15．以甲烷為初始原料制取氫氣，是一項比較成熟的技術，下面是制取氫氣的流程圖如圖1，根據(jù)信息回答下列問題：

（1）階段I發(fā)生的反應為CH4（g）+H2O（g）?CO（g）+3H2（g）．
①寫出該反應的平衡常數(shù)表達式$\frac{c（CO）×{c}^{3}（{H}_{2}）}{c（C{H}_{4}）×c（{H}_{2}O）}$；
②已知在“水碳比”$\frac{c（{H}_{2}O）}{c（C{H}_{4}）}$=3時，測得溫度（T ）和壓強（p）對上述反應的影響如圖2所示．則升高溫度，該反應的平衡常數(shù)K增大（填“增大”、“減小”或“不變”），據(jù)圖可知P1＞P2．（填“＞”、“＜”或“=”）
（2）階段Ⅱ發(fā)生的反應為CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2 （g），T1溫度時，向2L的恒容密閉容器中通入一定量的CO和H2O（g），反應過程中測得部分數(shù)據(jù)如表所示（表中t1＜t2）：
反應時間（min）n（CO）（mol）N（H2O）（mol）
01.200.60
t10.80
t20.20
①保持T1溫度不變，若向原容器中通入 0.60mol CO和1.20mol H2O（g），則達到平衡后n（CO2）=0.4mol．
②若達到平衡后，保持其他條件不變，只是向原平衡體系中再通入0.20mol H2O（g），則下列說法正確的是ab．
a、CO的轉化率將增大 b、H2O（g）的體積分數(shù)將增大
c、氣體的密度將不變 d、化學平衡常數(shù)將增大．

分析 （1）①平衡常數(shù)為生成物平衡濃度化學計量數(shù)冪乘積與反應物平衡濃度化學計量數(shù)冪乘積之比；
②由圖開始，升高溫度甲烷的體積分數(shù)減小，說明升高溫度平衡正向移動，平衡常數(shù)增大；
正反應為氣體物質的量增大的反應，增大壓強平衡逆向移動，甲烷的體積分數(shù)增大；
（2）①t1min時，反應的CO為1.2mol-0.8mol=0.4mol，由方程式可知反應的水為0.4mol，則此時水的物質的量為0.6mol-0.4mol=0.2mol，而t2min時水為0.2mol，故t1min、t2min均處于平衡狀態(tài)，平衡時二氧化碳為0.4mol，
保持T1溫度不變，若向原容器中通入 0.60mol CO和1.20mol H2O（g），與原平衡相比反應物的量相互交換，二者按1：1反應，平衡常數(shù)K=$\frac{c（C{O}_{2}）×c（{H}_{2}）}{c（CO）×c（{H}_{2}O）}$不變，則平衡時對應生成物的量與原平衡相同；
②若達到平衡后，保持其他條件不變，只是向原平衡體系中再通入0.20mol H2O（g），
a．平衡正向移動，CO的轉化率將增大；
b．等效為開始通入1.6molCO、0.8mol水到達平衡后再移走0.4molCO，而開始通入1.6molCO、0.8mol水與原平衡為等效平衡，平衡時水的體積分數(shù)相同；
c．混合氣體總質量增大，容器的容積不變；
d．化學平衡常數(shù)只受溫度影響．

解答 解：（1）①CH4（g）+H2O（g）?CO（g）+3H2（g）的平衡常數(shù)表達式K=$\frac{c（CO）×{c}^{3}（{H}_{2}）}{c（C{H}_{4}）×c（{H}_{2}O）}$，
故答案為：$\frac{c（CO）×{c}^{3}（{H}_{2}）}{c（C{H}_{4}）×c（{H}_{2}O）}$；
②由圖開始，升高溫度甲烷的體積分數(shù)減小，說明升高溫度平衡正向移動，平衡常數(shù)增大；
正反應為氣體物質的量增大的反應，增大壓強平衡逆向移動，甲烷的體積分數(shù)增大，則P1＞P2，
故答案為：增大；＞；
（2）①t1min時，反應的CO為1.2mol-0.8mol=0.4mol，由方程式可知反應的水為0.4mol，則此時水的物質的量為0.6mol-0.4mol=0.2mol，而t2min時水為0.2mol，故t1min、t2min均處于平衡狀態(tài)，平衡時二氧化碳為0.4mol，
保持T1溫度不變，若向原容器中通入 0.60mol CO和1.20mol H2O（g），與原平衡相比反應物的量相互交換，二者按1：1反應，平衡常數(shù)K=$\frac{c（C{O}_{2}）×c（{H}_{2}）}{c（CO）×c（{H}_{2}O）}$不變，則平衡時對應生成物的量與原平衡相同，故生成二氧化碳為0.4mol，
故答案為：0.4mol；
②若達到平衡后，保持其他條件不變，只是向原平衡體系中再通入0.20mol H2O（g），
a．平衡正向移動，CO的轉化率將增大，故a正確；
b．再通入0.20mol H2O（g）等效為開始通入1.6molCO、0.8mol水到達平衡后再移走0.4molCO，移走0.4molCO后的平衡與開始通入1.6molCO、0.8mol水到達平衡相比，平衡逆向移動，水的體積分數(shù)增大，而開始通入1.6molCO、0.8mol水與原平衡為等效平衡，平衡時水的體積分數(shù)相同，故向原平衡體系中再通入0.20mol H2O（g）時，H2O（g）的體積分數(shù)將增大，故b正確；
c．混合氣體總質量增大，容器的容積不變，密度增大，故c錯誤；
d．溫度不變，平衡常數(shù)不變，故d錯誤，
故選：ab．

