化学平衡
一．实验题（共28小题）
（1）能判断该反应达到平衡的依据是 ．
（3）该反应的逆速率随时间变化情况如图：从图中看到，反应在t2时达平衡，在t1时改变了某种条件，改变的条件可能是 ．（填序号，答案可能不止一个）
a．升温b．增大CO2的浓度c．使用催化剂d．增压．
2．火力发电厂释放出大量的氮氧化物（NOx）？二氧化硫和二氧化碳等气体会对环境造成严重影响？对燃煤废气进行脱硝？脱硫和脱碳等处理，可实现绿环保？节能减排？废物利用等目的？
（1）脱硝？利用甲烷催化还原NOx：
CH4（g）+4NO2（g）=4NO（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H1=﹣574kJ/mol
CH4（g）+4NO（g）=2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H2=﹣1160kJ/mol则甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式为
（2）脱碳？将CO2转化为甲醇的热化学方程式为：CO2（g）+3H2（g）═CH3OH（g）+H2O（g）△H3
①取五份等体积的CO2和H2的混合气体（物质的量之比均为1：3），分别加入温度不同？容积相同的恒容密闭容器中，发生上述反应，反应相同时间后，测得甲醇的体积分数φ（CH3OH）与反应温度T的关系曲线如图1所示，则上述CO2转化为甲醇的反应热△H3 0（填“＞”？“＜”或“=”），该反应的平衡常数表达式为 ？
②在一恒温恒容密闭容器中充入1mol CO2和3mol H2，进行上述反应？测得CO2和CH3OH（g）的浓度随时间变化如图2所示，试回答：
0～10min内，氢气的平均反应速率为 mol/（L•min）？第10min后，若向该容器中再充入1m
ol CO2和3mol H2，则再次达到平衡时CH3OH（g）的体积分数 （填“变大”？“减少”或“不变”）？
（3）脱硫？
①有学者想利用如图3所示装置用原电池原理将SO2转化为重要的化工原料．A？B是惰性电极，A极的电极反应式为： ．
②某种脱硫工艺中将废气处理后，与一定量的氨气？空气反应，生成硫酸铵和硝酸铵的混合物，可作为化肥？常温下，向一定物质的量浓度的硝酸铵溶液中滴加适量的氨水溶液，使溶液中的NO3﹣和NH4+的物质的量浓度相等，则溶液的pH 7（填写“＞”“=”或“＜”）
3．通过煤的气化和液化，使碳及其化合物得以广泛应用．
Ⅰ．工业上先用煤转化为CO，再利用CO和水蒸气反应制H2时，存在以下平衡：
CO（g）+H2O（g）⇌CO2（g）+H2（g）
（1）向1L恒容密闭容器中充入CO和H2O（g），800℃时测得部分数据如下表．
t/min | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 |
n（H2O）/mol | 0.600 | 0.520 | 0.450 | 0.350 | 0.350 |
n（CO）/mol | 0.400 | 0.320 | 0.250 | 0.150 | 0.150 |
则该温度下反应的平衡常数K= ．（精确到小数点后一位）
（2）相同条件下，向2L恒容密闭容器中充入1mol CO、1mol H2O（g）、2mol CO2、2mo1H2，此时v（正） v（逆）（填“＞”“=”或“＜”）．
Ⅱ．已知CO（g）、H2（g）、CH3OH（l）的燃烧热分别为283kJ•mol﹣1、286kJ•mol﹣1、726kJ•mol﹣1．
（3）利用CO、H2合成液态甲醇的热化学方程式为 ．
（4）依据化学反应原理，分析增加压强对制备甲醇反应的影响 ．
Ⅲ．为摆脱对石油的过度依赖，科研人员将煤液化制备汽油，并设计了汽油燃料电池，电池工作原理如图所示：一个电极通入氧气，另一电极通入汽油蒸气，电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2晶体，它在高温下能传导O2﹣．
（5）以辛烷（C8H18）代表汽油，写出该电池工作时的负极反应方程式 ．
（6）已知一个电子的电量是1.602×10﹣19C，用该电池电解饱和食盐水，当电路中通过1.929×105C的电量时，生成NaOH g．
Ⅳ．煤燃烧产生的CO2是造成温室效应的主要气体之一．
（7）将CO2转化成有机物可有效地实现碳循环．如：
a.6CO2+6H2OC6H12O6+6O2 b.2CO2+6H2C2H5OH+3H2O
c．CO2+CH4CH3COOH d.2CO2+6H2CH2=CH2+4H2O
以上反应中，最节能的是 ，反应b中理论上原子利用率为 ．
4．为有效控制雾霾，各地积极采取措施改善大气质量，研究并有效控制空气中的氮氧化物、碳氧化物含量显得尤为重要．氮氧化物研究
（1）一定条件下，将2mol NO与2mol O2置于恒容密闭容器中发生反应2NO（g）+O2（g）⇌2NO2（g），下列各项能说明反应达到平衡状态的是 ．
