人教版高中化学选择性必修第1册 课后习题 第四章 化学反应与电能 模块综合测评

模块综合测评
(时间:90分钟分值:100分)
一、选择题(本题包括10小题,每小题2分,共20分。

每小题只有一个选项符合题意)
1.如图所示的日常生活装置中,与手机充电时的能量转化形式相同的是( )
,电能转化为化学能。

电解水为电解过程,与手机充电的能量转化形式相同,A正确;水力发电为机械能转化为电能的过程,B错误;太阳能热水器将太阳能转化为热能,C错误;干电池将化学能转化为电能,D错误。

2.(浙江4月选考)高温高压液态水具有接近常温下弱酸的c(H+)或弱碱的c(OH-),油脂在其中能以较快的反应速率水解。

与常温常压水相比,下列说法不正确的是( )
A.高温高压液态水中,体系温度升高,油脂水解反应速率加快
B.高温高压液态水中,油脂与水的互溶能力增强,油脂水解反应速率加快
C.高温高压液态水中,c(H+)增大,可催化油脂水解反应,且产生的酸进一
步催化水解
D.高温高压液态水中的油脂水解,相当于常温下在体系中加入了相同c(H+)的酸或相同c(OH-)的碱的水解
,体系温度升高,均可加快反应速率,A项正确;由
于高温高压液态水中,c(H+)和c(OH-)增大,油脂水解向右移动的倾向变大,因而油脂与水的互溶能力增强,反应速率加快,B项正确;油脂在酸性条件下水解,以H+做催化剂,加快水解速率,因而高温高压液态水中,c(H+)增大,可催化油脂水解反应,且产生的酸进一步催化水解,C项正确;高温高压液态水中的油脂水解,其水环境仍呈中性,因而不能理解成相当于常温下在体系中加入了相同c(H+)的酸或相同c(OH-)的碱的水解,D项不正确。

3.下列依据热化学方程式得出的结论正确的是( )
A.已知NaOH(aq)+HCl(aq)NaCl(aq)+H2O(l)
ΔH=-57.3 kJ· mol-1,则含40.0 g NaOH的稀溶液与稀醋酸完全中和,放出小于57.3 kJ的热量
B.已知2H2(g)+O2(g)2H2O(g) ΔH=-483.6 kJ· mol-1,则氢气的燃烧热为241.8 kJ· mol-1
C.已知2C(s)+2O2(g)2CO2(g) ΔH=a;2C(s)+O2(g)2CO(g) ΔH=b,则a>b
D.已知P(白磷,s)P(红磷,s) ΔH<0,则白磷比红磷稳定
解析醋酸是弱酸,其电离过程是吸热过程,故含40.0g即1molNaOH的稀溶液与稀醋酸完全中和,放出的热量小于57.3kJ,故A正确;氢气的燃烧热必须是生成液态水所放出的热量,液态水变为气态水是吸热的,故氢气的燃烧热大于241.8kJ·mol-1,B错误;等量的焦炭完全燃烧放出的热量高于不完全燃烧放出的热量,因两反应的ΔH<0,即a<b,故C错误;P(白磷,s)
P(红磷,s) ΔH<0,所以红磷的能量低于白磷的能量,所以白磷不如红磷稳定,故D错误。

4.(浙江温州“十五校联合体”期中)一定温度下,等体积、pH相等的盐酸和醋酸溶液,下列说法正确的是( )
A.两溶液中,所含溶质的分子数相等
B.与等体积等浓度NaHCO3溶液混合,开始产生CO2速率相等,后来盐酸快
C.等体积、pH相等的盐酸和醋酸溶液分别与足量的Zn完全反应,盐酸产生的H2多
D.用同浓度的NaOH溶液分别与两溶液恰好反应完全,根据消耗的NaOH溶液体积的多少可以判断醋酸是弱电解质
是强电解质,溶液中不存在溶质的分子,A错误;与等体积等浓度NaHCO3溶液混合,开始产生CO2速率相等,随着反应的进行,未电离的醋酸继续电离出H+,反应速率快,B错误;等体积、pH相等的盐酸和醋酸溶液分别与足量的Zn完全反应,由于醋酸的浓度较大,则醋酸产生的H2多,C错误;同浓度的NaOH溶液分别与等体积、pH相等的盐酸和醋酸溶液恰好反应完全,由于醋酸是弱电解质,浓度大于盐酸,则醋酸消耗的NaOH溶液体积多,故D正确。

