（14分）合成氨是人类研究的重要课题，目前工业合成氨的原理为：合成氨是人类研究的重要课题，目前工业合成氨的原理为：N2（g）+3H2（g）2NH3（g）△H=-

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（14分）合成氨是人类研究的重要课题，目前工业合成氨的原理为：
合成氨是人类研究的重要课题，目前工业合成氨的原理为：
N₂（g）+3H₂（g）

2NH₃（g）△H=-93.0kJ•mol-1，在3个2L的密闭容器中，使用相同的催化剂，按不同方式投入反应物，分别进行反应：
相持恒温、恒容，测的反应达到平衡时关系数据如下：

容器	甲	乙	丙
反应物投入量	3molH₂、2molN₂	6molH₂、4molN₂	2mol NH₃
达到平衡的时间/min		6	8
平衡时 N₂的体积密度	C₁	1.5
混合气体密度/g·L^-1
平衡常数/ L²·mol^-2	K_甲	K_乙	K_丙

（1）下列各项能说明该反应已到达平衡状态的是（填写序号字母）
a.容器内H₂、N₂、NH₃的浓度只比为1：3：2 b.容器内压强保持不变
c.

d.混合气体的密度保持不变
e.混合气体的平均相对分子质量不变
（2）容器乙中反应从开始到达平衡的反应速度为

=
（3）在该温度下甲容器中反应的平衡常数K           （用含C₁的代数式表示）
（4）分析上表数据，下列关系正确的是       （填序号）：
a.

b.氮气的转化率：

（5）另据报道，常温、常压下，N₂在掺有少量氧化铁的二氧化钛催化剂表面能与水发生反应，生成NH₃和O₂。已知：H₂的燃烧热△H=-286KJ/mol，则由次原理制NH₃反应的热化学方程式为
（6）希腊阿里斯多德大学的George Mamellos和Michacl Stoukides,发明了一种合成氨的新方法，在常压下，把氢气和用氨气稀释的氮气分别通入一个加热到

的电解池，李勇能通过的氢离子的多孔陶瓷固体作电解质，氢气和氮气在电极上合成了氨，转化率达到78%，在电解法合成氨的过程中，应将N₂不断地通入极，该电极反应式为。

答案

（14分，每空2分）（1）be（全对2分，对1个得1分，有错不得分）
（2）0.25mol/(L·min)（单位不写或错写扣1分）
（3）K=4（1-C₁）²/C₁·(3C₁-1.5)³
（4）C
（5）2N₂(g)+6H₂O(l)="4" NH₃(g)+3 O₂(g)△H=+1530kJ·mol^-1
（6）阴 N₂+6H⁺++6e^-==2 NH₃

解析

试题分析：（1）合成氨反应是反应前后气体物质的量发生变化的可逆反应，所以压强不变时证明已达平衡状态，b正确；容器内的各物质的浓度比符合化学计量数之比时未必是平衡状态，a错误；根据好好的定义，正逆反应速率相等时达平衡状态，氢气的反应速率是氮气反应速率的3倍，c错误；容器的体积不变，所以气体的密度始终不变，d错误；气体的质量不变，而气体的总物质的量变化，当平均相对分子质量不变时已达平衡状态，e正确，答案选be；
（2）根据氮气的体积密度即浓度可计算平衡时氮气的物质的量为3mol，则消耗氮气的物质的量是1mol，氢气的物质的量是3mol，所以用氢气表示的反应速率为3mol/2L/6min="0.25" mol/(L·min);
（3）氮气、氢气的起始浓度分别为1mol/L、1.5mol/L,根据氮气平衡时的浓度可计算消耗氮气的浓度为1- C₁，消耗氢气的浓度是3（1- C₁），生成氨气的浓度为2（1- C₁），根据化学平衡常数的表达式可得K_甲=c(NH₃)²/c(N₂)c(H₂)³=4（1-C₁）²/C₁·(3C₁-1.5)³
（4）A、乙容器的反应物浓度是甲容器的2倍，保持恒温、恒容，乙容器相当于在2个甲的基础上又正向移动，氮气的浓度减小，所以2 C₁>1.5mol/L,错误；B、把丙的2mol氨气转化为3mol氢气和1mol氮气与丙达到的平衡是等效的。甲与丙相比，甲的氢气浓度大，氮气的转化率高，错误；C、乙容器的气体质量是甲容器的气体质量的2倍，容器的体积都为2L，所以