a．体系压强保持不变 b．混合气体颜保持不变
c．NO和O2的物质的量之比保持不变 d．每消耗1molO2同时生成2molNO2
（2）汽车内燃机工作时会引起N2和O2的反应：N2+O2═2NO，是导致汽车尾气中含有NO的原因之一．在T1、T2温度下，一定量的NO发生分解反应时N2的体积分数随时间变化如图1所示，根据图象判断反应N2（g）+O2（g）═2NO（g）的△H 0（填“＞”或“＜”）．
（3）NOx是汽车尾气中的主要污染物之一．汽车发动机工作时会引发N2和O2反应，其能量变化如图2所示：
写出该反应的热化学方程式： ．
5．石油化工生产中，通过裂解可获得化工产品如乙烯、丙烯等．在2L恒温密闭容器中投入10mol丁烷（C4H10），在一定条件下发生反应：（C4H10（g）⇌C2H4（g）+C2H6（g）．测得体系中乙烯的物质的量与时间关系如图Ⅰ所示：
（1）能判断反应达到化学平衡状态的是 （填字母）．
a．c（C2H6）与c（C2H4）的比值保持不变
b．容器中气体压强保持不变
c．容器中气体密度保持不变
d．单位时间内有1molC4H10消耗的同时有1molC2H4生成
（2）相对于曲线b，曲线a改变的条件是 判断的理由是 ．
（3）若图中b、c表示其它条件不变，改变温度时n（C2H4）随时间的变化曲线，可以判断该反应的正反应是 （填“放热”或“吸热”反应）．
（4）在曲线b对应的条件下，反应进行0～20min区间内的速率v（C2H6）= ．
（5）将C2H6和O2设计成如图Ⅱ电化学装置，若c、d均用铜电极，a极的电极反应式为 ；c极的电极反应式为 ．
6．碳、氮广泛的分布在自然界中，碳、氮的化合物性能优良，在工业生产和科技领域有重要用途．
（1）氮化硅（Si3N4）是一种新型陶瓷材料，它可由SiO2与过量焦炭在1300～1700°C的氮气流中反应制得：3SiO2（s）+6C（s）+2N2（g）⇌Si3N4（s）+6CO（g）．△H=﹣1591.2kJ/mol，则该反应每转移1mole﹣，可放出的热量为 ．
（2）某研究小组现将三组CO（g）与H2O（g）的混合气体分别通入体积为2L的恒容密闭容器中，一定条件下发生反应：CO（g）+H2O（g）⇌CO2（g）+H2（g），得到如表数据：
实验组 | 温度/℃ | 起始量/mol | 平衡量/mol | 达平衡所需时间/mol | ||
CO | H2O | CO | H2 | |||
1 | 650 | 2 | 4 | 0.5 | 1.5 | 5 |
2 | 900 | 1 | 2 | 0.5 | 0.5 | |
①实验1中，前5min的反应速率v（CO2）= ．
②下列能判断实验2已经达到平衡状态的是 ．
a．容器内CO、H2O、CO2、H2的浓度不再变化 b．容器内压强不再变化
c．混合气体的密度保持不变 d．v正（CO）=v逆（CO2）
e．容器中气体的平均相对分子质量不随时间而变化
③若实验2的容器是绝热的密闭容器，实验测得H2O（g）的转化率H2O%随时间变化的示意图如图1所示，b点v正 v逆（填“＜”、“=”或“＞”），t3～t4时刻，H2O（g）的转化率H2O%降低的原因是 ．
（3）利用CO与H2可直接合成甲醇，下图是由“甲醇﹣空气”形成的绿燃料电池的工作原理示意图如图2，写出以石墨为电极的电池工作时负极的电极反应式 ，利用该电池电解1L 0.5mol/L的CuSO4溶液，当消耗560mLO2（标准状况下）时，电解后溶液的pH= （溶液电解前后体积的变化忽略不计）．
7．N2H4（肼）可作用制药的原料，也可作火箭的燃料．（1）肼能与酸反应．N2H6Cl2溶液呈弱酸性，在水中存在如下反应：
①N2H62++H2O⇌N2H5++H3O+平衡常数K1
②N2H5++H2O⇌N2H4+H3O+平衡常数K2
相同温度下，上述平衡常数K2＜K1，其主要原因是 ．
（2）工业上，可用次氯酸钠与氨反应制备肼，副产物对环境友好，写出化学方程式 ．
（3）肼在催化剂作用下分解只产生两种气体，其中一种气体能使红石蕊试纸变蓝．
在密闭容器中发生上述反应，平衡体系中肼气体的体积分数与温度关系如图1所示．
该反应的正反应△H 0（填：＜、＞或=，下同）；P2 P1．
（4）已知热化学反应方程式：
反应I：N2H4（g）⇌N2（g）+2H2（g）△H1；
反应II：N2（g）+3H2（g）⇌2NH3（g）△H2．
①△H1 △H2（填：＜、＞或=）
②7N2H4（g）⇌8NH3（g）+3N2（g）+2H2（g）△H
△H= （用△H1、△H2表示）．
③向1L恒容密闭容器中充入0.1mol N2H4，在30℃、Ni﹣Pt催化剂作用下发生反应I，测得混合物体系中，（用y表示）与时间的关系如图2所示．
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