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    13．在373k时把11.5g N2O4气体通入体积为500ml的真空容器中，立即出现红棕色．反应进行到2 s 时，NO2的含量为0.01 mol．进行到60 s 时达到平衡，此容器内混合气体的密度是氢气密度的28.75倍，则
    （1）开始2 s内以N2O4表示的化学反应速率为多少？
    （2）达到平衡时，体系的压强为开始的多少倍？
    （3）达到平衡时，体系中N2O4的物质的量为多少？
    （4）N2O4的平衡转化率为多少？

    分析 11.5g N2O4气体物质的量=$\frac{11.5g}{92g/mol}$=0.125mol，
    （1）由N2O4?2NO2，反应进行到2s时，NO2含量为0.01mol，则N2O4减少0.005mol，结合v=$\frac{△c}{△t}$计算反应速率；
    （2）60s时达到平衡，此时容器内混合气体密度是氢气密度的28.75倍，则混合气体的平均摩尔质量为28.75×2=57.5g/mol，
              N2O4?2NO2，
    开始0.125        0
    转化 x    2x
    平衡0.125-x  2x
    则：$\frac{92g/mol×（0.125mol-x）mol+46g/nol×2xmol}{0.125mol-x+2x}$=57.5g/mol，
    解得x=0.075mol，根据压强之比等于物质的量之比计算；
    （3）根据（2）可知平衡时体系中N2O4的物质的量；
    （4）根据转化率=$\frac{反应消耗的物质的量}{反应前总物质的量}$×100%计算．

    解答 解：11.5g N2O4气体物质的量=$\frac{11.5g}{92g/mol}$=0.125mol，
    （1）由N2O4?2NO2，反应进行到2s时，NO2含量为0.01mol，则N2O4减少0.005mol，由v=$\frac{\frac{0.005\\;mol}{0.5L}}{2s}$=0.005 mol•L-1•s-1，
    答：开始2s内以N2O4表示的反应速率为0.005 mol•L-1•s-1；
    （2）60s时达到平衡，此时容器内混合气体密度是氢气密度的28.75倍，则混合气体的平均摩尔质量为28.75×2=57.5g/mol，
                     N2O4 ?2NO2，
    开始（mol）0.125        0
    转化（mol） x            2x
    平衡（mol）0.125-x    2x
    则$\frac{92g/mol×（0.125mol-x）mol+46g/nol×2xmol}{0.125mol-x+2x}$=57.5g/mol，
    解得：x=0.075mol，
    开始总物质的量为0.125mol，平衡时总物质的量为0.125+0.075=0.2mol，
    由压强之比等于物质的量之比可知，达平衡时体系的压强是开始时的$\frac{0.2mol}{0.125mol}$=1.6倍，
    答：达平衡时体系的压强是开始时的1.6倍；
    （3）由（2）的计算可知，达到平衡时，体系中N2O4的物质的量为：0.125mol-0.075mol=0.05mol，
    答：达到平衡时，体系中N2O4的物质的量为0.05mol；
    （4）则N2O4的平衡转化率为：$\frac{0.075mol}{0.125mol}$×100%=60%，
    答：N2O4的平衡转化率为60%．

    点评 本题考查化学平衡及化学反应速率的计算，题目难度中等，明确信息中的平均摩尔质量的计算是解答的关键，并熟悉化学反应速率的计算式及化学平衡三段法计算即可解答．

    练习册系列答案
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    科目：高中化学 来源： 题型：选择题

    17．短周期元素X、Y、Z、W在元素周期表中的相对位置如图所示，其中W原子的质子数是其最外层电子数的三倍，下列说法不正确的是（　　）
    A．最简单气态氢化物的热稳定性：Y＞X＞W＞Z
    B．最高价氧化物对应的水化物的酸性：X＞W＞Z
    C．原子半径：W＞Z＞Y＞X
    D．元素X、Z、W的最高正价分别与其主族序数相等

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    科目：高中化学 来源： 题型：选择题

    18．下列说法正确的是（　　）
    A．酸式盐的水溶液一定显酸性
    B．只要酸与碱的物质的量浓度和体积分别相等，它们反应后的溶液就呈中性
    C．纯水呈中性是因为水中c（H+）和c（OH-）相等
    D．NaHCO3与Na2SO4溶液的混合溶液呈中性