，正确；D、三个容器的温度相同，则化学平衡常数相等，错误，答案选C；
（5）根据盖斯定律N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）△H=-93.0kJ•mol^-1，①
2 H₂（g）+O₂（g）="2" H₂O(l) △H="-572" kJ•mol^-1 ②
则2N₂(g)+6H₂O(l)="4" NH₃(g)+3 O₂(g)的△H=①×2-②×3="+1530" kJ•mol^-，所以所求热化学方程式为
2N₂(g)+6H₂O(l)="4" NH₃(g)+3 O₂(g)△H=+1530kJ·mol^-1
（6）氮气中的N元素化合价为0，氨气中的N元素的化合价为-3，所以氮气发生还原反应，则氮气是电解池的阴极；发生的电极反应式为N₂+6H⁺++6e^-==2 NH₃

举一反三

(14分)2013年12月2日，我国在西昌卫星发射中心用“长征三号甲”运载火箭将“嫦娥三号”探月卫星成功送入太空，进一步向广寒宫探索。“长征三号甲”是三级液体助推火箭，一、二级为常规燃料，常规燃料通常指以肼（N₂H₄）为燃料，以二氧化氮做氧化剂。
Ⅰ．常规燃料通常指以肼（N₂H₄）为燃料，以二氧化氮做氧化剂。但有人认为若用氟气代替二氧化氮作氧化剂，反应释放的能量更大（两者反应生成氮气和氟化氢气体）。
已知：①N₂H₄(g)+O₂(g)=N₂(g)+2H₂O(g) △H = －543kJ·mol^－1
②

H₂(g)+

F₂(g) = HF(g) △H = －269kJ·mol^－1
③H₂(g)+

O₂(g) = H₂O(g) △H = －242kJ·mol^－1
请写出肼和氟气反应的热化学方程式：_____________________________。
Ⅱ．氧化剂二氧化氮可由NO和 O₂生成，已知在2 L密闭容器内，800 ℃时反应：
2NO(g)＋O₂(g)

2NO₂(g) ΔH 的体系中，n(NO)随时间的变化如表：

时间(s)	0	1	2	3	4	5
n(NO)(mol)	0.200	0.100	0.080	0.050	0.050	0.050
n(O₂)(mol)	0.100	0.050	0.040	0.025	0.025	0.025

（1）已知：K_800℃>K_1000℃，则该反应的ΔH ______0（填“大于”或“小于”），用O₂表示从0～2 s内该反应的平均速率为__________。
（2)能说明该反应已达到平衡状态的是________。
A．容器内颜色保持不变                  B． 2v_逆(NO)＝v_正(O₂)
C．容器内压强保持不变                  D．容器内密度保持不变
（3)为使该反应的速率增大，提高NO的转化率，且平衡向正反应方向移动应采取的措施有          。
（4）在上述条件下，计算通入2 mol NO和1 mol O₂的平衡常数K＝______________。
（5）在上述条件下，若开始通入的是0.2 mol NO₂气体，达到化学平衡时，则NO₂的转化率为       。

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（17分）CO和H₂的混合气体俗称合成气，是一种重要的工业原料气，可以在一定条件下制备甲醇，二甲醚等多种有机物。工业上利用天然气（主要成分为CH₄）与水进行高温重整制备合成气。
（1）已知：CH₄、H₂和CO的燃烧热分别为890.3kJ/mol、285.8kJ/mol和283.0kJ/mol，且1mol液态水汽化时的能量变化为44.0kJ。写出甲烷与水蒸气在高温下反应制取合成气的热化学方程式。
（2）在一定条件下，向体积为2L的密闭容器中充入0.40mol CH₄和0.60mol H₂O(g)，测得CH₄(g)和H₂(g)的物质的量浓度随时间变化如下表所示：

时间/min 物质浓度	0	1	2	3	4
CH₄	0.2mol·L^—1	0.13 mol·L^—1	0.1 mol·L^—1	0.1 mol·L^—1	0.09 mol·L^—1
H₂	0 mol·L^—1	0.2 mol·L^—1	0.3 mol·L^—1	0.3 mol·L^—1	0.33 mol·L^—1

