Question

I．工業(yè)上用CO生產(chǎn)燃料甲醇．一定條件下發(fā)生反應(yīng)：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）．
（1）圖1是反應(yīng)時CO和CH₃OH（g）的濃度隨時間變化情況．從反應(yīng)開始到平衡，用CO濃度變化表示平均反應(yīng)速率v（CO）=

0.075mol?L^-1?min^-1

；
（2）圖2表示該反應(yīng)進(jìn)行過程中能量的變化．曲線a表示不使用催化劑時反應(yīng)的能量變化，曲線b表示使用催化劑后的能量變化．該反應(yīng)是

放熱

（選填“吸熱”或“放熱”）反應(yīng)，寫出反應(yīng)的熱化學(xué)方程式

CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（g）△H=-91KJ/mol

；選擇適宜的催化劑，

不能

（填“能”或“不能”）改變該反應(yīng)的反應(yīng)熱；
（3）該反應(yīng)平衡常數(shù)K的表達(dá)式為

K=

c(CH3OH)

c(CO)×c2(H2)

，溫度升高，平衡常數(shù)K

減小

（填“增大”、“不變”或“減小”）；
（4）恒容條件下，下列措施中能使 

n(CH3OH)

n(CO)

增大的有

c

．
a．升高溫度；    b．充入He氣    c．再充入1molCO和2molH₂    d．使用催化劑
II．（13分）某化學(xué)課外活動小組設(shè)計實驗探究氮的化合物的性質(zhì)，裝置如下圖所示（A裝置未畫出），其中A為氣體發(fā)生裝置．A中所用試劑從下列固體物質(zhì)中選取：a．NH₄HCO₃、b．NH₄Cl、c．Ca（OH）₂、d．NaOH．
檢查裝置氣密性后，先將C處鉑絲網(wǎng)加熱至紅熱，再將A處產(chǎn)生的氣體通過B裝置片刻后，撤去C處酒精燈．部分實驗現(xiàn)象如下：鉑絲繼續(xù)保持紅熱，F(xiàn)處銅片逐漸溶解．
（1）實驗室制取A中氣體時若只用一種試劑，該試劑是

a

（填備選試劑的字母）；此時A中主要的玻璃儀器有

試管、酒精燈（導(dǎo)管）

（填名稱）．
（2）A中產(chǎn)生的物質(zhì)被B中Na₂O₂充分吸收，寫出任意一個B中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：

2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑或2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂

．
（3）對于C中發(fā)生的可逆反應(yīng)，下列說法正確的是

a

．
a．增大一種反應(yīng)物的濃度可以提高另一種反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率
b．工業(yè)上進(jìn)行該反應(yīng)時，可采取高壓的條件提高反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率
c．該反應(yīng)在一定條件下達(dá)到平衡時，反應(yīng)物的平衡濃度之比一定是4：5
（4）請在圖坐標(biāo)中畫出C裝置中反應(yīng)發(fā)生過程中的能量變化示意圖，并在虛線上分別標(biāo)出反應(yīng)物和生成物的化學(xué)式．
（5）待實驗結(jié)束后，將B中固體混合物溶于500mL1mol?L^-1 鹽酸中，產(chǎn)生無色混合氣體甲，溶液呈中性，則實驗前B中原有Na₂O₂的物質(zhì)的量是

0.25

mol，甲在標(biāo)準(zhǔn)狀況下是

2.8

L（忽略氣體的溶解）．

Answer 1

分析：I．（1）根據(jù)v=

△c

△t

計算反應(yīng)速率；
（2）利用反應(yīng)前后的總能量來分析反應(yīng)的能量變化反應(yīng)熱并書寫熱化學(xué)方程式；
（3）根據(jù)平衡常數(shù)等于生成物濃度冪之積除以反應(yīng)物濃度冪之積計算平衡常數(shù)，平衡常數(shù)只受溫度的影響；
（4）使 

n(CH3OH)

n(CO)

增大，應(yīng)使平衡向正反應(yīng)方向移動；
II．（1）碳酸氫銨受熱分解產(chǎn)生氨氣、水和二氧化碳，固體加熱分解可以在大試管中進(jìn)行；
（2）碳酸氫銨受熱分解產(chǎn)生的水和二氧化碳能與過氧化鈉反應(yīng)生成氧氣；
（3）a．增大一種反應(yīng)物的濃度，平衡向正反應(yīng)方向移動；
b．增大壓強(qiáng)，可使平衡向逆反應(yīng)方向移動，轉(zhuǎn)化率減小，且過高壓強(qiáng)對設(shè)備的要求較高；
c．平衡濃度取決于起始物料比，平衡濃度關(guān)系不能確定；
（4）反應(yīng)放熱，則反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量；
（5）無色混合氣體甲為氧氣和二氧化碳?xì)怏w的混合物，根據(jù)Na元素質(zhì)量守恒計算．

