《化学平衡》大题再做一 1.氮是地球上含量丰富的一种元素，氮元素的单质及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作 用。 I、氮肥厂产生的氨氮废水中氮多以 NH4+、NH3·H2O 的形式存在，其废水处理流程如下： Ⅰ Ⅱ Ⅲ 含低浓度氨氮 氨氮废水 含硝酸废水 达标废水 废水 （1）过程 I：加 NaOH 溶液，调节 pH 至 9，升温至 30℃，通空气将氨赶出并回收。 请用所学的化学知识解释通空气的目的：_________________________________________ （2）过程 II：利用微生物作用可使 NH4+经过两步反应变为 NO3-。两步反应的能量变化示意 如下图: ① 第二步反应的逆反应是__________（填“放热”“吸热”）反应，判断依据是 __________________________________________________________________________。 ② NH4+(aq)氧化生成 1 mol NO3-(aq)的热化学方程式为______________________________ II、某兴趣小组探究氨基甲酸铵（NH2COONH4）分解反应的平衡常数以及该物质与水反应的 速率情况。 （1）在一特制的密闭真空容器中（容积固定不变）加入一定量纯净的氨基甲酸铵（忽略固 体试样体积），在恒定温度下使其分解：NH2COONH4(s) 2NH3(g)＋CO2(g)。当反应达 平衡时，测得不同温度下的平衡数据如下表： 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0 温度 (℃) 5.7 8.3 12.0 17.1 24.0 平衡总压强 (kPa) 2.4 3.4 4.8 6.8 9.6 平衡气体总浓度 (×103 mol/L) ① 可以判断该分解反应已经达到化学平衡的标志是___________。 A． 2v 正(NH3)=v 逆(CO2) B．密闭容器中氨气的体积分数不变 C．密闭容器中总压强不变 D．密闭容器中混合气体的密度不变 E．密闭容器中混合气体的平均摩尔质量不变 ② 根据表中数据，列式计算 35.0℃时的分解平衡常数：___________________________ （2）已知：NH2COONH4＋2H2O NH4HCO3＋ NH3·H2O。现分别用三份不同初始浓度的氨基甲酸铵 溶液测定与水反应的速率，得到 c(NH2COO- )随时间 变化趋势如图所示。 ③15℃时，0～6min 氨基甲酸铵与水反应的平均速率 为_______________________。 ④ 根据图中信息，能得出的结论是氨基甲酸铵与水反应 的速率随温度升高而____________，（填“增大”、“减小” 或“不变”）理由是：_______________________ ___________________________________________。 2.在体积为 1 L 的密闭容器中，进行如下可逆反应：CO2(g) + H2(g) CO(g) +H2O(g)，化 学平衡常数(K)与温度(T)的关系如下表： T/℃ 700 800 850 1000 1200 K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6 请回答下列问题：(1)该可逆反应化学平衡常数的表达式 K = _____________________。 (2)升高温度，化学平衡向_______________(填“正反应方向”或“逆反应方向”)移动。 (3)能判断该反应达到化学平衡状态的依据是___________。 A.容器中的压强不变 B.H2 的质量分数保持不变 C.两个 C=O 键断裂的同时有两个 H—O 键断裂 D.K 不变 E.c(CO2) = c(CO) (4)某温度下，平衡浓度符合下列关系：c(CO2)·c(H2) = c(CO)·c(H2O)，此时的温度为_________ ______；在此温度下，若该容器中含有 1 mol CO2、1.2 mol H2、0.75 mol CO、1.5 molH2O(g)，则此时反应所处的状态为_______________________(填“向正反应方向进行中”、“向逆 反应方向进行中”或“平衡状态”)。 (5)在 850℃下，将 1.5 mol CO2、1.0 mol H2 混合于该 1 L 的密闭容器中，在该温度下达到平 衡时，H2 的转化率为____________。 3.合成气（CO+H2）广泛用于合成有机物，工业上常采用天然气与水蒸气反应等方法来制取合成气。 （1）已知 0.25mol CH4 与水蒸气完全反应时吸收 51.5KJ 的热量，请写出该反应的热化学方程式 ；该反应的熵变 ΔS________0（填“＞”“＜”或“＝”）,该反应若要自发进行，需满足 。（“高温”、 “低温”） （2）在 150℃时 2L 的密闭容器中，将 2 mol CH4 和 2 mol H2O(g)混合，经过 15min 达到平衡, 此时 CH4 的转化率为 60%。回答下列问题： ① 从反应开始至平衡，用氢气的变化量来表示该反应速率 v(H2)= 。 ② 在该温度下，计算该反应的平衡常数 K＝ 。 ③ 下列选项中能表示该反应已达到平衡状态的是 A．v(H2)逆＝3v (CO)正 B．密闭容器中混合气体的密度不变 C．密闭容器中总压强不变 D．C (CH4) = C (CO) CH3OH(g)+H2O(g)。 在 300 （3） 工业上可用 H2 和 CO2 制备甲醇，其反应为：CO2(g)+3H2(g) ℃ 8MPa 下，将 CO2 和 H2 按物质的量之比为 1∶3 通入一密闭恒容容器中反应，达到平衡时，测得 CO2 的平衡转化率为 50%，则该反应条件下的平衡常数 Kp＝ (用平衡 分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数)。 （4）合成气中的氢气也用于合成氨气：N2 + 3H2 2NH3。保持温度和体积不变， 在甲、乙、丙 三个容器中建立平衡的相关信息如下表。则下列说法正确的是 平 衡 时 NH3 的 平 衡 时 N2 的 体 积 分 平衡时容器内压 容器 体积 起始物质 反应开始时的速率 物质的量 数 强 1molN2+3mo 1L 1.6mol 甲 φ甲 ν甲 P甲 lH2 2molN2 1L n1 mol 乙 φ乙 ν乙 P乙 +6molH2 2molN2 2L n2 mol 丙 φ丙 ν丙 P丙 +6molH2 A．n1=n2=3.2 B．φ 甲 =φ 丙＞φ 乙 C．ν 乙＞ν 丙＞ν 甲 D．P 乙＞P 甲 =P 丙 （5）合成气制甲醚的反应方程式为： 转化率或产率 % 100 2CO(g) + 4H2(g) CH3OCH3 （ g ） + H2O(g) △H = b KJ/mol。有研究者在 CO 的转化率 催化剂（Cu—Zn—Al—O 和 A12O3)、 压强为 5.OMPa 的条件 下，由 H2 甲醚的产率 30 290 和 CO 直接制备甲醚，结果如下图所示。 b 0，（填“＞”或“＜”或“=”）理由是 。 T/℃ 4.二甲醚(CH3OCH3)被称为 21 世纪的新型燃料，以 CO 和 H2 为原料生产甲醚主要发生以下三个 反应: 化学反应 ①CO(g)+2H 2(g) 化学平衡常数 CH 3OH(g) ②2CH 3OH(g) △H 1=-99kJ·mol -1 K1 CH 3OCH 3(g)+H 2O(g) △H 2 =-24kJ·mol ③CO(g)+H 2O(g) CO 2(g)+H 2(g) △H 3=-41kJ·mol (1)该工艺的总反应为 3CO(g) +3H2(g) K2 K3 -1 CH3OCH3(g)+CO2(g) △H; 该反应的△H= ，化学平衡常数 K= （2)下列措施中，能提高 CH 3OCH 3 产率有 。 A.分离出二甲醚 -1 B.升高温度 (用含 K1、K2、K3 的代 数式表示)。 C.改用高效催化剂 D.增大压强 (3)该工艺中反应③的发生提高了 CH 3OCH 3 的产率，原因是 _ 。 (4) 工 业 上 一 般 采 用 下 列 反 应 合 成 甲 醇 ： CO(g) ＋ 2H2(g) CH3OH(g)。 ① 在一定温度下，将 2 mol CO 和 6 mol H2 充入 2 L 的密闭容器中，充分反应后，达到 平衡时测得 c(CO)＝0.5mol·L －1。该反应的平衡常数 K＝ 。 ② 若在一体积可变的容器中充入 l molCO、 2mol H2 和 1mol CH3OH，达到平衡吋测得 混合气体的密度是同温同压下起始的 1.6 倍，则该反应向 (填“正”、“逆”)反应方向移动。 ③ 若在温度和容积相同的三个密闭容器中，按不同方式投人反应物，测得反应达到平衡吋的有关 数据如下表： 反应物的 CH3OH 的 浓度(mol/l) 能量变化（Q1、Q2、Q3 均大于 0） 容器 反应物投入的量 转化率 1 2molCO 和 4molH2 a1％ c1 放出 Q1KJ 热量 2 2molCH3OH a2％ c2 吸收 Q2KJ 热量 3 4molCO 和 8molH2 a3％ c3 放出 Q3KJ 热量 则下列关系正确的是（ ） A． c1=c2 B．2Q1=Q3 C．2a1=a3 D．a1% +a2% =1 E．该反应若生成 2mol CH3OH， 则放出(Q1+Q2)kJ 热量 (5)利用人工光合作用可将 CO2 转化为甲酸，反应 原理为 2CO2 ＋ 2H2O===2HCOOH＋ O2 ， 装 置 如 图 所 示 ： ① 电极 2 的电极反应式是_________________________； ② 当电极 2 室有 11.2 L （标准状况体积）CO2 ，理论上电极 1 室液体质 量减少___________g。 5.Ⅰ．利用测压法在刚性反应器中研究 T℃ 时:3NO2(g) 3NO(g)＋O3(g) ΔH＝+317.3kJ·mol－1 的分 解反应，体系的总压强 p 随时间 t 的变化如下表所示： 反应时间/min 0 5 10 15 20 压强/MPa 20.00 21.38 22.30 23.00 23.58 （1）该反应达到平衡后的熵值较平衡前 （ 2） 若 降 低 反 应 温 度 ，则 平 衡 后 体 系 压 强 p 。15min 时，反应物的转化率 α= % 25 30 24.00 24.00 [来源:学科 网] （填“增大”“减小”“不变”）。 24.00 MPa（ 填 “ 大 于 ”