化学反应原理综合练习

化学反应原理综合练习1

1．工业合成氨反应为N 2(g)＋3H 2(g) 2NH 3(g)，对其研究如下：

(1)已知H —H 键的键能为436 kJ·mol －1，N —H 键的键能为391 kJ·mol －

1，N≡N 键的键能是

945.6kJ·mol －

1，则上述反应的ΔH ＝________。

(2)上述反应的平衡常数K 的表达式为___________________________。若反应方程式改写为：12N 2(g)＋3

2

H 2(g) NH 3(g)，在该温度下的平衡常数K 1＝______________(用K 表示)。 (3)在773 K 时，分别将2 mol N 2和6 mol H 2充入一个固定容积为1 L 的密闭容器中，随着反

2233 mol·L －1、3 mol·L －1、3 mol·L －1

，则此时v 正________v 逆。(填“大于”、“小于”或“等于”)

(4). 反应 3H 2(g)+3CO(g) CH 3OCH 3(g)+CO 2(g) △H<0 若t 4时逆反应速率与时间的关系如下图所示：

扩大容器体积，t 5达到平衡，t 6时增大反应物浓度，请在下左上

图中画出t 4- t 6的变化曲线。

(5)现以NO 2、O 2、N 2O 5、熔融盐NaNO 3组成的燃料电池，采用电解法制备N 2O 5，装置如右图所示。

石墨Ⅰ电极上发生反应的电极反应式：_____________________________________。

2.甲醇是重要的化工原料，又是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景。

(1)已知反应CO(g)＋2H 2(g) CH 3OH(g) ΔH ＝－99 kJ·mol －1

中的相关化学键键能C O x

则x ＝________。

(2)在一容积可变的密闭容器中，1 mol CO 与2 mol H 2发生反应：CO(g)

＋2H 2(g) CH 3OH(g) ΔH 1<0，CO 在不同温度下的平衡转化率(α)与压强的关系如图所示。

①a、b 两点的反应速率：v (a)________v (b)(填“>”、“<”或“＝”) ②T 1________T 2 (填“>”、“<”或“＝”).

③在c 点条件下，下列叙述能说明上述反应能达到化学平衡状态的 是________(填代号)。

A ．H 2的消耗速率是CH 3OH 生成速率的2倍

B ．CH 3OH 的体积分数不再改变

p/ 104 kPa

C ．混合气体的密度不再改变

D ．CO 和CH 3OH 的物质的量之和保持不变 ④计算图中a 点的平衡常数K p ＝__________________________(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数)。

(3)研究证实，CO 2也可在酸性水溶液中通过电解生成甲醇，则生成甲醇的反应发生在________极，该电极反应式是______________________。

3．甲醇是一种优质的液体燃料，CO 和CO 2均可用于合成甲醇。

目前工业上有一种方法是用CO 2来生产燃料甲醇。一定条件下发生反应： CO 2(g) +3H 2(g) ＝CH 3OH(g)+H 2O(g) △H 1

（1）已知： 2CO(g) +O 2(g) ＝2CO 2(g)

△H 2 2H 2(g)+O 2(g) ＝2H 2O(g)

△H 3

则 CO(g) + 2H 2(g)

CH 3OH(g) 的 △H

（2）由CO 合成甲醇时，CO 在不同温度下的

平衡转化率与压强的关系如下图所示。 该反应ΔH 0（填“>”或“ <”）。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 。 （3）一定温度下，向2L 密闭容器中加入1mol CH 3

发生反应：CH 3OH(g) CO(g) + 2H 2(g)，H 2时间的变化如右图所示。

0~2 min 内的平均反应速率v(CH 3OH)= 。 该温度下，CO(g) + 2H 2(g) CH 3OH(g)的平衡常数K= 。

相同温度下，若开始加入CH 3OH(g)的物质的量是原来的2倍，则 是

原来的2倍。

a ．平衡常数

b ．CH 3OH 的平衡浓度

c ．达到平衡的时间

d ．平衡时气体的密度

（4）以CH 3OH 为燃料（以KOH 溶液作电解质溶液）可制成CH 3OH 燃料电池。 负极反应的电极反应式为 。

4.【加试题】(10分)甲醇是重要的化学工业基础原料和清洁液体燃料。工业上可利用CO 或CO 2来生产燃料甲醇。已知甲醇制备的有关化学反应以及在不同温度下的化学反应平衡常数如下表所示：

（1）反应②是 （填“吸热”或“放热”）反应。

①2H 2(g)+CO(g) CH 3OH(g) K ②H 2(g)+CO 2(g) H 2O (g)+CO(g) K ③3H 2(g)+CO 2(g)

CH 3OH(g)+H 2O (g)

K

（2）某温度下反应①中H2的平衡转化率(α)与体系总压强(P)的关系，如图①所示。则平衡状态由A变到B时，平衡常数K(A) K(B)（填“＞”、“＜”或“＝”）。据反应①与②可推导出K1、K2与K3之间的关系，则K3= （用K1、K2表示）。

（3）生成CO的热化学方程式为：C(s) + H2O(g) = CO(g) + H2(g) △H = + 131.6 kJ/mol，图②为反应I在一定温度下，反应达到平衡时各气体体积百分含量随压强变化的关系图。

若反应达某一平衡状态时，测得c(H2O)=2c(H2)= 2c(CO)=2 mol／L，试根据H2O的体积百分含量变化曲线，在图②中画出CO的体积百分含量变化曲线图。

（4）一种甲醇燃料电池，使用的电解质溶液是2mol·L－1的KOH溶液。

请写出加入(通入)a物质一极的电极反应式；

（5）一定条件下甲醇与一氧化碳反应可以合成乙酸。通常状况下，将a mol/L的醋酸与b mol/LBa(OH)2溶液等体积混合后，溶液中：2c(Ba2＋)= c(CH3COO-)，用含a和b的代数式表示该混合溶液中醋酸的电离常数Ka为。

5．【加试题】(10分) 研究NO x、CO2的吸收利用对促进低碳社会的构建和环境保护具有重要意义。

（1）已知：① 2H2(g) + O2(g)＝2H2O(g) ∆H1

② CO 2(g)+3H2(g)CH3OH (l) + H2O (l) ∆H2

③ H 2O(g)H2O(l) ∆H3

求25℃、101kPa下，2 mol CH3OH (l)完全燃烧的∆H= （用含∆H1、

∆H2、∆H3的式子表示）。

（2）向1 L密闭容器中加入2 mol CO2、6 mol H2，在适当的催化剂作用下，发生反应：CO 2(g)+3H2(g) CH3OH (l) + H2O (l) ∆H2

①已知反应的∆H2<0，则此反应自发进行的条件是（填“低温”、“高温”或“任

意温度”）。

②在T℃下，CO2气体的浓度随时间t变化如下图所示，则此温度下反应的平衡常数

K c= （用分数表示）。在t2时将容器容积缩小为原体积的一半，