14．氫是一種重要的非金屬元素．氫的單質(zhì)及其化合物在科學(xué)研究和工業(yè)生產(chǎn)中有著廣泛而重要的作用．
（1）工業(yè)上一般采用CO和H2反應(yīng)合成可再生能源甲醇．反應(yīng)如下：CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）△H=-90.1KJ•mol-1在250℃下，將一定量的CO和H2投入10L的密閉容器中，各物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度（mol•L-1）變化如表所示：（前6min沒(méi)有改變條件）
2min4min6nin8min…
CO0.070.060.060.05…
H2x0.120.120.20…
CH2OH0.030.040.040.05…
①x=0.14．
②250℃時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)K的計(jì)算式為：$\frac{0.04}{0.06×0.1{2}^{2}}$ （不必化簡(jiǎn)）．
③若6min～8min只改變了某一條件，所改變的具體條件是加1 mol氫氣．
④第8min時(shí)，該反應(yīng)是不是達(dá)到平衡狀態(tài)不是．（填“是”或“不是”）
（2）某硝酸廠處理尾氣中的NO的方法是用H2將NO還原為N2．已知：

H2還原NO生成氮?dú)夂退魵獾臒峄瘜W(xué)方程式是2NO（g）+2H2（g）═N2（g）+2H2O（g）△H=-665 kJ•mol-1．

分析 （1）①根據(jù)表中2min和4min時(shí)各種物質(zhì)的濃度的變化量，結(jié)合轉(zhuǎn)化量之比等于方程式計(jì)量系數(shù)之比可計(jì)算出x；
②該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（CO）•{c}^{2}（{H}_{2}）}$，將在250℃下，將4min時(shí)各物質(zhì)平衡濃度帶入計(jì)算；
③根據(jù)6min到8min時(shí)各物質(zhì)濃度的變化來(lái)確定改變條件；
④求出第8min時(shí)反應(yīng)的濃度商Qc，與250℃時(shí)K做比較，若Qc=K反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)；
（2）根據(jù)能量變化圖，則反應(yīng)斷鍵共吸收2×630+2×436=2132kJ，形成共放出945+4×463=2797kJ，所以該反應(yīng)共放出2797-2132=665kJ的熱量，據(jù)此寫出H2還原NO生成氮?dú)夂退魵獾臒峄瘜W(xué)方程式．

解答 解：（1）①?gòu)膱D中可知，從2min到4min時(shí)各物質(zhì)的濃度變化之比=△c（CO）：△c（H2）：△c（CH3OH）=（0.07-0.06）：（x-0.12）：（0.04-0.03），
化學(xué)反應(yīng)中各物質(zhì)的轉(zhuǎn)化量之比等于方程式的計(jì)量系數(shù)得：（0.07-0.06）：（x-0.12）：（0.04-0.03）=1：2：1，解得：x=0.14，
故答案為：0.14；
②250℃下，甲醇的平衡濃度是0.06mol/L，氫氣的平衡濃度是0.12mol/L，一氧化碳的平衡濃度是0.04mol/L，所以平衡常數(shù)為：K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（CO）•{c}^{2}（{H}_{2}）}$=$\frac{0.04}{0.06×0.1{2}^{2}}$，
故答案為：$\frac{0.04}{0.06×0.1{2}^{2}}$；
③對(duì)比6min和8min時(shí)各物質(zhì)的濃度可知改變條件后反應(yīng)反應(yīng)向正方向進(jìn)行，按照轉(zhuǎn)化量之比等于計(jì)量系數(shù)之比△C（CO）：△C（H2）：△C（CH3OH）=0.01mol/L：0.02mol/L：0.01mol/L，所以8min后三種物質(zhì)的濃度應(yīng)為：（0.06-0.01）mol/L、（0.12-0.02）mol/L、（0.04+0.01）mol/L，而8min后氫氣的濃度為0.2mol/L，所以多加了0.1mol/L×10=1mol的氫氣；
故答案為：加1 mol氫氣；
④第8min時(shí)反應(yīng)的濃度商為：Qc=$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（CO）•{c}^{2}（{H}_{2}）}$=$\frac{0.05}{0.05×0.22}$=$\frac{1}{0.04}$≠K，所以此時(shí)沒(méi)有達(dá)到平衡狀態(tài)，
故答案為：不是；
（2）根據(jù)能量變化圖可知，則反應(yīng)斷鍵共吸收2×630+2×436=2132kJ，形成共放出945+4×463=2797kJ，所以該反應(yīng)共放出2797-2132=665kJ的熱量，則H2還原NO生成氮?dú)夂退魵獾臒峄瘜W(xué)方程式是：2NO（g）+2H2（g）═N2（g）+2H2O（g）△H=-665 kJ•mol-1，
故答案為：2NO（g）+2H2（g）═N2（g）+2H2O（g）△H=-665 kJ•mol-1．

