一定条件下存在反应：C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)△H>0。向甲、乙、丙三个恒容容器中加入一定量C和H2O，各容器中温度、反应物的起始量如下

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一定条件下存在反应：C(s)＋H₂O(g)

CO(g)＋H₂(g)△H>0。向甲、乙、丙三个恒容容器中加入一定量C和H₂O，各容器中温度、反应物的起始量如下表，反应过程中CO的物质的量浓度随时间变化如图所示。

容器	甲	乙	丙
容积	0.5 L	0.5 L	V
温度	T₁℃	T₂℃	T₁℃
起始量	2 molC 1 molH₂O	1 molCO 1 molH₂	4 molC 2 molH₂O

下列说法正确的是
A．甲容器中，反应在前15 min的平均速率v(H₂)="0.1" mol·L^－1·min^－1
B．丙容器的体积V<0.5 L
C．当温度为T₁℃时，反应的平衡常数K=2.25
D．乙容器中，若平衡时n(H₂O)="0.4" mol，则T₁< T₂

答案

解析

试题分析：A项根据图中甲容器中CO的平衡浓度可得在前15 min的平均速率v(H₂)＝

＝0.1 mol·L^－1·min^－1，正确；B项当丙容器的体积V＝0.5 L，根据等效平衡原理CO的平衡浓度应小于3.0mol/L，只有体积缩小才能使CO的平衡浓度达到3.0mol/L，正确；C项据甲容器的平衡浓度计算平衡常数K＝

，错误；D项由于固体物质不影响平衡，则甲、乙两容器若在同温能达到全等平衡，即n(H₂O)=0.5mol＞0.4mol，再结合正反应吸热，说明乙容器的温度低（T₁＞T₂），错误。

举一反三

(14分)以下是一些物质的熔沸点数据(常压)：

	钾	钠	Na₂CO₃	金刚石	石墨
熔点(℃)	63.65	97.8	851	3550	3850
沸点(℃)	774	882.9	1850(分解产生CO₂)	---	4250

金属钠和CO₂在常压、890℃发生如下反应：
4Na(g)+3CO₂(g)

2Na₂CO₃(1)+C(s，金刚石)；△H＝-1080．9kJ／mol
(1)上述反应的平衡常数表达式为        ；若4v_正(Na)＝3v_逆(CO₂)，反应是否达到平衡        (选填“是”或“否”)。
(2)若反应在10L密闭容器、常压下进行，温度由890℃升高到1860℃，若反应时间为10min，金属钠的物质的量减少了0．2mol，则10min里CO₂的平均反应速率为               。
(3)高压下有利于金刚石的制备，理由                                  。
(4)由CO₂(g)+4Na(g)＝2Na₂O(s)+C(s，金刚石) △H＝-357．5kJ／mol；则Na₂O固体与C(金刚石)反应得到Na(g)和液态Na₂CO₃(1)的热化学方程式：                       。
(5)下图开关K接M时，石墨作       极，电极反应式为                     。当K接N一段时间后，测得有0.3mol电子转移，作出y随x变化的图象【x—代表n(H₂O)_消耗，y—代表n[Al(OH)₃]，反应物足量，标明有关数据】

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（14分）甲醇、二甲醚等被称为绿色能源，工业上利用天然气为主要原料与二氧化碳、水蒸气在一定条件下制备合成气（CO、H₂），再制成甲醇、二甲醚（CH₃OCH₃）。
（1）已知1g二甲醚气体完全燃烧生成稳定的氧化物放出的热量为32kJ，请写出二甲醚燃烧热的热化学方程式____________________________________________________________________。
（2）写出二甲醚碱性燃料电池的负极电极反应式 __________________________________。
（3）用合成气制备二甲醚的反应原理为：2CO(g) + 4H₂(g)

CH₃OCH₃(g) + H₂O(g)。已知一定条件下，该反应中CO的平衡转化率随温度、投料比[n(H₂) / n(CO)]的变化曲线如下左图：

①a、b、c按从大到小的顺序排序为_________________，该反应的△H_______0（填“＞”、“＜”）。
②某温度下，将2.0molCO(g)和4.0molH₂(g)充入容积为2L的密闭容器中，反应到达平衡时，改变压强和温度，平衡体系中CH₃OCH₃(g)的物质的量分数变化情况如上图所示，关于温度和压强的关系判断正确的是            ；
A. P₃＞P₂，T₃＞T₂B. P₁＞P₃，T₁＞T₃    C. P₂＞P₄，T₄＞T₂D. P₁＞P₄，T₂＞T₃
③在恒容密闭容器里按体积比为1:2充入一氧化碳和氢气，一定条件下反应达到平衡状态。当改变反应的某一个条件后，下列变化能说明平衡一定向逆反应方向移动的是      ；
A. 正反应速率先增大后减小     B. 逆反应速率先增大后减小
C. 化学平衡常数K值减小       D. 氢气的转化率减小
④ 某温度下，将4.0molCO和8.0molH₂充入容积为2L的密闭容器中，反应达到平衡时，测得二甲醚的体积分数为25%，则该温度下反应的平衡常数K＝__________。