5.(湖南长沙中学月考)已知:反应m+n>q,在密闭容器中反应达到平衡时,下列说法不正确的是( )
A.恒容时通入稀有气体使压强增大,平衡不移动
B.增大压强,反应速率加快且可以提高Z的产率
C.恒压时,增加一定量Z(g),平移时,混合气体的平均相对分子质量变大
D.恒容时增加X的物质的量,Y的转化率增大
,体系的压强增大,但反应物的浓度不变,则平衡不移动,A正确。

由于m+n>q,增大压强,平衡正向移动,则Z的产率提高,B 正确。

恒压时,增加一定量Z(g),达到的新平衡与原平衡等效,各物质的浓度不变,则混合气体的平均相对分子质量不变,C错误。

恒容时增大X(g)的物质的量,平衡正向移动,则Y的转化率增大,D正确。

6.H2与ICl的反应分①②两步进行,其能量曲线如图所示,下列有关说法错误的是( )
A.反应①、反应②均为放热反应
B.反应①、反应②均为氧化还原反应
C.反应①比反应②的速率慢,与相应正反应的活化能无关
D.反应①、反应②的焓变之和为ΔH=-218 kJ· mol-1
,反应①②中反应物的总能量大于生成物的总能量,均是放热反应,故A说法正确;反应①中H的化合价由0→+1,部分I的化合价降低,属于氧化还原反应,反应②中,I的化合价发生变化,属于氧化还原反应,故B说法正确;反应①比反应②慢,说明反应①中正反应的活化能较大,反应②中正反应的活化能较小,故C说法错误;根据盖斯定律知,反应的焓变只与始态和终态有关,与反应的途径无关,因此反应①、反应②的焓变之和ΔH=-218kJ·mol-1,故D说法正确。

7.常温常压下,微生物燃料电池可净化废水,同时还能获得能源或有价值的化学产品,下图1为一种微生物燃料电池的工作原理,图2为废水中
Cr2O72-的浓度与去除率的关系。

下列说法正确的是( )
图1
图2
A.M为电池负极,CH3COOH被还原
B.外电路转移4 mol电子时,M极产生22.4 L CO2
C.反应一段时间后,N极附近溶液pH下降
D.Cr2O72-浓度较大时,可能会造成还原菌失活
解析电子由M极流出,M为电池负极,CH3COOH被氧化为二氧化碳,故A错误;负极的电极反应是CH3COOH-8e-+2H2O2CO2↑+8H+,外电路转移4mol电子时,M极产生1molCO2,非标准状况下CO2的体积不一定是22.4L,故B错误;N 极为正极,电极反应为O2+4e-+4H+2H2O、Cr2O72-+6e-+8H+2Cr(OH)3+H2O,根据电子守恒,外电路转移8mol电子时,有8molH+由M移向N,N极消耗H+大于8mol,所以反应一段时间后,N极附近溶液pH升高,故C错误;Cr2O72-能使蛋白质变性,根据图示,Cr2O72-的浓度较大时,Cr2O72-的去除率明显降低,可能是Cr2O72-的浓度较大造成还原菌失活,故D正确。

8.常温时,将V1 mL c1mol·L-1的氨水滴加到V2 mL c2mol·L-1的盐酸中,下列结论正确的是( )
A.若混合溶液的pH=7,则c1V1>c2V2
B.若V1=V2,c1=c2,则混合液中c(N H4+)=c(Cl-)
C.若混合溶液的pH=7,则溶液中c(N H4+)>c(Cl-)
D.若V1=V2,且混合液的pH<7,则一定有c1=c2
(即c1V1=c2V2)生成的氯化铵溶液为强酸
弱碱盐溶液,常温下溶液呈酸性,pH<7,若混合溶液的pH=7,则说明氨水相
对过量,即c1V1>c2V2,A正确;V1=V2,c1=c2,即c1V1=c2V2,两者恰好中和,溶液呈
酸性,c(H+)>c(OH-),则另两离子c(N H4+)<c(Cl-),B错误;若混合溶液的
pH=7,则溶液中c(H+)=c(OH-),另两离子c(N H4+)=c(Cl-),C错误;若V1=V2,
且混合液的pH<7,则溶液呈酸性,而当酸过量或二者恰好中和时都满足混
合液的pH<7,故D项错误。

