化学平衡
1.甲醇被称为2l世纪的新型燃料，工业上通过下列反应Ⅰ和Ⅱ，用CH4和H2O为原料来制备甲醇。
（1）将1.0 mol CH4和2.0 mol H2O(g)通入反应室（容积为100L），在一定条件下发生反应：CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)……Ⅰ，CH4的转化率与温度、压强的关系如右图。
①已知100℃时达到平衡所需的时间为5min,则用H2表示的平均反应速率为_ _。
②图中的P1_ _P2（填“<”、“>”或“=”），100℃时平衡常数为_ _。
③在其它条件不变的情况下降低温度，逆反应速率将_ _(填“增大”、“减小”或“不变”)。
（2）在压强为0.1 MPa条件下, 将a mol CO与 3a mol H2的混合气体在催化剂作用下能自发反应生成甲醇：CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ……Ⅱ。
④该反应的△H_ _0，△S_ _0(填“<”、“>”或“=”)。
⑤若容器容积不变，下列措施可增加甲醇产率的是_ _。
A．升高温度 B．将CH3OH(g)从体系中分离
C．充入He，使体系总压强增大 D．再充入1mol CO和3mol H2
⑥为了寻找合成甲醇的温度和压强的适宜条件，某同学设计了三组实验，部分实验条件已经填在下面实验设计表中。
实验编号 T(℃) n (CO)/n(H2) P(MPa)
ⅰ 150 1/3 0.1
ⅱ _ _ _ _ 5
ⅲ 350 _ _ 5
A．请在上表空格中填入剩余的实验条件数据。
B．根据反应Ⅱ的特点，在给出的坐标图中，画出其在0.1MPa和5MPa条件下CO的转化率随温度变化的趋势曲线示意图，并标明各条曲线的压强。
2.（1）80℃时，将0.40mol的N2O4气体充入2L已经抽空的固定容积的密闭容器中，发生如下反应：N2O4 2NO2 △H>0，隔一段时间对该容器内的物质进行分析，得到如下数据：
时间（s）
n(mol) 0 20 40 60 80 100
n(N2O4) 0.40 a 0.20 c d e
n(NO2) 0.00 0.24 b 0.52 0.60 0.60
①计算20s—40s内用N2O4表示的平均反应速率为 ②计算在80℃时该反应的平衡常数K= ；③反应进行至l00s后将反应混合物的温度降低，混合气体的`颜色（填“变浅”、“变深”或“不变”） ；
④要增大该反应的K值，可采取的措施有（填序号） ；
A．增大N2O4的起始浓度 B．向混合气体中通入NO2
C．使用高效催化剂 D．升高温度
（2）①丙烷脱氢可得丙烯。
已知：C3H8（g） CH4（g）+HC=CH（g）+H2（g）；△H1=156．6 kJmol-1
CH4（g）+HC=CH（g） CH3CH=CH2（g）；△H2=-32.4 kJmol-1
则相同条件下，反应C3H8（g） CH3CH=CH2（g）+ H2（g）的△H= ；
②以丙烷为燃料制作新型燃料电池，电池的正极通入O2和CO2，负极通入丙烷，电解质是熔融碳酸盐。电池总反应方程式为 ；
③常温下，0．1 molL-1NaHCO3溶液的pH大于8，则溶液c(H2CO3) c(CO32-)（填“>”、“=”或“<”'），原因是 。（用文字说明）
3.随着人类对温室效应和资源短缺等问题的重视，如何降低大气中CO2的含量及有效地开发利用CO2，引起了各国的普遍重视。目前工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇。一定条件下，在体积为3 L的密闭容器中，一氧化碳与氢气反应生成甲醇（催化剂为Cu2O/ZnO）：CO（g）＋2H2（g） CH3OH（g）根据题意完成下列各题：反应达到平衡时，