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    科目：高中化学 来源： 题型：解答题

    1．煤气化和液化是现代能源工业中重点考虑的能源综合利用方案．最常见的气化方法为用煤生产水煤气，而当前比较流行的液化方法为用煤生产CH3OH．已知制备甲醇的有关化学反应及平衡常数如表所示：
    化学反应反应热平衡常数（850℃）
    ①CO （g）+2H2 （g）═CH3 OH（g）△H1=-90.8kj/molk1=160（mol/L）-2
    ②CO2 （g）+H2 （g）═CO （g）+H2 O（g）△H2=-41.2kj/molK2
    ③3H2 （g）+CO2 （g）═H2 O（g）+CH3 OH（g）△H 3△H3K3=160（mol/L）-2
    （1）则反应△H3=-132.0 kJ/mol   K21
    （2）850℃时，在密闭容器中进行反应③开始时只加入CO2、H2，反应10min后测得各组分的浓度如表
    物质H2CO2CH3OHH2O
    浓度（mol/L）0.20.20.40.4
    ①该时间段内反应速率v（H2）=0.12mol/（L•min）
    ②比较正逆反应的速率的大小：v正＞v逆（填“＞、＜或=”）
    ③反应达到平衡后，保持其他条件不变，只把容器的体积缩小一半，平衡正向  （填“逆向”、“正向”或“不”），平衡常数 K3不变（填“增大”“减小”“不变”）．如图1是该反应在不同温度下CO的转化率随时间变化的曲线．

    （3）由CO合成甲醇时，CO在250℃、300℃、350℃下达到平衡时转化率与压强的关系曲线如图2所示，则曲线 c 所表示的温度为350℃．实际生产条件控制在250℃、1.3×104 kPa左右，选择此压强的理由是在1.3×104kPa下，CO的转化率已经很高，如果增加压强CO的转化率提高不大，而生产成本增加，得不偿失．
    （4）以下有关该反应的说法正确的是AD（填序号）．
    A．恒温、恒容条件下，若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．使用合适的催化剂能缩短达到平衡的时间并提高CH3 OH的产率
    D．某温度下，将2mol CO和6mol H2充入2L密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得c（CO）=0.2mol•L- 1，则CO的转化率为80%

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    科目：高中化学 来源： 题型：解答题

    8．N、C、S元素的单质及化合物在工农业生成中有着重要的应用
    Ⅰ、CO与Cl2在催化剂的作用下合成光气（COCl2）．某温度下，向2L的密闭容器中投入一定量的CO和Cl2，在催化剂的作用下发生反应：CO（g）+Cl2（g）?COCl2（g）反应过程中测定的部分数据如下表：
    t/minn（CO）/moln（Cl2）/mol
    01.200.6
    10.90
    20.80
    40.20
    （1）写出光气（COCl2）的电子式
    （2）上表是T℃时，CO和Cl2的物质的量浓度随时间（t）的变化情况，用COCl2表示2min内的反应速率v（COCl2）=0.1mol/（L．min）．该温度下的平衡常数K=5．
    （3）在一容积可变的密闭容器中充入10molCO和20molCl2，CO的平衡转化率随温度（T）、压强（P）的变化如图1所示．
    ①下列说法能判断该反应达到化学平衡的是BD（填字母序号）．
    A．Cl2的消耗速率等于COCl2的生成速率
    B．Cl2的体积分数不变
    C．Cl2的转化率和CO的转化率相等
    D．混合气体的平均摩尔质量不再改变
    ②比较A、B两点压强大小：P（A）＜P（B）（填“＞”、“＜”或“=”）
    ③若达到化学平衡状态A时，容器的体积为20L．如果反应开始时仍充入10molCO和20molCl2，则在平衡状态B时容器的体积为4L．
    Ⅱ．甲醇是一种重要的化工原料，查资料，甲醇的制取可用以下两种方法：
    （1）可用CO和H2制取甲醇：
    已知CO、CH3OH和H2的燃烧分别是283kJ/mol、726.83kJ/mol、285.2kJ/mol写出由 CO和H2制取甲醇的热化学方程式CO（g）+2H2（g）=CH3OH（l），△H=-126.57kJ/mol．
    （2）用电化学法制取：
    某模拟植物光合作用的电化学装置如图2，该装置能将H2O和CO2转化为O2和甲醇（CH3OH）
    ①该装置工作时H+向b区移动（填“a”或“b”）
    ②b极上的电极反应式为6H++CO2+6e-=CH3OH+H2O．

