关，该条件下，实验测得a=0.5,则反应达到平衡时，

/正、&逆、/三者之间的关系式为

(5)在压强为30MPa时，不同温度下合成氨反应平衡体系中，混合气体中NH3的体积分数如表

所示。

温度/℃200300400500600

NH3的体积分数/%89.971.047.026.413.8

根据表中数据，你认为合成氨工业最值得研究的方向是.

_________________________________________________(回答出你认为最合适的一点)。

答案：⑴-47.2kJ-mor1⑵Nad+Had=NHad

(3)笃>5>岂该反应为放热反应温度升高，平衡向逆反应方向移动，平衡时N2转化率降低,

由图可知0.0018(MPa)-2

⑷。。・勺⑸寻找合适的催化剂

解析：⑴根据盖斯定律知①+②+③可得N式g)+3H式g)U2NH式g)AW=-92.4kJmor,据此

1

可得A//3=-47.2kJ-moPo

(2)从图中可以看出，活化能最大的一步反应是Nad+Had-NHad,故该步反应速率最慢。

(3)由于合成氨的反应是放热反应，所以升高温度平衡向左移动，M的转化率降低，即图中转化

率越低的曲线对应的温度越高，故£>石>北。T2温度下，平衡压强为32MPa时，根据题意列“三

段式”如下:

N2(g)+3H2(g)^2NH3(g)

起始量10mol30mol0

转化量4mol12mol8mol

平衡量6mol18mol8mol

故平衡时气体分压分别为：PN,=^x32MPa、为，=^x32MPa、=1-x32MPa,故

232232J32

f—x32MPa>|

K„=............------------------------=0.0018(MPa)-2„

P6<18\3

—x32MPax—x32MPa

32132J

（4）反应达到平衡时，氨合成反应的净速率「（NH3）=0,若。=0.5,则

3

-P(H2)r"的)/(町

-P（N2）-.整理可得产=由于

。_p2(N%)_3P2(NH)

P(H2)3

p2(NHj，所以导Ki正气

Kp3

p(N2)p(H2)

（5）从表中数据可知温度对平衡体系中混合气体中N%的体积分数影响显著，降低温度可以提高

氨气的体积分数，但是目前工业生产采用的温度主要是考虑催化剂的活性，所以要想降低反应温度

而催化剂活性不降低，则应该寻找合适的催化剂。

6.已知：①水体中氨氮（NH「NH：）过量会导致富营养化,国家标准要求经处理过的氨氮废水

中氨氮标准限值范围为0.02mg-L-1~150mg.L、pH控制在6~9；

②HC1O的氧化性比NaClO强；③NH,比NH：更易被氧化。

某研究小组用NaClO氧化法处理氨氮废水，进水pH对氨氮去除率和出水pH的影响如图所示：

(1)反应原理：CIO可与NH；反应生成电等无污染物质，反应的离子方程式为

(2)进水pH应控制在左右为宜；进水pH为1.25-2.75范围内，氨氮去除率随进水pH

升高迅速下降的原因是.；进水pH

为2.75-6.00范围内，氨氮去除率随进水pH升高而上升的原因是.

(3)运用上述原理，也可利用如图所示的电解法去除废水中的氨氮。

a极为电源的______极；d极反应式为________________________________________________

(4)已知H2sO、的=1.3x10-2、勺=6.2x10-8。常温下聘SO?通入某氨水至溶液恰好呈中性,

dNH：)

此时溶液中

4HSO3)

(5)常温下将0.1004mol碳酸氢镀粉末加入到1L0.1mol.L盐酸中，充分反应后溶液pH恰好

为7(此时溶液中几乎不含碳元素,忽略溶液体积变化),则溶液中c(NH：)=

NH3H2。的电离平衡常数为

-

答案：(1)3C1O-+2NH：N2T+3CI+3H2O+2H

⑵1.5；随着进水pH升高，NaClO含量增大，HC1O含量降低，氧化性减弱，导致氨氮去

除率下降；随着进水pH升高，氨氮废水中NH3含量增大，氨氮更易被氧化

⑶负；C「-2e-+&0=^(210-+2PT(4)2.24(5)o.lmolL-'；2.5x10-5

解析：(2)由题图可知，当进水pH=1.5时氨氮去除率较高且出水pH符合要求；因HC10的氧化

性比NaClO强，进水pH为1.25~2.75范围内，随进水pH升高，HC1O含量降低，NaClO含量增大，

氧化性减弱，导致氨氮去除率下降；进水pH为2.75-6.00范围内，随进水pH升高，氨含量增大,

结合“NH,比NH；更易被氧化”可判断氨氮去除率升高的原因。

(3)据题意，d极应产生OCT,即发生氧化反应，d极为阳极，则b极为电源正极、a极为电源

负极。

+

(4)溶液中电荷守恒为c(NH：)+c(H)=c(OH-)+c(HSOj)+2c(SO『),根据溶液呈中性知

c(SO；)c(H+)c(NH：

c(H+)=c(OH-)=10-7moi.LT,结合Ka2=6.2xl(y8得=2.24

C(HSO3)C(HSOJ)

