化学反应速率和化学平衡综合复习题：
1、合成氨是人类科学技术上的一项重大突破，其反应原理为 ：
－
N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ·mol1。 一种工业合成氨的简式流程图如下：
(1)天然气中的H2S杂质常用氨水吸收，产物为NH4HS。一定条件下向NH4HS溶液中通入空气，得到单质硫并使吸收液再生，写出再生反应的化学方程式：______________________。 (2)步骤Ⅱ中制氢气的原理如下： ①CH4(g)＋H2O(g) CO(g)＋3H2(g) ΔH＝＋206.4 kJ·mol－1 ②CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g) ΔH＝－41.2 kJ·mol－1
对于反应①，一定可以提高平衡体系中H2的百分含量，又能加快反应速率的措施是____________。 a．升高温度 b．增大水蒸气浓度 c．加入催化剂 d．降低压强
利用反应②，将CO进一步转化，可提高H2的产量。若1 mol CO和H2的混合气体(CO的体积分数为20%)与H2O反应，得到1.18 mol CO、CO2和H2的混合气体，则CO的转化率为____________。 (3)图(a)表示500 ℃、60.0 MPa条件下，原料气投料比与平衡时NH3体积分数的关系。根据图中a点数据计算N2的平衡体积分数：____________。
(4)依据温度对合成氨反应的影响，在图(b)坐标系中，画出一定条件下的密闭容器内，从通入原料气开始，随温度不断升高，NH3物质的量变化的曲线示意图。
(a) (b)
(5)上述流程图中，使合成氨放出的能量得到充分利用的主要步骤是(填序号)________。简述本流程中提高合成氨原料总转化率的方法：_______________________________________。
2、CO2是最重要温室气体,如何降低大气中CO2的含量及有效地开发利用CO2具有重大意义。 (1)科学家用H2和CO2生产甲醇燃料。为探究该反应原理，进行如下实验：某温度下，在容积为2 L的密闭容器中充入1 mol CO2和3.25 mol H2，在一定条件下反应，测得CO2、CH3OH(g)和H2O(g)的物质的量(n)随时间的变化关系如图所示。
①写出该反应的化学方程式___________________
计算从反应开始到3 min时，氢气的平均反应速率v(H2)＝_____。 ②下列措施中一定能使CO2的转化率增大的是_______________ 。 A．在原容器中再充入1 mol H2 B．在原容器中再充入1 mol CO2 C．缩小容器的容积
D．使用更有效的催化剂
E．在原容器中充入1 mol He F．将水蒸气从体系中分离出
科学家还利用氢气在一定条件下与二氧化碳反应生成乙醇燃料，其热化学反应方程式为:2CO2(g)＋6H2(g) CH3CH2OH(g)＋3H2O(g) ΔH＝a kJ·mol－1，
1
在一定压强下，测得该反应的实验数据如表所示。请根据表中数据回答下列问题。
温度(K) /CO2转化n(H2)/n(CO2) 1.5 2 3 率/(%) 500 45 60 83 600 33 43 62 700 20 28 37 800 12 15 22 ①上述反应的a________0(填“大于”或“小于”)。
②恒温下，向反应体系中加入固体催化剂，则该反应的反应热a值________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
③在一定温度下，增大
的值，CO2转化率_________，生成乙醇的物质的量________(填“增
大”、“减小”、“不变”或“不能确定”)。
3、请运用化学反应原理的相关知识研究碳及其化合物的性质。
（1）工业上一般以CO和H2为原料合成甲醇，在恒容容器中，该反应的热化学方程式为： CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g) △H1＝－116 kJ·mol－1 ①下列措施中能说明反应达到平衡状态的是___________
A．体系压强保持不变 B．混合气体的密度保持不变