（1）平衡常数表达式K＝ ，升高温度，K值 填“增大”、“减小”或“不变”）（2）在500℃，从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率v（H2）＝ （用 nB tB 表示）
（3）在其他条件不变的情况下，
对处于E点的体系体积压缩到原来的
1/2，下列有关该体系的说法正确的是
a 氢气的浓度减少
b 正反应速率加快，逆反应速率也加快
c 甲醇的物质的量增加
d 重新平衡时n（H2）/n（CH3OH）增大
（4）据研究，反应过程中起催化作用的为Cu2O，反应体系中含少量CO2有利于维持催化剂Cu2O的量不变，原因是： （用化学方程式表示）。
（5）使用燃料电池是节能减排的重要手段之一。CO和H2（俗称水煤气）燃料电池就是其中的一种，该电池的两极分别通入燃料气（水煤气）和氧气。电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2晶体，它在高温下能传导O2-。水煤气在一定条件下可以合成二甲醚，同时还产生一种可以参与大气循环的无机化合物，3CO + 3H2 = CH3OCH3 + CO2 或 2CO＋4H2 = CH3OCH3 + H2O。
上述水煤气燃料电池的负极反应方程式：（写1个） 。
（6）右图是丙烷、二甲醚燃烧过程中能量变化图，其中x为各自反应中对应的系数。
根据该图写出二甲醚燃烧的热化学方程式：
4.一定温度下，在容积为2 L的密闭容器内放入2mol N2O4和8 mol NO2，发生如下反应：2NO2（红棕色） N2O4（无色）（△H<0），反应中NO2、N2O4的物质的量随反应时间变化的曲线如右图，按下列要求作答：
（1）在该温度下，反应的化学平衡常数表达式为：
（2）若t1＝10s，t2＝20s，计算从t1至t2时以N2O4表
示的反应速率： molL-1s-1
（3）图中t1、t2、t3哪一个时刻表示反应已经达到
平衡？答：
（4）t1时，正反应速率 （填“＞”、“＜”或“＝”）逆反应速率
（5）维持容器的温度不变，若缩小容器的体积，则平衡向 移动
（填“正反应方向”、“逆反应方向”或“不移动”）
（6）维持容器的体积不变，升高温度，达到新平衡时体系的颜色
（填“变深”、“变浅”或“不变”）
5.t℃时，将3 mol A和1 mol B气体通入容积为2 L的密闭容器中(容积不变)，发生如下反应 3A(g)+ xB(g) 4C(g)，2 min时反应达到平衡状态(温度不变)，此时容器内剩余了0．8 mol B，并测得C的物质的量浓度为0．4 molL－1。请填写下列空白：
（1）x= ； B转化率α(B)%=_______ ； （2）此反应的平衡常数K = ；
（3）保持温度和容积不变，对原平衡混合物中三者的物质的量作如下调整，可使平衡向右移动的是 ；
A． 均减半 B． 均加倍 C． 均增加0．4 mol D． 均减少0．4 mol
（4）如果上述反应在相同温度和容积的容器中进行，起始加入3 mol A和3 mol B，达到平衡时A的体积分数为φ%，其它条件不变时，按下列配比作为起始物质，平衡时A的体积分数大于φ%的是 (填字母)
A． 2 mol C B． 6 molA和2 mol B
C． 1 mol B和4 mol C D． 1 mol A、3 mol B和4 mol C
6.已知可逆反应CO(g)+H2O(g) CO2(g) + H2(g)，
1）写出该反应的化学平衡常数表达式：K= 。
2）830K时，若起始时：C(CO)=2mol/L，C(H2O)=3mol/L，平衡时CO的转化率为60%，水蒸气的转化率为 ；K值为 。
3）830K时，若只将起始时C(H2O)改为6mol/L，则水蒸气的转化率为 。
4）若830K时，起始浓度 C(CO) = a mol/L， C(H2O) = b mol/L，H2的平衡浓度为C(H2) = c mol/L，则：①a、b、c之间的关系式是 ；②当a=b时，a= c。
7.氢气是工业上重要的原料。