點(diǎn)評(píng) 本題考查較為綜合，題目難度中等，涉及化學(xué)平衡移動(dòng)的影響因素、化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算和應(yīng)用和蓋斯定律求反應(yīng)熱，題目綜合性強(qiáng)，充分考查了學(xué)生的分析、理解能力及化學(xué)計(jì)算能力．

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中化學(xué) 來(lái)源： 題型：選擇題

8．在MnO2+4HCl═MnCl2+Cl2↑+2H2O 反應(yīng)中氧化劑與還原劑分子數(shù)之比為（　　）
A．1：4B．1：2C．2：1D．1：1

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科目：高中化學(xué) 來(lái)源： 題型：解答題

5．1902年德國(guó)化學(xué)家哈伯研究出合成氨的方法，其反應(yīng)原理為：N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）；△H（△H＜0）

（1）在一容積為4L的密閉容器中，加入0.4mol的N2和1.2mol的H2，在一定條件下發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)中NH3的物質(zhì)的量濃度變化情況如圖1：
①根據(jù)圖1，計(jì)算從反應(yīng)開(kāi)始到平衡時(shí)，平均反應(yīng)速率v（H2）為0.0375mol/（L•min）．

②反應(yīng)達(dá)到平衡后，第5分鐘末，保持其它條件不變，若改變反應(yīng)溫度，則NH3的物質(zhì)的量濃度不可能為AC．
A． 0.20mol/L       B． 0.12mol/L       C． 0.10mol/L     D． 0.08mol/L
（2）某溫度時(shí)，N2與H2反應(yīng)過(guò)程中的能量變化如圖2所示． 下列敘述正確的是AB
A．b曲線是加入催化劑時(shí)的能量變化曲線
B．在密閉容器中加入1mol N2、3mol H2，充分反應(yīng)放出的熱量小于92kJ
C．由圖可知，斷開(kāi)1mol 氮氮三鍵與1mol 氫氫鍵吸收的能量和小于形成1mol 氮?dú)滏I所放出的能量
D．反應(yīng)物的總能量低于生成物的能量
（3）哈伯因證實(shí)N2、H2在固體催化劑（Fe）表面吸附和解吸以合成氨的過(guò)程而獲諾貝爾獎(jiǎng)．若用分別表示N2、H2、NH3和固體催化劑，則在固體催化劑表面合成氨的過(guò)程可用下圖4表示：
①吸附后，能量狀態(tài)最低的是C（填字母序號(hào)）．
②由上述原理，在鐵表面進(jìn)行NH3的分解實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)分解速率與濃度關(guān)系如圖3．從吸附和解吸過(guò)程分析，c0前速率增加的原因可能是氨的濃度增加，催化劑表面吸附的氨分子增多，速率增大；c0后速率降低的原因可能是達(dá)到一定濃度后，氨分子濃度太大阻礙N2和H2的解吸．
（4）已知液氨中存在：2NH3（l）?NH2-+NH4+．用Pt電極對(duì)液氨進(jìn)行電解也可產(chǎn)生H2和N2．陰極的電極反應(yīng)式是2NH3+2e-=H2+2NH2-或2NH4++2e-=H2↑+2NH3．

