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    甲醇是一种可再生能源，具有开发和应用的广阔前景。工业上一般以CO和H2为原料合成甲醇，该反应的热化学方程式为：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)  △H1=－116 kJ·mol－1
    （1）下列有关上述反应的说法正确的是________。
    a．恒温、恒容条件下，容器内的压强不发生变化则可逆反应达到平衡
    b．一定条件下，H2的消耗速率是CO的消耗速率的2倍时可逆反应达到平衡
    c．保持容器体积不变，升高温度可提高CO的转化率
    d．使用合适的催化剂能缩短达到平衡的时间并提高CH3OH的产量
    （2）在容积为1L的恒容容器中，分别研究在230℃、250℃、270℃三种温度下合成甲醇的规律。右图是上述三种温度下不同的H2和CO的起始组成比（起始时CO的物质的量均为1mol）与CO平衡转化率的关系。

    ①在上述三种温度中，曲线Z对应的温度是          。
    ②利用图中a点对应的数据，计算该反应在对应温度下的平衡常数K （写出计算过程）。
    ③在答题卡相应位置上画出：上述反应达到平衡后，减小体系压强至达到新的平衡过程中，正逆反应速率与时间的变化关系图并标注。

    （3）已知：CO(g)+O2(g)=CO2(g) △H2=－283 kJ·mol－1
    H2(g)+O2(g)=H2O(g) △H3=－242 kJ·mol－1
    则表示1mol气态甲醇完全燃烧生成CO 2和水蒸气时的热化学方程式为            。

    （16分）
    （1）①a（2分）   
    ②（5分）解：根据图像可知CO的转化率为50%，H2的物质的量为1.5mol，则：
    CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)
    各组分的起始浓度/ mol·L－1   1      1.5       0
    各组分的变化浓度/ mol·L－1  0.5      1       0.5
    各组分的平衡浓度/ mol·L－1  0.5     0.5       0.5（2分）
    K===4L2?mol—2
    （3分，K的表达式、代入数据、结果各1分，不带单位不扣分）
    ③
    共4分，分两个给分点：①逆反应速率变化曲线正确，而且标注正确，给2分（曲线起点或曲线平台或标注3要素，3个正确给2分，2个正确给1分，1个正确给0分。）；②正反应速率变化曲线正确，而且标注正确，给2分（曲线起点或曲线平台或标注3要素，3个正确给2分，2个正确给1分，1个正确给0分。）
    （3）CH3OH(g)+3/2O2(g) CO2(g)+2H2O(g)  △H=—651kJ?mol—1
    （3分，方程式含状态正确1分、反应热2分，单位错漏扣1分）

    解析试题分析：（1）由于CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的正反应是气体物质的量减小的方向，随着反应的正向进行，容器内气体总的物质的量逐渐减小，因此恒温、恒容条件下，容器内的压强逐渐减小，当压强不再变化，说明容器内气体总的物质的量保持不变，反应达到平衡，故a正确；氢气的消耗速率和CO得消耗速率都是正反应速率，它们之比始终等于系数之比，缺少逆反应速率，故b错；CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)；△H1=－116 kJ·mol－1，说明正反应是放热反应，升高温度平衡向吸热或逆反应方向移动，则CO的转化率减小，故c错；催化剂不能使平衡移动，可以加快反应速率，因此使用催化剂能缩短达到平衡的时间，但是不能提高CH3OH的产量，故d错；（2）①合成甲醇方向是放热反应，升高温度平衡向吸热或逆反应方向移动，CO的平衡转化率减小，则CO的转化率越小，反应温度越高，图中n(H2)/n(CO)保持不变时，CO的平衡转化率：X>Y>Z，则曲线Z对应的温度是270℃；②读图可得，a点的横坐标n(H2)/n(CO)=1.5，纵坐标CO的平衡转化率为50%，设起始时n(CO)=1mol，则n(H2)=1.5mol，则：
    CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)
    各组分的起始浓度/ mol·L－1   1      1.5       0
    各组分的变化浓度/ mol·L－1  0.5      1       0.5
    各组分的平衡浓度/ mol·L－1  0.5     0.5       0.5
    K===4L2?mol—2
    ③画图要点：a．由于CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的正反应是气体体积减小的方向，增大容器体积减小体系压强时，平衡向气体体积增大或逆反应方向移动，则逆反应速率大于正反应速率；b．由于反应物和生成物均随容器体积增大而减小，则正反应速率和逆反应速率均明显减小；c．达到新平衡之前，逆反应速率逐渐减小，正反应速率逐渐增大，因为平衡向逆反应方向移动，生成物浓度逐渐减小，反应物浓度逐渐增大，但都比原平衡的小；d．达到新平衡时，正反应速率和逆反应速率相等，但都比原平衡的小；（3）先将已知两个热化学方程式编号为①②③，再根据盖斯定律，由②+③×2—①可得：CH3OH(g)+3/2O2(g) CO2(g)+2H2O(g)  △H=—651kJ?mol—1。
    考点：考查化学反应原理，涉及化学平衡的标志、外界条件对平衡移动的影响、、化学平衡常数的计算、放热反应和吸热反应、温度对平衡移动的影响、画出压强对反应速率和平衡移动的图像、盖斯定律、热化学方程式等。