9.加热N2O5依次发生的分解反应为
①N2O5(g)N2O3(g)+O2(g)
②N2O3(g)N2O(g)+O2(g)
在容积为2 L的密闭容器中充入8 mol N2O5,加热到T℃,达到平衡状态后
O2的物质的量为9 mol,N2O3的物质的量为3.4 mol。

则T℃时反应①的平
衡常数为( )
A.8.5
B.9.6
C.10.2
D.10.7
N2O3物质的量为ol,在①反应中N2O5分解了(x+3.4)mol,同时生成O2(ol。

则(x+3.4)+x=9,求得x=2.8,所以平衡后N2O5、N2O3、O2浓度依次为c(N2O5)=(8-2.8-3.4)mol÷2L=0.9mol·L-1,c(N2O3)=3.4mol÷
2L=1.7mol·L-1,c(O2)=9mol÷2L=4.5mol·L-1,反应①的平衡常数=8.5。

K=1.7×4.5
0.9
10.工业上用电解法处理含镍酸性废水并得到单质Ni的原理如图所示。

下列说法不正确的是( )
已知:①Ni2+在弱酸性溶液中发生水解;②氧化性:Ni2+(高浓度)>H+>Ni2+(低浓度)。

A.石墨棒上发生的电极反应:4OH--4e-O2↑+2H2O
B.电解过程中,B室中NaCl溶液的物质的量浓度将不断减少
C.为了提高Ni的产率,电解过程中需要控制废水的pH
D.若将图中阳离子膜去掉,将A、B两室合并,则电解反应总方程式发生改变
解析A项,该装置中石墨棒为阳极,电极反应式为4OH--4e-2H2O+O2↑,正确;B项,由于C室中Ni2+、H+不断减少,Cl-通过阴离子膜从C室移向B 室,A室中OH-不断减少,Na+通过阳离子膜从A室移向B室,所以B室中NaCl 溶液的物质的量浓度不断增大,错误;C项,由于H+的氧化性大于Ni2+(低浓度)的氧化性,所以为了提高Ni的产率,电解过程需要控制废水的pH,正确;D项,若去掉阳离子膜,Cl-在阳极放电生成Cl2,反应总方程式发生改变,正确。

二、选择题(本题包括5小题,每小题4分,共20分。

每小题有一个或两个选项符合题意)
11.(海南卷)炭黑是雾霾中的重要颗粒物,研究发现它可以活化氧分子,生成活化氧,活化过程的能量变化模拟计算结果如图所示。

活化氧可以快速氧化二氧化硫。

下列说法正确的是( )
A.每活化一个氧分子吸收0.29 eV的能量
B.水可使氧分子活化反应的活化能降低0.42 eV
C.氧分子的活化是O—O的断裂与C—O的生成过程
D.炭黑颗粒是大气中二氧化硫转化为三氧化硫的催化剂
,活化一个氧分子放出0.29eV的能量,A错误;图中相对能量为0.73eV时对应的状态只是无水的过渡态,相对能量为0.75eV时对应的状态才是无水的中间态,因此水可使氧分子活化反应的活化能降低
0.18eV,B错误;氧气中存在O—O,活性氧中存在C—O,由图示知C正确;由题给信息“活化氧可以快速氧化二氧化硫”,结合氧化二氧化硫的总反应可知D正确。

12.(辽宁大连高二月考)已知25 ℃时,二元酸H2X的电离平衡常数
K a
1=5.0×10-2,K a
2
=5.4×10-3。

此温度下用AgNO3溶液分别滴定浓度均为
0.01 mol·L-1的KY和K2X溶液,所得的沉淀(AgY和Ag2X)溶解平衡图像如
图所示。

下列叙述正确的是( )
A.25 ℃时,KHX的溶液pH>7
B.反应Ag2X+2Y-2AgY+X2-的平衡常数为103.25
C.a 点既可以表示AgY 的不饱和溶液也可以表示Ag 2X 的过饱和溶液
D.向c(Y -)=c(ol·L -1的混合液中滴入AgNO 3溶液时,先生成AgY 沉淀
解析由HX -
+H 2O
H 2X+OH -
可知,其水解常数K h =
K W
K a 1
=
10-14
5.0×10
-2
=2×10-13
<K a 2,说明HX -的电离程度大于其水解程度,则25℃时,KHX 的溶液pH<7,A 错误;根据图像,-lgc(Ag +)=4时,可得K sp (AgY)=c(Ag +)·c(Y -)=10-4×10-5.75=10-9.75,同理,可得K sp (Ag 2X)=10-10.46。