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科目：高中化學(xué) 來(lái)源： 題型：解答題

2．碳和氮的化合物與人類生產(chǎn)、生活密切相關(guān)．
（1）C、CO、CO2在實(shí)際生產(chǎn)中有如下應(yīng)用：
a．2C+SiO2$\frac{\underline{\;高溫\;}}{電爐}$Si+2CO          
b.3CO+Fe2O3$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO2
c．C+H2O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CO+H2                  
d．CO2+CH4$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$CH3COOH
上述反應(yīng)中，理論原子利用率最高的是d．可用碳酸鉀溶液吸收b中生成的CO2，常溫下，pH=10的碳酸鉀溶液中水電離的OH-的物質(zhì)的量濃度為1×10-4 mol•L-1，常溫下，0.1mol•L-1KHCO3溶液的pH＞8，則溶液中c（H2CO3）＞c（CO32-）（填“＞”、“=”或“＜”）．
（2）有機(jī)物加氫反應(yīng)中鎳是常用的催化劑．但H2中一般含有微量CO會(huì)使催化劑鎳中毒，在反應(yīng)過(guò)程中消除CO的理想做法是投入少量SO2，查得資料如圖1：

則：SO2（g）+2CO（g）=S（s）+2CO2（g）△H=-270kJ/mol．

（3）已知N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H=-94.4kJ•mol-1，恒容時(shí)，體系中各物質(zhì)濃度隨時(shí)間變化的曲線如圖2所示，各時(shí)間段最終均達(dá)平衡狀態(tài)．
①在2L容器中發(fā)生反應(yīng)，時(shí)段Ⅰ放出的熱量為94.4kJ．
②25min時(shí)采取的某種措施是將NH3從反應(yīng)體系中分離出去．
③時(shí)段Ⅲ條件下反應(yīng)的平衡常數(shù)為2.37．（保留3位有數(shù)字）
（4）電化學(xué)降解N的原理如圖3所示．電源正極為A（填“A”或“B”），陰極反應(yīng)式為2NO3-+12H++10e-=N2↑+6H2O．

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科目：高中化學(xué) 來(lái)源： 題型：實(shí)驗(yàn)題

9．能源、環(huán)境與人類生活和社會(huì)發(fā)展密切相關(guān)，研究它們的綜合利用有重要意義．
（1）氧化-還原法消除氮氧化物的轉(zhuǎn)化：NO$→_{反應(yīng)Ⅰ}^{O_{3}}$NO2$→_{反應(yīng)Ⅱ}^{CO（NH_{2}）_{2}}$N2
反應(yīng)Ⅰ為：NO+O3═NO2+O2，生成11.2L O2（標(biāo)準(zhǔn)狀況）時(shí)，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量是1mol．反應(yīng)Ⅱ中，當(dāng)n（NO2）：n[CO（NH2）2]=3：2時(shí)，反應(yīng)的化學(xué)方程式是6NO2+4CO（NH2）2=7N2+8H2O+4CO2．
（2）硝化法是一種古老的生產(chǎn)硫酸的方法，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了氮氧化物的循環(huán)轉(zhuǎn)化，主要反應(yīng)為：NO2（g）+SO2（g）?SO3（g）+NO（g）△H=-41.8kJ•mol-1已知：2SO2（g）+O2（g）?2SO3（g）△H=-196.6kJ•mol-1寫出NO和O2反應(yīng)生成NO2的熱化學(xué)方程式2NO（g）+O2（g）=2NO2（g）△H=-113.0 kJ•mol-1．
（3）將燃煤廢氣中的CO2轉(zhuǎn)化為二甲醚的反應(yīng)原理為：2CO2（g）+6H2（g）$\stackrel{催化劑}{?}$CH3OCH3（g）+3H2（g）；該反應(yīng)平衡常數(shù)表達(dá)式為K=$\frac{{c}^{3}（{H}_{2}O）c（C{H}_{3}OC{H}_{3}）}{{c}^{2}（C{O}_{2}）{c}^{6}（{H}_{2}）}$．已知在某壓強(qiáng)下，該反應(yīng)在不同溫度、不同投料比時(shí)，CO2的轉(zhuǎn)化率如圖1所示．該反應(yīng)的△H小于（填“大于”、“小于”或“等于”）0．