解答：解：I．（1）利用三段式解題法計算   
                CO（g）+2H₂（g） CH₃OH（g）
開始（mol/L）：1                         0         
變化（mol/L）：0.75                      0.75        
平衡（mol/L）：0.25                      0.75       
從反應(yīng)開始到平衡，CO的平均反應(yīng)速率v（CO）=

0.75mol/L

10min

=0.075 mol?L^-1?min^-1，
故答案為：0.075mol?L^-1?min^-1；
（2）反應(yīng)物總能量大于生成物總能量，則反應(yīng)放熱，
由圖可知CO（g）+2H₂（g） CH₃OH（g）△H=419KJ/mol-510KJ/mol═-91kJ?mol^-1，催化劑只能改變反應(yīng)的活化能，不改變反應(yīng)熱，
故答案為：放熱，CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（g）△H=-91KJ/mol，不能
（3）平衡常數(shù)等于生成物濃度冪之積除以反應(yīng)物濃度冪之積，則有K=

c(CH3OH)

c(CO)×c2(H2)

，由于反應(yīng)放熱，升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動，平衡常數(shù)減小，
故答案為：K=

c(CH3OH)

c(CO)×c2(H2)

，減小；           
（4）a．升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動，則

n(CH3OH)

n(CO)

減小，故a錯誤；    
b．充入He氣，平衡不移動，

n(CH3OH)

n(CO)

不變，故b錯誤；    
c．再充入1molCO和2molH₂，相當(dāng)于在原來基礎(chǔ)上縮小體積一半，壓強(qiáng)增大，平衡向正反應(yīng)方向移動，

n(CH3OH)

n(CO)

增大，故c正確；  
d．使用催化劑，平衡不移動，

n(CH3OH)

n(CO)

不變，故d錯誤，
故答案為：c；
II．（1）根據(jù)題意：C處鉑絲網(wǎng)加熱至紅熱，再將A處產(chǎn)生的氣體通過B裝置片刻后，撤去C處酒精燈，鉑絲繼續(xù)保持紅熱，F(xiàn)處銅片逐漸溶解，說明有硝酸生成，所以A中獲得的是氨氣，加熱NH₄HCO₃分解可以產(chǎn)生氨氣，固體加熱分解可以在大試管中進(jìn)行，故答案為：a；試管、酒精燈（導(dǎo)管）；
（2）碳酸氫銨受熱分解產(chǎn)生的水和二氧化碳能與過氧化鈉反應(yīng)生成氧氣，反應(yīng)的方程式為2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑或2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂，
故答案為：2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑或2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂；
（3）a．增大一種反應(yīng)物的濃度，平衡向正反應(yīng)方向移動，另一種物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率增大，故a正確；
b．增大壓強(qiáng)，可使平衡向逆反應(yīng)方向移動，轉(zhuǎn)化率減小，且過高壓強(qiáng)對設(shè)備的要求較高，故b錯誤；
c．平衡濃度取決于起始物料比，平衡濃度關(guān)系不能確定，故c錯誤．
故答案為：a；
（4）反應(yīng)放熱，則反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量，可表示為，
故答案為：；
（5）反應(yīng)后溶液中中性，則溶質(zhì)為NaCl，根據(jù)n（HCl）=n（NaCl）=2n（Na₂O₂）可知，
n（Na₂O₂）=

1

2

×n（HCl）=

1

2

×0.5L×1mol/L=0.25mol，
已知：NH₄HCO₃

△   .

NH₃↑+CO₂↑+H₂O，設(shè)有xmolNH₄HCO₃反應(yīng)，產(chǎn)生無色混合氣體，為氧氣和二氧化碳?xì)怏w的混合物，說明過氧化鈉過量，則有2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑
              xmol        2xmol
2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂，
xmol   xmol  xmol 
Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+CO₂↑+H₂O
xmol             xmol
2Na₂O₂+4HCl=4NaCl+O₂↑+2H₂O，
（0.25-2x）mol    0.5（0.25-2x）mol）
所以生成氣體的物質(zhì)的量為xmol+0.5（0.25-2x）mol）=0.125mol，
V=0.125mol×22.4L/mol=2.8L，
故答案為：0.25； 2.8．

點(diǎn)評：本題考查較為綜合，涉及化學(xué)平衡、物質(zhì)的制備等知識，題目難度較大，本題易錯點(diǎn)為II（5），注意有關(guān)反應(yīng)的方程式的書寫，根據(jù)方程式計算．