反应Ag 2X+2Y -2AgY+X 2-的平衡常数K=
c (X 2-)c 2(Y -)
=
c (X 2-)·c 2(Ag +)c 2(Y -)·c 2(Ag +)
=
K sp (Ag 2X )
K sp
2(AgY )=
10-10.46
(10-9.75)
2
=109.04,B 错误;由图可知,a
点时的离子积Q(AgY)>K sp (AgY),则a 点表示AgY 的过饱和溶液;a 点时的离子积Q(Ag 2X)<K sp (Ag 2X),则a 点表示Ag 2X 的不饱和溶液,C 错误;当c(Y -)=c(ol·L -1时,开始生成AgY 沉淀时c(Ag +)=
K sp (AgY )c (Y -)
=
10-9.750.01
mol·L -1=10
-7.75
mol·L -1
,开始生成Ag 2X 沉淀时c(Ag +
)=√
K sp (Ag 2X )c (X 2-)
=
√
10-10.460.01
mol·L -1=10-4.23mol·L -1,10-4.23mol·L -1>10-7.75mol·L -1,由此可知,
向c(Y -)=c(ol·L -1的混合液中滴入AgNO 3溶液时,先生成AgY 沉淀,D 正确。

13.(海南六市联考)世界某著名学术刊物近期介绍了一种新型中温全瓷铁—空气电池,其结构如图所示。

下列有关该电池放电时的说法正确的是( )
A.O2-由b极移向a极
B.正极的电极反应式为FeO x+2xe-Fe+xO2-
C.铁表面发生的反应为xH2O(g)+Fe FeO x+ol电子转移
解析a极空气中氧气得电子发生还原反应,为正极,氢气在b极失电子发生氧化反应,为负极。

在原电池中,阴离子向负极移动,O2-由a极移向b极,A 项错误;a极空气中氧气得电子发生还原反应,为正极,电极反应式为
O2+4e-2O2-,B项错误;由新型中温全瓷铁—空气电池的装置图可知,铁表面发生的反应为xH2O(g)+Fe FeOol Y充入一密闭容器中,发生反应X(g)+2Y(g)2Z(g)。

达到平衡时,若三者的物质的量满足
n(X)+n(Y)=n(Z),则Y的转化率为( )
A.a+b
5×100% B.2(a+b)
5b
×100%
C.2(a+b)
5×100%D.a+b
5b
×100%
Y的物质的量为nmol,则
ol a b 0
平衡/mol a-n
2
b-n n
由于平衡时n(X)+n(Y)=n(Z),则有(a-n
2)+(b-n)=n,解得n=2(a+b)
5
,所
以Y的转化率为2(a+b)
5
b
×100%=2(a+b)
5b
×100%。

15.某温度下,难溶物FeR的水溶液中存在平衡FeR(s)Fe2+(aq)+R2-(aq),其沉淀溶解平衡曲线如图所示。

下列说法正确的是( )
A.可以通过升温实现由c点变到a点
B.d点可能有沉淀生成
C.a点对应的K sp等于b点对应的K sp
D.该温度下,K sp=4.0×10-18
,从c点到a点,c(R2-)不变,c(Fe2+)变小,而温度变化时,c(R2-)与c(Fe2+)同时变化,A错误;沉淀溶解平衡曲线上方表示过饱和
溶液,可析出沉淀,曲线以下表示不饱和溶液,所以d点没有沉淀生成,B错误;温度不变,K sp不变,C正确;由图知,该温度下,K sp=2.0×10-18,D错误。