（4）合成氣CO和H2在一定條件下能發(fā)生如下反應(yīng)：CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）△H＜0．在容積均為V L的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個(gè)相同密閉容器中分別充入a molCO和2a molH2，三個(gè)容器的反應(yīng)溫度分別為T1、T2、T3且恒定不變，在其他條件相同的情況下，實(shí)驗(yàn)測(cè)得反應(yīng)均進(jìn)行到t min時(shí)CO的體積分?jǐn)?shù)如圖2所示，此時(shí)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個(gè)容器中一定達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是Ⅲ；若三個(gè)容器內(nèi)的反應(yīng)都達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，CO轉(zhuǎn)化率最大的反應(yīng)溫度是T1．
（5）某N2H4（肼或聯(lián)氨）燃料電池（產(chǎn)生穩(wěn)定、無(wú)污染的物質(zhì)）原理如圖3所示．

①M(fèi)區(qū)發(fā)生的電極反應(yīng)式為N2H4-4e-=N2↑+4H+．
②用上述電池做電源，用圖4裝置電解飽和氯化鉀溶液（電極均為惰性電極），設(shè)飽和氯化鉀溶液體積為500mL，當(dāng)溶液的pH值變?yōu)?3時(shí)（在常溫下測(cè)定），若該燃料電池的能量利用率為80%，則需消耗N2H4的質(zhì)量為0.5g（假設(shè)溶液電解前后體積不變）．

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科目：高中化學(xué) 來(lái)源： 題型：實(shí)驗(yàn)題

19．乙二醛（OHC-CHO）是一種重要的精細(xì)化工產(chǎn)品．
Ⅰ．工業(yè)生產(chǎn)乙二醛
（1）乙醛（CH3CHO）液相硝酸氧化法   在Cu（NO3）2催化下，用稀硝酸氧化乙醛制取乙二醛，反應(yīng)的化學(xué)方程式為3CH3CHO+4HNO3$\stackrel{Cu（NO_{3}）_{2}}{→}$3OHC-CHO+4NO↑+5H2O．該法具有原料易得、反應(yīng)條件溫和等優(yōu)點(diǎn)，但也存在比較明顯的缺點(diǎn)是尾氣有污染．
（2）乙二醇（HOCH2CH2OH）氣相氧化法
①已知：OHC-CHO（g）+2H2（g）?HOCH2CH2OH（g）△H=-78kJ•mol-1  K1
2H2（g）+O2（g）?2H2O（g）△H=-484kJ•mol-1  K2
乙二醇?xì)庀嘌趸磻?yīng)：HOCH2CH2OH（g）+O2（g）?OHC-CHO（g）+2H2O（g）的△H=-406kJ•mol-1．相同溫度下，該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K=$\frac{{K}_{2}}{{K}_{1}}$（用含K1、K2的代數(shù)式表示）．
②當(dāng)原料氣中氧醇比為1.35時(shí)，乙二醛和副產(chǎn)物CO2的產(chǎn)率與反應(yīng)溫度的關(guān)系如圖1所示．反應(yīng)溫度在450～495℃之間和超過(guò)495℃時(shí)，乙二醛產(chǎn)率降低的主要原因分別是升高溫度，主反應(yīng)平衡逆向移動(dòng)、溫度超過(guò)495℃時(shí)，乙二醇大量轉(zhuǎn)化為二氧化碳等副產(chǎn)物．
Ⅱ．乙二醛電解氧化制備乙醛酸（OHC-COOH）的生產(chǎn)裝置如圖2所示，通電后，陽(yáng)極產(chǎn)生的Cl2與乙二醛溶液反應(yīng)生成乙醛酸．
（3）陰極反應(yīng)式為2H++2e-=H2↑
（4）陽(yáng)極液中鹽酸的作用，除了產(chǎn)生氯氣外，還增強(qiáng)溶液導(dǎo)電性．
（5）保持電流強(qiáng)度為a A，電解t min，制得乙醛酸m g，列式表示該裝置在本次電解中的電流效率η=$\frac{5mf}{111at}$%．
（設(shè)：法拉第常數(shù)為f C•mol-1；η=$\frac{生成目標(biāo)產(chǎn)物消耗的電子數(shù)}{電極上通過(guò)的電子總數(shù)}$×100%