    练习册系列答案
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    科目：高中化学 来源： 题型：填空题

    氢气是一种清洁、高效的新型能源。
    I.用甲烷制取氢气的反应分为两步，其能量变化如下图所示：

    （1）甲烷和水蒸气反应生成二氧化碳和氢气的热化学方程式是           。
    II.在容积为1L的密闭容器内，加入0.1molCO和0.1molH2O，在催化剂存在的条件下高温加热使其反应。测得CO2的浓度随时间变化的图像如图：

    （2）在该温度下，从反应开始至达到平衡时，CO的平均反应速率为              ；
    （3）该温度下，此反应的化学平衡常数为（可以用分数表示）       ；
    （4）下列改变中，能使平衡向正反应方向移动的是      。

    A．升高温度B．增大压强
    C．增大H2O（g）的浓度D．减少CO2（g）的浓度
    （5）保持温度不变，若起始时c(CO)=1mol·L-1 , c(H2O)="2" mol·L-1，反应进行一段时间后，测得H2的浓度为0.4 mol·L-1。通过计算，判断此时该反应进行的方向并说明理由                          。

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    科目：高中化学 来源： 题型：计算题

    研究CO2与CH4，反应使之转化为CO和H2，对减缓燃料危机、减小温室效应具有重要的意义。
    （1）已知：2CO（g）+O2（g）＝2CO2（g） △H＝－566kJ/mol
    2H2（g）+O2（g）＝2H2O（g）  △H＝－484kJ/mol
    CH4（g）+2O2（g）＝CO2（g）+2H2O（g） △H＝－890kJ/mol
    则：CH4（g）+CO2（g）＝2CO（g）+2H2（g）△H＝____________。

    (2)在密闭容器中通人物质的量浓度均为0.1mol/L的CH4与CO2，在一定条件下发生反应CH4（g）+CO2（g）＝2CO（g）+2H2（g），测得CH4的平衡转化率与温度及压强的关系如图1：
    ①下列事实能说明该反应一定达到平衡的是    。
    a．CO2的浓度不再发生变化
    b．υ正（CH4）＝2υ逆（CO）
    c．混合气体的平均相对分子质量不发生变化
    d．CO与H2的物质的量比为1:1
    ②据图可知，P1、P2、P3、P4由大到小的顺序为     。
    ③在压强为P4、1100℃的条件下，该反应5min时达到平衡x点，则用CO表示该反应的速率为    ，该温度下，反应的平衡常数为     。
    (3)用CO与H2可合成甲醇(CH3OH)，以甲醇和氧气反应制成的燃料电池如图2所示，该电池工作程中O2应从     (填“c或一b”)口通人，电池负极反应式为                 ，若用该电池电解精炼铜，每得到6. 4g铜，转移电子数目为        。

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    科目：高中化学 来源： 题型：计算题

    合成氨然后再生产尿素是最重要的化工生产。
    I．在3个2 L的密闭容器中，在相同的温度下、使用相同的催化剂分别进行反应：
    3H2(g) + N2(g)2NH3(g)，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有关数据如下：

     

     
    容器

    		甲
    		乙
    		丙
    反应物投入量
    		3 mol H2、2 mol N2
    		6 mol H2、4mol N2
    		2 mol NH3
    达到平衡的时间/min
    		 
    		5
    		8
    平衡时N2的浓度/mol·L－1
    		c1
    		1.5
    		 
    NH3的体积分数
    		ω1
    		 
    		ω3
    混合气体密度/g·L－1
    		ρ1
    		ρ2
    		 
     
    （1）容器乙中反应从开始到达平衡的反应速率为v(H2)=___________。
    （2）在该温度下甲容器中反应的平衡常数K=                            (用含c1的代数式表示)。
    （3）分析上表数据，下列关系正确的是________（填序号）：
    a．2c1 > 1.5         b．2ρ1 = ρ2       c．ω3 = ω1 
    II．工业上用氨气合成尿素（H2NCONH2）的反应在进行时分为如下两步：
    第一步：2NH3(l)＋CO2(g) H2NCOONH4 (l)  (氨基甲酸铵)  △H1
    第二步：H2NCOONH4(l)H2O(l)＋H2NCONH2(l)              △H2   
    （4）某实验小组模拟工业上合成尿素的条件，在一体积为0.5 L密闭容器中投入4 mol氨和1mol二氧化碳，实验测得反应中各组分随时间的变化如左下图I所示：