三、非选择题(本题共5小题,共60分)
16.(12分)毒重石的主要成分为BaCO3(含Ca2+、Mg2+、Fe3+等杂质)。

实验室利用毒重石制备BaCl2·2H2O的流程如下:
(1)毒重石用盐酸浸取前需充分研磨,目的
是。

(2)加入NH3·H2O调pH=8可除去(填离子符号),滤渣Ⅱ中含(填化学式)。

加入H2C2O4时应避免过量,原因
是。

已知:K sp(BaC2O4)=1.6×10-7,K sp(CaC2O4)=2.3×10-9
(3)利用间接酸碱滴定法可测定Ba2+的含量,实验分两步进行。

已知:2Cr O42-+2H+Cr2O72-+H2O
Ba2++Cr O42-BaCrO4↓
步骤Ⅰ:移取ol·L-1盐酸标准溶液滴定至终点,测得滴加盐酸的体积为V0 mL。

步骤Ⅱ:移取y mL BaCl2溶液置于锥形瓶中,加入x mL与步骤Ⅰ相同浓度的Na2CrO4溶液,待Ba2+完全沉淀后,再加入酸碱指示剂,用b mol·L-1盐酸标准溶液滴定至终点,测得滴加盐酸的体积为V1 mL。

滴加盐酸标准溶液时应使用酸式滴定管,“0”刻度位于滴定管的
(填“上方”或“下方”)。

BaCl2溶液的浓度为mol·L-1。

若步骤Ⅱ中滴加盐酸时有少量待测液溅出,Ba2+浓度测量值将
(填“偏大”或“偏小”)。

增大反应物接触面积从而使反应速率加快
(2)Fe3+Mg(OH)2、Ca(OH)2H2C2O4过量会导致生成BaC2O4沉淀,使产
品产量减少
(3)上方b(V0-V1)
y
偏大
把毒重石充分研磨的目的是增大反应物接触面积使反应速率加快。

(2)由表中信息可知pH=8时Fe3+可完全沉淀,Mg2+、Ca2+未开始沉
淀,pH=12.5时,Mg2+完全沉淀,Ca2+部分沉淀,由于K sp(CaC2O4)<K sp(BaC2O4),
则向含有Ca2+和Ba2+的溶液中加入H2C2O4,Ca2+先形成CaC2O4沉淀,但H2C2O4
不能过量,否则Ba2+也会被沉淀。

(3)滴定管“0”刻度位于滴定管的上方,由步骤Ⅰ可知xmLNa2CrO4溶
液中Cr O42-的物质的量为V0b×10-3mol,步骤Ⅱ中与Ba2+形成沉淀的Cr O42-
的物质的量为(V0b-V1b)×10-3mol,则ymLBaCl2溶液中Ba2+的物质的量为
(V0b-V1b)×10-3mol,则c(BaCl2)=(V0b-V1b)×10-3mol
y×10-3L =b(V0-V1)
y
mol·L-1;若步
骤Ⅱ中滴加盐酸时有少量待测液溅出,会导致滴加盐酸体积V1偏小,若V1偏小,则V0b-V1b偏大,从而导致Ba2+浓度测量值偏大。

17.(12分)知识的梳理和感悟是有效学习的方法之一。

某学习小组将有关“电解饱和食盐水”的相关内容进行梳理,形成如下问题(显示的电极均为石墨)。

(1)图1中,电解一段时间后,气球b中的气体是(填化学式),U形管(填“左”或“右”)边的溶液变红。

(2)利用图2制作一种环保型消毒液发生器,电解可制备“84”消毒液的有效成分,则c为电源的极;该发生器中反应的离子方程式
为。

(3)二氧化氯(ClO2)为一种黄绿色气体,是国际上公认的高效、广谱、快速、安全的杀菌消毒剂。

下图是目前已开发出用电解法制取ClO2的新工艺。

①阳极产生ClO2的电极反应
式: 。

②当阴极产生标准状况下112 mL气体时,通过阳离子交换膜离子的物质的量为。

2右
(2)负2Cl-+2H2O Cl2↑+H2↑+2OH-、Cl2+2OH-ClO-+Cl-+H2O
(3)①Cl--5e-+2H2O ClO2↑+4H+
②0.01 mol
图1中,根据电子流向知,左边电极是电解池阳极,右边电极是电解池阴极,阳极上氯离子放电生成氯气,阴极上氢离子放电生成氢气,同时阴极附近产生NaOH。