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在一定条件下，将E(g)和F(g)充入体积不变的2 L密闭容器中，发生下述反应，并于5 min末达到平衡：2E(g)＋F(g)

2G(g)。有关数据如下：

	E（g）	F（g）	G（g）
初始浓度（mol•L^-1）	2.0	1.0	0
平衡浓度（mol•L^-1）	c₁	c₂	0.4

下列判断正确的是
A．反应在前5min内，v(E)＝0.04 mol/(L·min)
B．其他条件不变，若增大E的浓度，则达平衡时E的转化率会增大
C．其他条件不变，降低温度，平衡时n(E)=3.0mol，则反应的△H＞0
D．平衡后移走2.0 mol E和1.0 mol F，在相同条件下再达平衡时，c(G)<0.2 mol•L^-1

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（15分）太阳能电池是利用光电效应实现能量变化的一种新型装置，目前多采用单晶硅和多晶硅作为基础材料。高纯度的晶体硅可通过以下反应获得：
反应①（合成炉）：

反应②（还原炉）：

有关物质的沸点如下表所示：

物质	BCl₃	PCl₃	SiCl₄	AsCl₃	AlCl₃	SiHCl₃
沸点	12．1	73．5	57．0	129．4	180（升华）	31．2

请回答以下问题：
（1）太阳能电池的能量转化方式为；由合成炉中得到的SiHCl₃往往混有硼、磷、砷、铝等氯化物杂质，分离出SiHCl₃的方法是。
（2）对于气相反应，用某组分(B)的平衡压强(P_B)代替物质的量浓度(c_B)也可表示平衡常数（记作K_P），则反应①的K_P＝；
（3）对于反应②，在0．1Mpa下，不同温度和氢气配比（H₂/SiHCl₃）对SiHCl₃剩余量的影响如下表所示：

①该反应的△H₂       0（填“>”、“<”、“=”）
②按氢气配比5:1投入还原炉中，反应至4min时测得HCl的浓度为0．12mol·L^—1，则SiHCl₃在这段时间内的反应速率为               。
③对上表的数据进行分析，在温度、配比对剩余量的影响中，还原炉中的反应温度选择在1100℃，而不选择775℃，其中的一个原因是在相同配比下，温度对SiHCl₃剩余量的影响，请分析另一原因是              。
（4）对于反应②，在1100℃下，不同压强和氢气配比（H₂/SiHCl₃）对SiHCl₃剩余量的影响如图27—1所示：

① 图中P₁ P₂（填“>”、“<”、“=”）
②在图27—2中画出氢气配比相同情况下，1200℃和1100℃的温度下，系统中SiHCl₃剩余量随压强变化的两条变化趋势示意图。

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(16分)化学反应的能量变化、速率、限度是化学研究的重要内容。
（1）有关研究需要得到C₃H₈(g) = 3C(石墨,s) + 4H₂(g)的ΔH，但测定实验难进行。设计下图可计算得到：
①ΔH 0（填>、<或=）
②ΔH =
（用图中其它反应的反应热表示）

（2）甲酸、甲醇、甲酸甲酯是重要化工原料。它们的一些性质如下：

物质	HCOOH	CH₃OH	HCOOCH₃
主要性质	无色液体，与水互溶 K(HCOOH)>K(CH₃COOH)	无色液体，与水互溶	无色液体，在水中溶解度小，与醇互溶

工业制备甲酸原理：HCOOCH₃(l) + H₂O(l)

HCOOH(l) + CH₃OH(l)，反应吸热，但焓变的值很小。常温常压下，水解反应速率和平衡常数都较小。
①工业生产中，反应起始，在甲酸甲酯和水的混合物中加入少量甲酸和甲醇，从反应速率和限度的角度分析所加甲酸和甲醇对甲酸甲酯水解的影响。
甲醇：。
甲酸：。
某小组通过试验研究反应HCOOCH₃转化率随时间变化的趋势，在温度T₁下，采用酯水比为1:2进行实验，测得平衡是HCOOCH₃的转化率为25%。
②预测HCOOCH₃转化率随时间的变化趋势并画图表示。

③该反应在温度T₁下的平衡常数K= 。
（保留两位有效数字）
（3）HCOOH成为质子膜燃料电池的燃料有很好的发展前景。
写出该燃料电池的电极反应式：
。

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