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科目：高中化學(xué) 來(lái)源： 題型：解答題

6．甲醇是一種可再生能源，具有廣泛的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用前景．
（1）工業(yè)上一般采用下列兩種反應(yīng)合成甲醇：
反應(yīng)Ⅰ：CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）△H 1
反應(yīng)Ⅱ：CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）△H 2
①表所列數(shù)據(jù)是反應(yīng)Ⅰ在不同溫度下的化學(xué)平衡常數(shù)（K）．
溫度250℃300℃350℃
K2.0410.2700.012
由表中數(shù)據(jù)判斷△H1＜0 （填“＞”、“=”或“＜”）．
②某溫度下，將2molCO和6molH2充入2L的密閉容器中，充分反應(yīng)，達(dá)到平衡后，測(cè)得c（CO）=0.2mol/L，則CO的轉(zhuǎn)化率為80%，此時(shí)的溫度為250℃（從上表中選擇）．
（2）已知在常溫常壓下：
①2CH3OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+4H2O（g）△H1=-1275.6kJ/mol
②2CO （g）+O2（g）=2CO2（g）△H2=-566.0kJ/mol
③H2O（g）=H2O（l）△H3=-44.0kJ/mol
寫出甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式：CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2 H2O（l）△H=-442.8kJ•mol-1
（3）某實(shí)驗(yàn)小組依據(jù)甲醇燃燒的反應(yīng)原理，設(shè)計(jì)如圖所示的電池裝置：
①該電池正極的電極反應(yīng)為O2+2H2O+4e-=4OH-
②該電池總反應(yīng)的離子方程式為2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O
③工作一段時(shí)間后，測(cè)得溶液的pH減�。ㄌ睢霸龃蟆薄ⅰ皽p小”或“不變”）．

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科目：高中化學(xué) 來(lái)源： 題型：填空題

3．寫出下列反應(yīng)的離子方程式：
Ba（OH）2溶液和稀H2SO4溶液反應(yīng)的離子方程式：Ba2++2OH-+2H++SO42-=BaSO4↓+2H2O；氧化鎂和稀硫酸反應(yīng)的離子方程式：MgO+2H+=Mg2++H2O．

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科目：高中化學(xué) 來(lái)源： 題型：選擇題

4．一定溫度下，在2L的密閉容器中，X、Y、Z三種氣體的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化的曲線如圖所示：下列描述正確的是（　�。�
A．反應(yīng)開(kāi)始到10s，用Z表示的反應(yīng)速率為0.158mol/（L•s）
B．反應(yīng)開(kāi)始到10s，X的物質(zhì)的量濃度減少了0.79mol/L
C．反應(yīng)的化學(xué)方程式為：X（g）+Y（g）?Z（g）
D．反應(yīng)開(kāi)始到10s時(shí)，Y的轉(zhuǎn)化率為79.0%

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