(2)要制取“84”消毒液,应创造氯气和氢氧化钠反应生成NaClO的环境,为了使反应更充分,则下面电极生成氯气,为阳极,上面电极生成氢气,为阴极,阴极附近有NaOH生成,则c为负极,d为正极。

(3)①依据题干信息,阳极Cl-被氧化为ClO2,根据电子守恒和电荷守恒,写出电极反应式。

②电极上得到或失去一个电子,电解质溶液中必然有一个阳离子通过阳离子交换膜。

18.(12分)(北京理综,节选)氢能源是最具有应用前景的能源之一,高纯氢的制备是目前的研究热点。

甲烷水蒸气催化重整是制高纯氢的方法之一。

①反应器中初始反应的生成物为H2和CO2,其物质的量之比为4∶1,甲烷和水蒸气反应的方程式是。

②已知反应器中还存在如下反应:
ⅰ.CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) ΔH1
ⅱ.CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH2
ⅲ.CH4(g)C(s)+2H2(g) ΔH3
……
ⅲ为积碳反应,利用ΔH1和ΔH2计算ΔH3时,还需要利用
反应的ΔH。

③反应物投料比采用n(H2O)∶n(CH4)=4∶1,大于初始反应的化学计量数之比,目的是(选填字母序号)。

a.促进CH4转化
b.促进CO转化为CO2
c.减少积碳生成
④用CaO可以去除CO2。

H2体积分数和CaO消耗率随时间变化关系如下图所示。

从t1时开始,H2体积分数显著降低,单位时间CaO消耗率(填“升高”“降低”或“不变”)。

此时CaO消耗率约为35%,但已失效,结合化学方程式解释原因: 。

答案①CH4+2H2O(g)4H2+CO2
②C(s)+2H2O(g)CO2(g)+2H2(g)或C(s)+CO2(g)2CO(g)
③abc
④降低
CaO+CO2CaCO3,CaCO3覆盖在CaO表面,减少了CO2与CaO的接触面积
解析①由于初始反应的生成物为H2和CO2,且其物质的量之比为4∶1,由质量守恒定律可写出反应方程式为CH4+2H2O(g)4H2+CO2。

②反应ⅰ+反应ⅱ-反应ⅲ可得:C(s)+2H2O(g)CO2(g)+2H2(g),所以,利用ΔH1和ΔH2计算ΔH3时,还需要利用反应C(s)+2H2O(g)
CO2(g)+2H2(g)或C(s)+CO2(g)2CO(g)的ΔH。

③增加H2O(g)的量,由ⅰ可知可提高CH4的转化率,由ⅱ可知能促使CO 转化为CO2,由ⅰ和ⅲ可知降低积碳反应的发生。

④由图像可知,从t1时开始,H2体积分数显著降低,单位时间CaO消耗率曲线斜率减小,原因是CaO表面被生成的碳酸钙覆盖,失去吸收CO2的能力。

19.(12分)雾霾天气严重影响人们的生活,汽车尾气所排放的氮氧化物及燃煤所排放的硫氧化物是造成雾霾的重要原因。

(1)NH3催化还原氮氧化物(SCR)技术是目前应用最广泛的烟气氮氧化物脱除技术。

反应原理如图1所示,由图1可知,SCR技术中的氧化剂
是,写出SCR技术中反应的一个化学方程
式: 。

图2是不同催化剂Mn和Cr 在不同温度下对应的脱氮率,由图可知工业应使用的最佳的催化剂和相应的温度分别为、。

图1
图2
(2)改善能源结构是治理雾霾问题的最直接有效途径。

二甲醚是一种清洁能源,可用合成气在催化剂存在下制备二甲醚,其反应原理为
2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH,已知在一定条件下,该反应中CO的平衡转化率α随温度、投料比的变化曲线如图所示。