    ①已知总反应的快慢由慢的一步决定，则合成尿素总反应的快慢由第    步反应决定。
    ②第二步反应的平衡常数K随温度T的变化如右上图II所示，则△H2            0；③若第一步反应升温时氨气浓度增大，请在图II中画出第一步反应K1随温度T变化曲线，并作出必要的标注。
    （5）氨和尿素溶液都可以吸收硝工业尾气中的NO、NO2，将其转化为N2。
    ①尿素与NO、NO2三者等物质的量反应为：CO(NH2)2+NO+NO2 =CO2+2N2+2H2O
    该反应中的氧化剂为                   （写化学式）。
    ②已知：N2(g)+O2(g)= 2NO(g)   △H ="a" kJ·mol－1
    N2(g)+3H2(g)= 2NH3(g) △H2="bkJ·" kJ·mol－1
    2H2(g)+O2(g)= 2H2O(g) △H=" c" kJ·mol－1
    则4NH3(g) +4NO(g) +O2(g)= 4N2(g)+6H2O(g) △H=             。
    ③尿素燃料电池结构如下图所示。其工作时负极电极反应式可表示为                      。

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    科目：高中化学 来源： 题型：计算题

    氨是最重要的化工产品之一。
    （1）合成氨用的氢气可以甲烷为原料制得。有关化学反应的能量变化如下图所示。
    反应①②③为_________反应（填“吸热”或“放热”）。CH4(g)与H2O(g)反应生成CO(g)和H2(g)的热化学方程式为__________________。

    ①                           ②                         ③
    （2）用氨气制取尿素[CO(NH2)2]的反应为：2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(l)+H2O(g)。
    ①某温度下，向容积为10L的密闭容器中通入2mol NH3和1molCO2，反应达到平衡时CO2的转化率为50%。该反应的化学平衡常数表达式为K=___________。该温度下平衡常数K的计算结果为____________。
    ②为进一步提高CO2的平衡转化率，下列措施中能达到目的的是_____________

    A．提高NH3的浓度B．增大压强
    C．及时转移生成的尿素D．使用更高效的催化剂

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    科目：高中化学 来源： 题型：实验题

    50mL0.50mol· L－1盐酸与50mL0.55mol·L－1NaOH溶液在如图所示的装置中进行中和反应。通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热。回答下列问题：

    （1）从实验装置上看，图中尚缺少的一种玻璃仪器有________。
    （2）烧杯间填满碎纸条的作用是____________________。
    （3）大烧杯上如不盖硬纸板，求得的中和热数值________（填“偏大”“偏小”“无影响”）
    （4）实验中改用60mL 0.50mol·L－1盐酸跟50mL0.55mol·L－1NaOH溶液进行反应，与上述实验相比，所放出的热量________（填“相等”“不相等”），所求中和热________（填“相等”“不相等”），简述理由_____________________________________。
    （5）用相同浓度和体积的氨水代替NaOH溶液进行上述实验，测得的中和热的数值会____________；用50mL 0.50mol·L－1NaOH溶液进行上述实验，测得的中和热的数值会________。（均填“偏大”“偏小”“无影响”）

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    科目：高中化学 来源： 题型：实验题

    用50 mL 0.50 mol/L的盐酸与50 mL 0.55 mol/L的氢氧化钠溶液在如图所示的装置中进行中和反应，通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热。回答下列问题：

    （1）烧杯间填满碎泡沫塑料的作用是___________________________
    （2）环形玻璃搅拌棒能否用环形铁质搅拌棒代替？_____(填“能”或“不能”)，
    其原因是_______________________________________________________。
    （3）实验时氢氧化钠溶液的浓度要用0.55 mol/L的原因是______________________。
    实验中若改用60 mL 0.50 mol/L的盐酸与50 mL 0.55 mol/L的氢氧化钠溶液进行反应， 与上述实验相比，所放出的热量_______   _____(填“相等”“不相等”)，若实验操作均正确，则所求中和热________________(填“相等”“不相等”)。
    （4）已知在稀溶液中，强酸和强碱发生中和反应生成1 mol H2O时，放出57.3 kJ的热量，则上述反应的热化学方程式为：__________________________________。

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    科目：高中化学 来源： 题型：单选题

    80℃时,2L密闭容器中充入0．40molN2O4,发生反应
    N2O42NO2 ,获得如下数据:
    下列判断正确的是

    A．升高温度该反应的平衡常数K减小 
    B．20~40s内, 
    C．反应达平衡时,吸收的热量为0．30QkJ  
    D．100s时再通入0．40molN2O4,达新平衡时N2O4的转化率增大 

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    科目：高中化学 来源： 题型：单选题

    一定温度下，某密闭容器里发生如下反应：CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) （正反应为放热反应），当反应达到平衡时，测得容器中各物质的物质的量均为 n mol。欲使H2的物质的量浓度增大1倍，在其他条件不变时，下列措施可采用的是（  ）
    ①升高温度                   ②增大压强 
    ③再通入n mol CO2和n mol H2  ④再加入2n mol CO和2n mol H2O(g)

    A．①②B．②④C．③④D．①②③

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