C．CO与H2的浓度之比为1∶2 D．单位时间内，消耗2molH2的同时消耗1mol CH3OH
②在恒容容器中合成甲醇，当温度分别为230℃、250℃和270℃时，CO的转化率与n(H2)/n(CO)的起始组成比的关系如图所示。已知容器体积1L，起始时CO的物质的量均为1mol。据此判断在上述三种温度中，曲线Z对应的温度是 ；利用图中a点对应的数据，计算该反应在对应温度下的平衡常数K（写出计算过程）。
（2）已知： CO(g)+ H2(g)+
O2(g)===CO2(g) △H2＝－283 kJ·mol-1 O2(g)===H2O(g) △H3＝－242 kJ·mol-1
则表示1mol气态甲醇完全燃烧生成CO2和水蒸气的热化学方程式为 __________ 。
4、某温度时，在一个容积为2 L的密闭容器中，X、Y、Z，三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。根据图中数据，试填写下列空白：
2
（1）该反应的化学方程式为_______________；
（2）反应开始至2 min，气体Z的反应速率为____________； （3）若X、Y、Z均为气体，反应达到平衡时： ①压强是开始时的________倍；
②若此时将容器的体积缩小为原来的 0.5倍，达到平衡时，容器内温度将降低(容器不与外界进行热交换)，则该反应的正反应为________反应(填“放热”或“吸热”)。
5、煤化工产业的重要产品之一甲醇，是一种新型的汽车动力燃料，发达国家等一般通过CO和H2化合制备甲醇（反应恒温恒容）,该反应的化学方程式为： CO (g) + 2H2(g)
CH3OH(g)
(1)下列描述中能说明上述反应已达平衡的是_______； A. 容器内气体的平均摩尔质量保持不变 B. 2v(H2)正 = v(CH3OH)逆 C. 容器中气体的压强保持不变
D. 单位时间内生成n molCO的同时生成2n mol H2
(2)在容积固定的恒温密闭容器中充入CO和H2发生上述反应，反应在第4 min时候达到其限度，此时容器中压强与反应前之比为3︰5，容器内物质的各种物质的量浓度如下表：
时间/浓度 起始 第4 min c(CO)(mol/L) 0.200 a c(H2 )(mol/L) 0.300 b c(CH3OH)(mol/L) 0.000 c 则b=__________________
（3）甲醇—空气燃料电池（DMFC)是一种高效能、轻污 染电动汽车的车载电池，其工作原理如下图所示，该燃料电池的电池反应式为2CH3OH (g) + 3O2(g) = 2CO2(g) + 4H2O(l)，则负极的电极反应式为___________，如果该电池工作时电路中通过1.2mol电子，则消耗CH3OH有__________mol。
6、在某一容积为5 L的密闭容器内，加入 0.3 mol的CO和0.3 mol的H2O，在催化剂存在和800℃的条件下加热，发生如下反应：CO(g)＋H2O(g)
CO2(g)＋H2(g) ΔH＞0，反应中CO2的浓度随时间变化情况
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如右图：
(1)根据图上数据，反应开始至达到平衡时，CO的化学反应速率为v(CO)＝ mol/(L·min)-1，该温度下的平衡常数K＝ 。
(2)在体积不变的条件下，改变下列条件重新达到平衡时能使平衡常数K增大的有 （填字母） A．升高温度 B．降低温度 C．增大压强
D．减小压强 E．加入催化剂 G．移出一氧化碳气体
(3)如要一开始加入0.1 mol的CO、0.1 mol的H2O、0.2 mol的CO2和0.2 mol的H2，在相同的条件下，反应达平衡时，c(CO)＝________________mol/L。
(4)若保持温度和容器的体积不变，在(1)中上述平衡体系中，再充入0.3mol 的水蒸气，重新达到平衡后，CO的转化率_______(填“升高”、“降低”还是“不变”)，CO2的质量分数______(填“升高”、“降低”还是“不变”)。
(5)在催化剂存在和800℃的条件下，在某一时刻测得c(CO)＝c(H2O)＝0.09mol/L,c(CO2 )＝c(H2)＝0.13mol/L,则此反应是否处于平衡状态: (填“是”或“否”),若没有处于平衡状态则该反应向 移动。（填“正方向”或“逆方向”）
