氨是最重要的化工产品之一。（1）合成氨用的氢气可以甲烷为原料制得。有关化学反应的能量变化如下图所示。反应①②③为_________反应（填“吸热”或“放热”）。

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氨是最重要的化工产品之一。
（1）合成氨用的氢气可以甲烷为原料制得。有关化学反应的能量变化如下图所示。
反应①②③为_________反应（填“吸热”或“放热”）。CH₄(g)与H₂O(g)反应生成CO(g)和H₂(g)的热化学方程式为__________________。

① ② ③
（2）用氨气制取尿素[CO(NH₂)₂]的反应为：2NH₃(g)+CO₂(g)

CO(NH₂)₂(l)+H₂O(g)。
①某温度下，向容积为10L的密闭容器中通入2mol NH₃和1molCO₂，反应达到平衡时CO₂的转化率为50%。该反应的化学平衡常数表达式为K=___________。该温度下平衡常数K的计算结果为____________。
②为进一步提高CO₂的平衡转化率，下列措施中能达到目的的是_____________

A．提高NH₃的浓度	B．增大压强
C．及时转移生成的尿素	D．使用更高效的催化剂

答案

（16分）（1）放热（2分） CH₄(g)+H₂O(g)=CO(g)+3H₂ (g) ΔH=+161.1kJ•mol^－¹（4分）
（化学方程式书写占2分，未配平不给分，未标注状态得1分；反应热计算占2分，漏“+”且数值正确，得1分）
（2）①K=c(H₂O)/[c(CO₂) • c²(NH₃)]（3分）100 L²•mol^－²（3分，未写单位不扣分）
②AB（4分。漏选得2分；多选一个扣2分，扣完4分为止）

解析

试题分析：（1）读图可知，①②③的反应物能量都高于生成物能量，所以三个反应都是放热反应；已知：①CO(g)+1/2O₂(g)=CO₂(g) △H₁=－282kJ•mol^－1，②1/2O₂(g)+ H₂(g)=H₂O(g) △H₂=－241.8kJ•mol^－1，③CH₄(g)+2O₂(g)=CO₂(g)+2H₂O(g) △H₃=－846.3kJ•mol^－1，观察可知，③—②×3—①能够约去2O₂(g)、CO₂(g)，根据盖斯定律可以得到的热化学方程式为CH₄(g)+H₂O(g)=CO(g)+3H₂ (g) ΔH=+161.1kJ•mol^－¹；（2）①已知可逆反应中氨气、二氧化碳、水都是气体，而尿素是纯液体，纯液体或固体物质不写入化学平衡常数表达式，由平衡常数定义式可得：K=c(H₂O)/[ c²(NH₃) •c(CO₂)]；根据三行浓度法，则：
2NH₃(g)+CO₂(g)

CO(NH₂)₂(l)+H₂O(g)
起始浓度/ mol•L^－1              0.2     0.1                    0
变化浓度/ mol•L^－1              0.1     0.05                  0.05
平衡浓度/ mol•L^－1              0.1     0.05                  0.05
K=c(H₂O)/[ c²(NH₃) •c(CO₂)]=0.05mol•L^－1÷(0.1mol•L^－1)²÷(0.05mol•L^－1)=100L²•mol^－²
②提高氨气的浓度，增大一种反应物浓度，平衡右移，则另一种反应物的转化率增大，所以二氧化碳的平衡转化率增大，故A正确；制取尿素是气态物质体积减小的反应，增大压强平衡右移，则反应物的转化率均增大，故B正确；尿素是纯液体，及时转移生成的尿素，不能减小尿素的浓度，则平衡不移动，所以二氧化碳的平衡转化率不变，故C错误；催化剂只能改变反应速率，不能使平衡移动，则反应物的转化率不变，故D错误。

举一反三

一定条件下，通过下列反应可实现燃煤烟气中硫的回收：
2CO(g)+SO₂(g)

2CO₂(g)+S(l)   △H
（1）已知2CO(g)+O₂(g)= 2CO₂(g)   △H₁=—566kJ•mol^—1
S(l) +O₂(g)= SO₂(g)   △H₂=—296kJ•mol^—1
则反应热ΔH=          kJ•mol^－¹。
（2）其他条件相同、催化剂不同时，SO₂的转化率随反应温度的变化如图a。260℃时       （填Fe₂O₃、NiO或Cr₂O₃）作催化剂反应速率最快。Fe₂O₃和NiO作催化剂均能使SO₂的转化率达到最高，不考虑价格因素，选择Fe₂O₃的主要优点是              。

（3）科研小组在380℃、Fe₂O₃作催化剂时，研究了不同投料比[n(CO)∶n(SO₂)]对SO₂转化率的影响，结果如图b。请在答题卡坐标图中画出n(CO)∶n(SO₂)="2∶1" 时，SO₂转化率的预期变化曲线。
（4）工业上还可用Na₂SO₃溶液吸收烟气中的SO₂：Na₂SO₃+SO₂+H₂O=2NaHSO₃。某温度下用1.0mol•L^－¹Na₂SO₃溶液吸收纯净的SO₂，当溶液中c(SO₃²^－)降至0.2mol•L^－¹时，吸收能力显著下降，应更换吸收剂。
①此时溶液中c(HSO₃^－)约为______mol•L^－¹；
②此时溶液pH=______。（已知该温度下SO₃^2—+H⁺

HSO₃^—的平衡常数K="8.0" × 10⁶ L•mol^－¹，计算时SO₂、H₂SO₃的浓度忽略不计）

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运用反应原理研究氮、硫、氯、碘及其化合物的反应有重要意义。
（1）在反应：2SO₂(g)+O₂(g)