①a、b、c按由大到小的顺序为;ΔH0(填“>”“<”或“=”)。

②对于气相反应,用某组分(B)的平衡分压p(B)代替物质的量浓度c(B)也可以表示平衡常数(记作K p),则该反应的平衡常数的表达式
K p= 。

③在恒容密闭容器里按体积比为1∶2充入一氧化碳和氢气,一定条件下反应达到平衡状态。

当改变反应的某一个条件后,下列变化能说明平衡一定向逆反应方向移动的是。

A.一氧化碳的转化率减小
B.容器的压强增大
C.化学平衡常数K值减小
D.逆反应速率先增大后减小
E.混合气体的密度减小
答案(1)NO、NO26NO+4NH35N2+6H2O或6NO2+8NH37N2+12H2O Mn 200 ℃左右
(2)①a>b>c < ②p(CH3OCH3)·p(H2O)
p2(CO)·p4(H2)
③CD
解析(1)由图1可知氮氧化物中的氮元素价态降低,故NO、NO2是氧化剂,反应的化学方程式为6NO+4NH35N2+6H2O,6NO2+8NH37N2+12H2O。

反应温度越低,脱氮效率越高,对应脱氮率的反应条件越好。

由图可知工业应使用的最佳的催化剂和相应的温度分别为Mn、200℃左右。

(2)①对于反应2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH,增大H2的浓度,平衡右移,CO的转化率增大,即投料比增大,CO的转化率增大,故
a>b>c。

由图可知,在同一投料比时,温度越高,CO的转化率越低,则该反应的ΔH<0,说明该反应为放热反应。

②由题目信息可知,用分压表示的平衡。

③若增大一氧化碳的物质的量,平衡正向移动,常数K p=p(CH3OCH3)·p(H2O)
p2(CO)·p4(H2)
但一氧化碳的转化率减小,故A错误;若充入与反应无关的气体使容器的压强增大,平衡不移动,故B错误;化学平衡常数K值减小,说明平衡逆向移动,故C正确;逆反应速率先增大后减小,说明平衡逆向移动,故D正确;移走生成物的量,平衡正向移动,混合气体总质量减小,容器容积不变,混合气体密度减小,故E错误。

20.(12分)CO可用于合成甲醇,化学方程式为CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。

图1
(1)图1是反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)在不同温度下CO的转化率随时间变化的曲线。

①该反应的焓变ΔH(填“>”“<”或“=”)0。

②T1和T2温度下的平衡常数大小关系是K1(填“>”“<”或“=”)K2。

在T1温度下,往容积为1 L的密闭容器中,充入 1 mol CO和2 mol H2,经测得CO和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图2所示。

则该反应的平衡常数为。

图2
③若容器容积不变,下列措施可提升CO转化率的是(填字母)。

a.升高温度
b.将CH3OH(g)从体系中分离
c.使用合适的催化剂
d.充入He,使体系总压强增大
(2)在容积为1 L的恒容容器中,分别研究在230 ℃、250 ℃和270 ℃三种温度下合成甲醇的规律。

如图3是上述三种温度下H2和CO的起始组成比(起始时CO的物质的量均为1 mol)与CO的平衡转化率的关系,则曲线z 对应的温度是℃,该温度下上述反应的化学平衡常数为。

曲线上a、b、c点对应的化学平衡常数分别为K1、K2、K3,则K1、K2、K3的大小关系为。

图3
①< ②> 12 ③b
(2)270 4 K1=K2<K3
①T2温度下先达到平衡,所以温度T2>T1,由T1→T2升高温度时CO
的转化率降低,平衡向左移动,所以正反应为放热反应,ΔH<0。

②
K=c(CH3OH)
c(CO)·c2(H2)=0.75
0.25×(2-2×0.75)2
=12。

③升高温度,平衡向左移动;分离出
CH3OH(g),平衡向右移动;使用催化剂,平衡不移动;充入He,反应混合物各物质浓度不变,平衡不移动,故选b。

(2)CO和H2合成甲醇反应的ΔH<0,n(H2)
n(CO)
相同时,升高温度,平衡向左移动,K减小,CO的平衡转化率降低,由图像可知曲线z表示的温度为270℃。

a点:起始浓度c(CO)=1mol·L-1,c(H2)=1.5mol·L-1;平衡浓度
c(CO)=0.5mol·L-1,c(CH3OH)=0.5mol·L-1,c(H2)=1.5mol·L-1-1mol·L-1=0
.5mol·L-1,所以270℃时K=c(CH3OH)
c(CO)·c2(H2)=0.5
0.5×0.52
=4。

温度相同时K为定
值,该反应ΔH<0,温度越高K值越小,所以K1=K2<K3。