7、氮是大气中含量最多的气体，研究氮及其化合物对人类有重要的意义。 （1）合成氨的原理为：N2(g)+3H2(g)2NH3 (g) △H= - 92.4kJ/mol
①将一定量的N2(g)和H2(g)放入1L的密闭容器中，在500℃、2×107Pa下达到平衡，平衡时测得N2为0.1 mol，H2为0.3 mol，NH3为0.1 mol。该条件下H2的转化率为 。 此温度下该反应的平衡常数K＝ 。
②欲提高H2的转化率，下列措施可行的是 。
a．向容器中按原比例再充入原料气 b．向容器中再充入惰性气体 c．改变反应的催化剂 d．液化生成物分离出氨 （2）在2L密闭容器中，800℃时反应2NO(g)＋O2(g)2NO2(g) △H＜0体系中，各成分浓度随时间的变化如右图：
①用O2表示从0～2s内该反应的平均速率v＝___________。 ②能说明该反应已经达到平衡状态的是 _________。 a．v(NO2)=2v(O2) b．容器内压强保持不变 c．v逆(NO)＝2v正(O2) d．容器内的密度保持不变
③为使该反应的反应速率增大，且平衡向正反应方向移动的是_________。 a．及时分离出NO2气体 b．适当升高温度 c．增大O2的浓度 d．选择高效的催化剂
（3）汽车尾气中含有CO、NO2等有毒气体，对汽车加装尾气净化装置，可使有毒气体相互反应转化为无毒气体。 4CO(g)＋2NO2(g) 4CO2(g)＋N2(g) ΔH＝－1 200 kJ·mol－1
对于该反应，温度不同(T2>T1)、其他条件相同时，下列图像正确的是______(填代号)。
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8、在密闭容器中发生下列反应： I2(g)+H2(g)2HI(g) △H＞ 0。起始时，n(H2)＝a mol，n(I2)＝b mol。只改变表中列出的条件，其他条件不变，试将化学反应速率的改变（“增大”、“减小”或“不变”)填入相应的表格。
编号 ① ② ③ ④ 反应条件 加入催化剂 再充入a mol H2 将容器容积扩大为原来2倍 容器容积不变，通入b mol Ne(g) 反应速率
9、能源短缺是人类面临的重大问题。甲醇是一种可再生能源．具有广泛的开发和应用前景。因此甲醇被称为21世纪的新型燃料。
（1）工业上一般采用下列两种反应合成甲醇： 反应A：CO2（g）+3H2（g）反应B：CO（g）+2H2（g）
CH3OH（g）+H2O（g） △H1 CH3OH（g） △H2
①下列条件中，能说明反应A达到平衡状态的是 （2分）。 A．生成甲醇的速率与生成水的速率相等 B．v（H2）／3=v（CH3OH）
C．恒容容器中，体系的压强不再改变
D．恒容容器中，混合气体密度不再发生改变
②在一定的压强下，将CO与H2的混合气体在催化剂作用下能自发反应生成甲醇，则 △H2 0，△S 0（填“>”、“=”或“<”）（每空1分）。
③对于反应B，若容器容积不变，下列措施可增加甲醇产率的是 （2分）。 A．升高温度 B．将CH。OH(g)从体系中分离 C．充入He，使体系总压强增大 D．按原比例再充入CO和H。 ④某温度下，将2mol CO和6mol H2,充人2L的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得c(CO) =0.2
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mol·L，则CO的转化率为 （2分），则该温度下该反应的平衡常数为 （2分）。
（2）已知在常温常压下：
①2CH3OH(I)十3O2(g) CO2(g)+4H2O(g) △H:-1275.6 kJ·mol ②2CO(g)+O2 (g)===2CO2 (g) △H= -566.0 kJ·mol ③H2O(g)===H2O(I) △H=- 44.0 kJ.mol-1
写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式 (2分).
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