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    科目：高中化学 来源： 题型：实验题

    18．NH3是一种重要的化工原料，也是造成水体富营养化及氮氧化物污染的重要因素之一．
    （1）N2和H2以物质的量之比为1：3在不同温度和压强下发生反应：N2+3H2═2NH3，测得平衡体系中NH3的物质的量分数如图1．
    ①为提高原料气的转化率，工业上采取的合理措施有cd（填字母）．
    a．采用常温条件
    b．使用适当的催化剂
    c．将原料气加压
    d．将氨液化并不断移出
    ②图1中所示的平衡体系中NH3的物质的量分数为0.549和0.488时，该反应的平衡常数分别为K1、K2，则K1＞K2．（填“＞”“＜”或“=”）
    （2）氨氮是造成水体富营养化的重要因素之一，用次氯酸钠水解生成的次氯酸将水中的氨氮（用NH3表示）转化为氮气除去，涉及的相关反应如下：
    反应①：NH3+HClO═NH2Cl+H2O
    反应②：NH2Cl+HClO═NHCl2+H2O
    反应③：2NHCl2+H2O═N2+HClO+3HCl
    已知在水溶液中NH2Cl较稳定，NHCl2不稳定易转化为氮气．在其他条件一定的情况下，改变$\frac{n（NaClO）}{n（N{H}_{3}）}$（即NaClO溶液的投入量），溶液中次氯酸钠对氨氮去除率及余氯量 （溶液中+1价氯元素的含量） 的影响如图2所示．
    ①反应中氨氮去除效果最佳的$\frac{n（NaClO）}{n（N{H}_{3}）}$值约为1.5．
    ②a点之前氨氮去除率较低的原因为NaClO用量较少，水解生成的少量HClO与NH3主要发生反应①，生成较稳定的NH2Cl．
    （3）电解硝酸工业的尾气NO可制备NH4NO3，其工作原理如图3．
    ①电解过程（虚线内）发生反应的离子方程式为8NO+7H2O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2H++3NH4++5NO3-．
    ②将电解生成的HNO3全部转化为NH4NO3，则通入的NH3与实际参加反应的NO的物质的量之比至少为1：4．

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    科目：高中化学 来源： 题型：填空题

    5．现有反应：mA（g）+nB（g）?pC（g），达到平衡后，当升高温度时，B的转化率变大；当减小压强时，混合体系中C的质量分数减小，则：
    （1）该反应的逆反应为放热反应，且m+n＞ p（填“＞”、“=”或“＜”）．
    （2）减压时，A的质量分数增大（填“增大”、“减小”或“不变”，下同）．
    （3）若容积不变加入B，则A的转化率增大，B的转化率减小．
    （4）若升高温度，则平衡常数k将增大．
    （5）若加入催化剂，平衡时气体混合物的总物质的量不变．
    （6）若B是有色物质，A、C均无色，则加入C（体积不变）时混合物颜色变深；而维持容器内压强不变，充入氖气时，混合物颜色变浅（填“变深”、“变浅”或“不变”）．

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    科目：高中化学 来源： 题型：解答题

    2．芒硝化学式为Na2SO4•10H2O，无色晶体，易溶于水，是一种分布很广泛的硫酸盐矿物．该小组同学设想如果模拟工业上离子交换膜法制烧碱的方法，用如图所示装置电解硫酸钠溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钠，无论从节省能源还是从提高原料的利用率而言都更加符合绿色化学理念．
    ①该电解槽的阳极反应式为4OH--4e-=2H2O+O2↑．此时通过阴离子交换膜的离子数＜（填“＞”、“＜”或“=”）通过阳离子交换膜的离子数．
    ②制得的氢氧化钠溶液从出口（填“A”、“B”、“C”或“D”）D导出．
    ③通电开始后阴极附近溶液pH会增大 （填“增大”、“减小”或“不变”）．
    ④若将制得的氢气、氧气和氢氧化钠溶液组合为氢氧燃料电池．已知H2的燃烧热为285.8kJ•mol-1则该燃料电池工作产生36g H2O时理论上有571.6kJ的能量转化为电能．

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    科目：高中化学 来源： 题型：解答题

    3．汽车尾气产生的NO2、CO等大气污染物，可以在催化剂的作用下转化为无毒物．其反应式可表示为：
    2NO2+4CO═N2+4CO2．
    ①用双线法标出上述反应电子转移的方向和数目：
    ②该反应中氧化剂是NO2，还原剂是CO．

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