(5)根据题意知，反应后溶液中只有H+、NH：、OH、C「，又pH=7,据电荷守恒知

c(NH；)=t-(Cr)=0.^01.17',而溶液中NH：总浓度为0」004mol-L,故dN%.%。)为

0.0004mol-匚：

+

NH；+H2OUNH3-H2O+H

开始浓度/(moll-)0.10040

转化浓度/(moLL-i)0.00040.0004

平衡浓度/(moll-)0.10.0004

又c(H+)i()-7moi.LT,NH：的Kh=c(NH3.H20>c(H+)/c(NH；)=0.0004xl(T,/(XI=4xl0T。，则

&=—/勺=2.5x10-5。

7.甲醛(CH30cH3)具有优良的燃烧性能，被称为21世纪的“清洁能源二一步法合成二甲醛

是以合成气(C0/H2)为原料，在一定温度、压强和催化剂作用下进行，反应器中发生了下列反应：

(DCO(g)+2H,(g)^^:CH,OH(g)=-90.7kJ.mo「

1

②2CH,OH(g)；——"CH,OCH,(g)+H2O(g)△//,=-23.5kJmor

③CO(g)+H,O(g);~~<0?(g)+H,(g)A//,=-41.2kJ-mor1

(1)一种新合成二甲醛的方法为一定条件下：2CO2(g)+6H2q^CHQCH3(g)+3H2O(g),该反应的

△HkJmol-'；在体积恒定的绝热密闭容器中，下列能作为该反应达到化学平衡状态的依据

是________(填序号)。

A.V(CO2):V(H2)=1:3B.容器内CH30cH3体积分数不变

C.容器内温度保J寺不变

D.单位时间内断裂6molH—H键,同时断裂3molH—0键

(2)可采用CO和二甲醛催化合成乙醇。

反应①：CH,OCH,(g)+CO(g)^iCH3COOCH,(g)4H>

反应②：CH,COOCH,(g)+2H2(g)^^CH3OH(g)+C,H5OH(g)ZH2

a.压强为pkPa时，温度对二甲醛和乙酸甲酯平衡转化率的影响如图甲所示，则△Ht_____(填

“>”或“<")0。

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。度小

图甲温度对反应平衡转化率的影响图乙温度对平衡体系中产物百分含量的影响

b.温度对平衡体系中乙酸甲酯的含量和乙醇的影响图乙所示，在300~600K范围内，乙酸甲酯的

含量逐渐增大，而乙醇的百分含量逐渐减小的原因是。

C.若压强为pkPa、某温度时，向2L.恒容密闭容器中充入1molCH30cH3和1molCO只反生反

应①，二甲醛的转化率为90%,2min时达到平衡,则前2min内CH3coOCA的平均生成速率为一

该条件下反应①的平衡常数&=(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压x

物质的量分数),此时容器内的压强为(用P表示)。

答案：(1)一122.5BC(2)a<

b.在300~600内，随温度升高，反应①向逆反应方向移动的程度比反应②的小

180

c.0.225mol*(L*min)"-0.55p

解析：由盖斯定律知，反应2x①+②-2x③可得反应2cCh(g)+6H2(g)u^CH3OCH3(g)+3H2O(g)

1

的4H=AHIX2+AH2—2XAH3=2x(—90.7)kJ・moH+(—23.5)kJ.mol—2x(—41.2)kJ・moH=-122.5

kJ-mol-1;反应2c02(g)+6H2(g)-^CH30cH3(g)+3H2O(g)在体积恒定的绝热密闭容器中，能作为

达到化学平衡状态的依据如下：

A.由于CO2与H2的反应系数比为1:3,CO2与H2在任何时候反应速率比均为1:3,故反应

速率比均为1：3不能说明已平衡，选项A不正确；

B.容器内CH3OCH3的体积分数不变，说明单位时间内反应消耗的CH3OCH3与生成的

CH3OCH3量相同，即反应达到平衡状态，选项B正确；

C.由于该容器为绝热容器，而该反应为放热反应,容器内温度保持不变说明反应既不向正反应

方向移动，也不向逆反应方向移动，即反应达到平衡状态，选项C正确；

D.单位时间内断裂6molH-H键，即消耗6molH2,同时断裂3molH-0键，即消耗1.5mol

H2O，根据平衡特征单位时间内消耗6molH2，同时要消耗3molH2O才能达到平衡状态，故选项D

不正确。

(2)a.由图1可知：压强为pKPa时，随着温度的升高，二甲醛和乙酸甲酯平衡转化率均降低,

说明温度升高，反应①、反应②均逆向移动，即反应的正方向均为放热反应，则4Hl<0o

b.△H2<0,△H(<0,升高温度反应①，②均逆向移动，但从图甲可以知道，300-600K时，

反应②逆向进行程度更大从而乙醇百分含量逐渐减少。

c.2min时达到平衡,则：CH30cH3(g)+C0(g)-0cH3co0CH3(g)