①3—4min之间，化学平衡向___ ____反应方向移动（填“正”或“逆”）。
②3min时改变的反应条件是____________________（只填一种条件的改变）
（3）已知温度、压强、投料比X〔n(CH₄)/n(H₂O)〕对该反应的影响如图所示。

①图1中的两条曲线所示投料比的关系X₁____X₂(填“=”“>”或“<”下同)
②图2中两条曲线所示的压强比的关系：p₁_______p₂
（4）以天然气（设杂质不参与反应）、KOH溶液为原料可设计成燃料电池
①放电时，正极的电极反应式_______________________________________
②设装置中盛有100.0mL 3.0mol/L KOH溶液，放电时参与反应的氧气在标准状况下的体积为8.96L，放电过程中没有气体逸出，则放电完毕后，所得溶液中各离子浓度由大到小的关系为 ____。

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（14分）近几年来，我国中东部地区陷入严重的雾霾天气，面对全球近期的气候异常，环境问题再次成为焦点。非金属氧化物的合理控制和治理是优化我们生存环境的有效途径之一。请运用化学反应原理知识，回答下列问题：
Ⅰ、目前，消除氮氧化物污染有多种方法。
（1）用CH₄催化还原氮氧化物可以消除氮氧化物的污染。已知：
①CH₄（g）+4NO₂（g）＝4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g） △H＝－57kJ•mol^-1
②4CH₄（g）+4NO（g）＝2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）；△H＝－1160kJ•mol^-1
③H₂O（g）＝H₂O（l） △H＝－44.0kJ•mol^-1
写出CH₄（g）与NO₂（g）反应生成N₂（g），CO₂（g）和H₂O（l）的热化学方程式________________。
（2）用活性炭还原法处理氮氧化物。有关反应为：C(s)+ 2NO（g）

N₂（g）+CO₂（g）某研究小组向恒容密闭容器中加入一定量的活性炭和NO，恒温（T℃）条件下反应，反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下：

浓度（mol/L）时间（min）	NO	N₂	CO₂
0	0.100	0	0
10	0.058	0.021	0.021
20	0.040	0.030	0.030
30	0.040	0.030	0.030
40	0.032	0.034	0.017
50	0.032	0.034	0.017

①T℃时该反应的平衡常数为____________（结果保留两位有效数字）。
②30 min后改变某一条件，反应重新达到平衡，则改变的条件可能是___________________。
③若30min后升高温度重新达到平衡时，容器中NO、N₂、CO₂的浓度之比为5：3：3，则该反应
△H_________0（填“＜”“＞”“＝”）。
Ⅱ、某科研小组为治理SO₂对大气的污染，利用烟气中的SO₂为原料制取硫酸。
（1）利用原电池原理，用SO₂、O₂和H₂O来制备硫酸，该电池用多孔材料作电极，它能吸附气体，同时也能使气体与电解质溶液充分接触。请写出该电池负极的电极反应式__________。
（2）利用Na₂SO₃溶液充分吸收SO₂制得NaHSO₃溶液。
①常温时吸收液吸收SO₂的过程中，pH随n(SO₃²^－)：n(HSO₃^－)变化关系如下表：

n(SO₃²^－)：n(HSO₃^－)	91：9	1：1	1：91
pH	8.2	7.2	6.2

以下离子浓度关系的判断正确的是
A．NaHSO₃溶液中c（H⁺）＜c （OH^-）
B．Na₂SO₃溶液中c（Na⁺）＞c （SO₃^2-）＞c （HSO₃^-）＞c （OH^-）＞c（H⁺）
C．当吸收液呈中性时，c（Na⁺）＞c （HSO₃^-）＞c （SO₃^2-）＞c（OH^-）＝c（H⁺）
D．当n(SO₃²^－)：n(HSO₃^－)＝1:1时，c（Na⁺）=c （HSO₃^-）+2c （SO₃^2-）
②然后电解该NaHSO₃溶液可制得硫酸。电解原理示意图如下图所示。请写出开始时阳极反应的电极反应式______________________________________。