（1）氢气用于工业合成氨 N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)；ΔH = -92.2 kJmol-1。
① 一定温度下，在容积恒定的密闭容器中，一定量的N2和H2反应达到平衡后，改变某一外界条件，正反应速率与时间的关系如下图所示，其中t4 ﹑t5 ﹑t7时刻所对应的实验条件改变分别是
t4 。t5 。 t7 。
②温度为T℃时，将2amolH2和amolN2放入0.5L密闭容器中，充分反应后测得N2的转化率为50﹪，此时放出热量46.1 kJ。则a= 。
③在300℃时，改变起始反应物中氢气的物质的量对反应
N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) △H＜0的影响如右图所示：
a)请在右图中画出400℃时对应的图像。
b)a、b、c三点中，H2 的转化率最高的是 （填字母）。
（2）工业上大量的氢气来源于焦炭与水蒸气高温下的反应：
C(s) + H2O(g) H2(g) + CO(g) △H = +131.3 kJ/mol
①该反应在低温下不能自发进行的原因是 。
②恒温，在容积可变的密闭容器中，进行如上可逆反应。一段时间后，下列物理量不发生变化时，能表明该反应已达到平衡状态的有：Ⅰ混合气体的密度；Ⅱ容器内气体的压强；Ⅲ混合气体的总物质的量； ⅣCO物质的量浓度
A．只有Ⅳ B．只有Ⅰ和Ⅳ C．只有Ⅱ和Ⅲ D．Ⅰ、Ⅲ和Ⅳ E．都可以
（3）在容积相同的两密闭容器A和B中，保持温度为423K，同时向A、B中分别加入amol及bmol碘化氢（a＞b）待反应：2HI(g) H2(g)+I2(g) 达到平衡后，平衡时I2的浓度c(I2)A c(I2)B ；平衡时HI的分解率αA αB ；平衡时H2在混合气体中的体积分数A B （填写“＞”“＜”“＝”）
（4）在一定条件下，将2mol N2与5mol H2混合于一个10 L的密闭容器中，反应情况如图1所示：①求5min内的平均反应速率v （NH3）） ；
②达到平衡时NH3的体积分数为 。
图1 图2 电解法合成氨装置
（5）近年来科学家采用高质子导电性的SCY陶瓷（能传递H+）为介质，用吸附在它内外表面上的金属钯多品薄膜做电极，实现了高转化率的电解法合成氨（装置如图2）。钯电极A上发生的电极反应式是 。
(6) NH3又可以进一步制备联氨(N2H4)等。
①联氨——空气燃料电池是一种碱性燃料电池，电解质溶液是20％～30％的氢氧化钾溶液。该电池放电时，正极的电极反应式为 _ 。
②火箭常用N2H4作燃料，N2O4作氧化剂。已知：
N2(g) + 2O2(g) ＝2NO2(g) △H＝ ＋67.7 kJmol－1
N2H4(g) + O2(g) ＝N2(g) + 2H2O(g) △H＝－534.0 kJmol－1
NO2(g) 1/2N2O4(g) △H＝－26.35 kJmol－1
试写出气态联氨在气态四氧化二氮中燃烧生成氮气和气态水的热化学方程式：
_ 。
1.（1）①0.0030molL-1min-1（2分，单位1分） ②<（1分） 2.25×10-4（2分） ③减小（1分）（2）④＜ ＜（各1分共2分） ⑤BD（2分）
⑥A（每空1分共3分） B．（曲线1、压强 1共2分）
实验编号 T(℃) n (CO)/n(H2) P(MPa)
ⅰ
ⅱ 150 1/3
ⅲ 1/3
6.
7. （1）①t4 加入正催化剂 t5 减小NH3浓度 t7 降温
② 1
③a) b) a
（2）①该反应⊿H＞0 ⊿S＞0 根据⊿G = ⊿H–T⊿S 低温。⊿G＞0不能自发
② D
（3） ＞ ； ＝ ； ＝
（4）①0.04molL-1min-1 ②40%
（5）N2+6e-+6H+=2NH3
(6) ①O2+4e－ +2H2O = 4O H－
② 2N2H4(g)+N2O4(g)=3N2(g)+4H2O(g) △H=－1083 kJmol－1