2SO₃(g)的混合体系中，SO₃的百分含量和温度的关系如下图(曲线上任何一点都表示平衡状态）：

①2SO₂(g)+O₂(g)

2SO₃(g)的△H        0（填“>”或“<”）；若在恒温、恒压时，向该平衡体系中通入氦气平衡将        移动（填“向左”、“向右”或“不”）；
②当温度为T₁，反应进行到状态D时，V_正        V_逆（填“>”、“<”或“=”）。
（2）①下图是一定条件下，N₂和H₂发生可逆反应生成1mol NH₃的能量变化图，该反应的热化学反应方程式                 。(△H用含Q₁、Q₂的代数式表示）

②25°C时，将a mol • L^―¹的氨水与b mol • L^―¹的盐酸等体积混合，所得溶液的pH=7，则c (NH₄⁺) c(Cl^―)，a b（填“>”、“<”或“=”）；
（3）海水中含有大量以化合态形式存在的氯、碘元素。已知：25⁰C时，K_sp(AgCl)=1.6×10^―¹⁰mol²•L^―²、K_sp(AgI)=1.5×10^―¹⁶mol²•L^―²。
在 25⁰C时，向 10mL0.002mol•L^―¹的 NaCl溶液中滴入 10mL0.002mol•L^―¹AgNO₃溶液，有白色沉淀生成，向所得浊液中继续滴人0.1mol •L^―¹的NaI溶液，白色沉淀逐渐转化为黄色沉淀，其原因是，该反应的离子方程式。

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重晶石（BaSO₄）是重要的化工原料，制备氢氧化钡晶体[Ba(OH)₂·8H₂O]的流程如下：

（1）写出煅烧时发生反应的热化学方程式：____________________________。
（2）写出氢氧化钡晶体与氯化铵晶体混合反应的化学方程式：_____________________。
（3）为检测煅烧时产生的CO，可将煅烧产生的气体通入PbCl₂溶液中，出现黑色沉淀和产生一种无色无味能使澄清石灰水变浑浊的气体，试写出该反应的化学方程式：_____。
（4）向BaSO₄沉淀中加入饱和Na₂CO₃溶液，充分搅拌，弃去上层清液，如此处理多次，可使BaSO₄全部转化为BaCO₃。发生的反应可表示为：
BaSO₄(s)+CO₃²^－(aq)

BaCO₃(s)+SO₄²^－(aq)
现有0.20 mol BaSO₄，加入1.0L 2.0mol•L^－1饱和Na₂CO₃溶液处理，假设c(SO₄²^－)_起始≈0
平衡时，K=4.0x10^－2，求反应达到平衡时发生转化的BaSO₄的物质的量。(写出计算过程结果保留2位有效数字)
（5）试从平衡的角度解释BaSO₄可转化为BaCO₃的原因：________________________。

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I．工业上可用CO生产燃料甲醇。一定条件下发生反应：CO(g)+2H₂(g)

CH₃OH(g)

（1）“图1”表示反应中能量的变化，曲线（填“a或b”）表示使用了催化剂；该反应的热化学方程式为。
（2）若容器容积不变，下列措施可增大CO平衡转化率的是_____。

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1 mol CO和2 mol H₂

（3）其他条件不变，请在“图2”中画出温度为T₂（且T₂<T₁）时，CO的平衡转化率与H₂和CO的起始组成比[n(H₂)/n(CO)]的关系曲线。

II．向BaSO₄沉淀中加入饱和碳酸钠溶液，充分搅拌，弃去上层清液，如此处理多次，可使BaSO₄全部转化为BaCO₃，发生的反应可表示为：BaSO₄(s)+CO₃²^－(aq)

BaCO₃(s)+SO₄²^－(aq)。
（4）现有0.20 mol BaSO₄，加入1.0L 2.0mol/L的饱和Na₂CO₃溶液处理，假设起始的c(SO₄²^－)≈0，平衡时，K=4.0×10^－2，求达到平衡时发生转化的BaSO₄的物质的量。（写出计算过程，计算结果保留2位有效数字）

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工业上采用乙苯与CO₂脱氢生产重要化工原料苯乙烯

其中乙苯在CO₂气氛中的反应可分两步进行

（1）上述乙苯与CO₂反应的反应热△H为________________________。
（2）①乙苯与CO₂反应的平衡常数表达式为：K=______________________。
②下列叙述不能说明乙苯与CO₂反应已达到平衡状态的是_____________________。
a．v_正(CO)=v_逆(CO) b．c(CO₂)=c(CO)
c．消耗1mol CO₂同时生成1molH₂O d．CO₂的体积分数保持不变
（3）在3L密闭容器内，乙苯与CO₂的反应在三种不同的条件下进行实验，乙苯、CO₂的起始浓度分别为1.0mol/L和3.0mol/L，其中实验I在T₁℃、0.3MPa，而实验II、III分别改变了实验其他条件；乙苯的浓度随时间的变化如图I所示。

①实验I乙苯在0～50min时的反应速率为_______________。
②实验II可能改变条件的是__________________________。
③图II是实验I中苯乙烯体积分数V%随时间t的变化曲线，请在图II中补画实验Ⅲ中苯乙烯体积分数V%随时间t的变化曲线。
（4）若实验I中将乙苯的起始浓度改为1.2mol/L，其他条件不变，乙苯的转化率将（填“增大”、“减小”或“不变”），计算此时平衡常数为_____________________。

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