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光气( COCl₂)在塑料、制革、制药等工业中有许多用途，工业上采用高温下CO与C1₂在活性炭催化下合成。
（1）实验室中可用氯仿(CHC1₃)与双氧水直接反应制备光气，其反应的化学方程式为；
（2）工业上利用天然气(主要成分为CH₄)与CO₂进行高温重整制备CO，已知CH₄、H₂和CO的燃烧热(△H)分别为−890.3kJ∙mol⁻¹、−285. 8 kJ∙mol⁻¹和−283.0 kJ∙mol⁻¹，则1molCH₄与CO₂反应的热化学方程式是
（3）COCl₂的分解反应为COCl₂(g)

Cl₂(g)＋CO(g) △H=＋108kJ·mol^－1。反应体系达到平衡后，各物质的浓度在不同条件下的变化状况如下同所示(第10min到14min的COCl₂浓度变化曲线未示出)：

①比较第2 min反应温度T（2）与第8min反应温度T（8）的高低：T（2） ____ T（8）(填“<”、“>”或“=”)
②比较反应物COCl₂在5−6min和15−16 min时平均反应速率的大小：v(5−6)
v(15−16)(填“<”、“>”或“=”)，原因是。
③计算反应在第8 min时的平衡常数K= ；（列出计算过程，结果保留两位小数）

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CO是常见的化学物质，在工业生产中用途很广泛。
（1）已知：某些反应的热化学方程式如下：
2H₂（g）+SO₂（g）=S（g）+2H₂O（g）     ΔH＝+90.4kJ·mol^－1
2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）             ΔH＝-556.0kJ·mol^－1
2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）            ΔH＝-483.6kJ·mol^－1
请写出用CO除去空气中SO₂，生成S（g）及CO₂热化学方程式
（2）某燃料电池以CO为燃料，以空气为氧化剂，以熔融态的K₂CO₃为电解质，请写出该燃料电池正极的电极反应式                                             ；
（3）在某温度下、容积均为2L的三个密闭容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温恒容，使之发生反应：2H₂（g）＋CO（g）

CH₃OH（g）；△H＝－dJ·mol^－1（d＞0）。初始投料与各容器达到平衡时的有关数据如下：

实验	甲	乙	丙
初始投料	2 molH₂、1 molCO	1 mol CH₃OH	4 molH₂、2 molCO
平衡时n（CH₃OH ）	0.5mol	n₂	n₃
反应的能量变化	放出Q₁kJ	吸收Q₂kJ	放出Q₃kJ
体系的压强	P₁	P₂	P₃
反应物的转化率	α₁	α₂	α₃

①该温度下此反应的平衡常数K为          。
②三个容器中的反应分别达平衡时各组数据关系正确的是      （填序号）。
A．α₁＋α₂＝1            B．Q₁＋Q₂＝d
C．α₃＜α₁              D．P₃>2P₁＝2P₂
E．n₂＜n₃＜1.0mol     F．Q₃＜2Q₁
③在其他条件不变的情况下，将甲容器的体系体积压缩到1L，若在第8min达到新的平衡，从开始到新平衡时H₂的转化率为65.5%，请在下图中画出第5min 到新平衡时CH₃OH的物质的量浓度的变化曲线。

（4）实验室常用甲酸（一元酸）来制备CO。已知25℃时，0.l mol/L甲酸( HCOOH)溶液和0.l mo1/L乙酸溶液的pH分别为2.3和2.9。现有相同物质的量浓度的下列四种溶液：①HCOONa溶液 ②CH₃COONa溶液③Na₂CO₃④NaHCO₃溶液，其pH由大到小的顺序是 ____（填写溶液序号）。关于0.l mo1/L HCOOH溶液和0.l mo1/LHCOONa等体积混合后的溶液描述正确的是 ____。
a．c(HCOOˉ)＞c(HCOOH)＞c（Na⁺）＞c（H⁺）
b．c(HCOOˉ)+c(HCOOH)=" 0.2" mo1/L
c．c(HCOOˉ)+2c(OHˉ)=c（HCOOH）+2c（H⁺）
d．c(HCOOˉ) ＞c（Na⁺）＞c（H⁺）＞c(OHˉ)

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