起始(mol)110

转化(mol)0.90.90.9

平衡(mol)0.10.10.9

前2min内CH3coOCHa的浓度变化量为0.45mol«L-',即平均生成速率为0.225mol・(L・min)-',

由于平衡时容器中气体的总物质的量为1.1mol,根据压强比与气体物质的量之比成正比可以计算出

P(CH,COOCHj—x0.55p18Q

此时的压强为0.55p,该条件下反应①的平衡常数。=p(CHQCHj.P(CO)

的0.55p)°°

8.工业合成氨解决了人类的生存问题。回答下列问题：

(1)科学家研究利用铁触媒催化合成氨的反应历程如图所示，其中吸附在催化剂表面的物种用

“ad”表示，对图中线间距离窄小的部分，其能量差用千的方式表示。由图可知合成氨反应N2(g)+

3H2(g)=TNH3(g)的△"=kJmol-1,反应速率最慢的步骤的化学方程式为

(2)工业合成氨反应为：N2(g)+3H2(g)^^2NH3(g),当进料体积比V(N2)：V(H2)=1：3时，平

衡气体中NH.,的物质的量分数随温度和压强变化的关系如图所示：

则500℃时：

①平衡常数KP（30MPa）（填“<”"=”或">"）KP（100MPa）.

②30MPa时，氢气的平衡转化率为（结果保留3位有效数字）。用平衡分压表示平衡常

数&=（列出计算式即可，不必化简）。

（3）科学家利用电解法在常温常压下实现合成氨，工作时阴极区的微观反应过程如图所示，其中

电解液为溶解有三氟甲磺酸锂和乙醇的有机溶液。

一--选择性透过膜

8N2

9NH.,

QH2O

丑CH3cH20H

-

VCH«CH20

①阴极区生成NH3的电极反应式为___________________________________

②下列说法正确的是_______（填字母）。

A.三氟甲磺酸锂的作用是增强导电性

B.选择性透过膜可允许用和NH3通过,防止H20进入装置

C.保持电流强度不变，升高溶液的温度，可以加快电解反应的速率

答案：（1）-92。由+3H（ad）=?^NH（ad）+2H（ad）

_030x20%2

（2）=33.3%30X20%X30X60%3

⑶①N2+6e+6c2H50H=2NH3+6C2H5O-②AB

13

解析：⑴由图可知，反应物［］N2（g）+/H2（g）］和生成物［NH3（g）］的能量差为46kJ-mol-i,合成氨

反应;Nz（g）+孤（g）；J^NH3（g）的\H=-46kJ.mol-,则N2（g）+3H2（g）『—NH3（g）的A/7=2x（-

46kJ.mol'）=-92kJ-mol-'；反应的活化能越大,破坏化学键消耗的能量越大，反应速率越慢，由

图可知，（N（ad）+3H（ad））转化为（NH（ad）+2H碗））时，反应物破坏化学键消耗能量最大，则反应速率最慢，

反应的化学方程式为N（ad）+3H（ad）y=iNH（M+2H口d）。

（2）①化学平衡常数是温度函数，只受温度变化的影响，则500。。时，反应平衡常数勺（30MPa）

=Kp（100MPa）.

②设参加反应N2的物质的量为x,由题意建立如下三段式：

N2(g)+3H2(g).——2NH3(g)

起始量/mol130

变化量/molx3x2x

平衡量/mol1-x3-3x2x

由图可知，氨气的物质的量为20%,则由三段式可得言=需，解得x=W,则氢气的平衡转

3x|1-x

化率为〒xioo%=33.3%；由三段式数据可得Nz的体积分数为一-x100%=20%,出的体积分数为

J4-2x

~~x100%=60%,则用平衡分压表不平衡吊数Kp=30X20%X30X6O%3O

（3）①从阴极区的微观反应过程示意图可知，N2与C2H50H在阴极区得到电子发生还原反应生成

NH3和C2H5。-，电极反应式为N2+6e-+6c2H50H=2N%+6c2H5O-.

②从阴极反应看，电解液为溶解有三