點評 本題考查化學平衡計算、化學平衡影響因素等，（2）中①注意對規(guī)律歸納總結，（2）中②b選項注意利用等效思想構建平衡建立的途徑，難度中等．

練習冊系列答案
相關習題

科目：高中化學 來源： 題型：選擇題

7．配制250mL 0.1mol•L-1鹽酸溶液時，下列實驗操作會使配制溶液濃度偏低的是（　�。�
A．容量瓶內(nèi)有水，未經(jīng)過干燥處理
B．定容時，仰視刻度線
C．用量筒量取濃鹽酸時，用水洗滌量筒2～3次，洗液倒入燒杯中
D．定容后倒轉容量瓶幾次，發(fā)現(xiàn)液體最低點低于刻度線，再補加幾滴水到刻度線

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科目：高中化學 來源： 題型：解答題

6．硫酸銅是一種應用極其廣泛的化工原料．某同學利用車床加工的廢銅屑制備硫酸銅．實驗前先將廢銅屑置于Na2CO3溶液中煮沸5分鐘，然后汲去Na2CO3溶液，再用蒸餾水洗滌3次．由于銅不與稀硫酸直接反應，實驗中將濃硝酸分次加入到銅粉與稀硫酸中，加熱使之反應完全，通過蒸發(fā)、結晶得到硫酸銅晶體（裝置如圖所示，燒杯中盛有NaOH溶液）．

（1）實驗前先將廢銅屑于Na2CO3溶液中煮沸5分鐘的目的是除去油污．
（2）圓底燒瓶中發(fā)生的離子反應方程式為3Cu+8H++2NO3-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3Cu2++2NO↑+4H2O．
（3）圖2是圖1的改進裝置，改進后的好處是能防止倒吸．
（4）為符合綠色化學的要求，某研究性學習小組改用空氣氧化法：
方案1：將銅屑在空氣中反復灼燒，使銅與空氣充分反應生成氧化銅，再將氧化銅與稀硫酸反應．
方案2：將空氣或氧氣直接通入到銅屑與稀硫酸的混合物中，發(fā)現(xiàn)在常溫下幾乎不反應．但是向反應液中加少量FeSO4或Fe2（SO4）3溶液，反應很快進行．反應完全后，繼續(xù)通入空氣并加物質甲調(diào)節(jié)pH值到3～4，產(chǎn)生Fe（OH）3沉淀．過濾，濾渣作催化劑循環(huán)使用．濾液經(jīng)過蒸發(fā)濃縮、結晶、減壓抽濾后得到藍色晶體，再用少量95%的酒精洗滌晶體后晾干，得CuSO4•5H2O10.6g．己知Fe（OH）3和Cu（OH）2完全沉淀時的pH值分別為3.7、6.4請回答下列問題：
①方案2中甲物質可能是A（填字母）．A．CaO  B．CuO  C．Na2CO3D．NaOH
②FeSO4或Fe2（SO4）3溶液的作用是催化劑，不能選用FeCl3、FeCl2代替
FeSO4、Fe2（SO4）3溶液的原因是防止制得的硫酸銅晶體中混有CuCl2（或制得的硫酸銅晶體不純）．
③晶體采用95%的酒精淋洗的優(yōu)點是減少硫酸銅晶體在洗滌過程中由于溶解引起的損耗（或減少硫酸銅晶體的損失、減少硫酸銅晶體的溶解）．
④圖3是抽濾裝置的一部分，其中正確的是A．（填A或B）
⑤采用方案1以64g銅為原料與一定質量的57.6%（填質量分數(shù)）的硫酸反應在理論上不需要蒸發(fā)水剛好生成CuSO4•5H2O晶體．（結果保留3位有效數(shù)字）

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科目：高中化學 來源： 題型：解答題

3．碳和氮是動植物體中的重要組成元素，向大氣中過度排放二氧化碳會造成溫室效應，氮氧化物會產(chǎn)生光化學煙霧，目前，這些有毒有害氣體的處理成為科學研究的重要內(nèi)容．
（1）用活性炭還原法處理氮氧化物．有關反應為：C（s）+2NO（g）?N2（g）+CO2（g）．
某研究小組向一個容器容積為3L且容積不變的密閉真空容器（固體試樣體積忽略不計）中加入NO和足量的活性炭，在恒溫（T1℃）條件下反應，測得不同時間（t）時各物質的物質的量（n）如表：
n/mol
t/min		NON2CO2
02.0000
101.160.420.42
200.800.600.60
300.800.600.60
①0min～10min以v（N2）表示的反應速率為0.014mol/（L•min）．
②根據(jù)表中數(shù)據(jù)，計算T1℃時該反應的平衡常數(shù)為0.56（保留兩位小數(shù)）．若某一時刻，容器中有1.2molC、1.2molNO、0.75molN2和1.08molCO2，此時v（正）=v（逆）（填“＞、＜、=”）
③下列各項能判斷該反應達到平衡狀態(tài)的是AC（填序號字母）．
A．v（NO）（正）=2v（N2）（逆）         B．容器內(nèi)CO2和N2的體積比為1：1
C．混合氣體的平均相對分子質量保持不變     D．容器內(nèi)壓強保持不變
④一定溫度下，隨著NO的起始濃度增大，則NO的平衡轉化率不變（填“增大”、“不變”或“減小”）．
（2）將水蒸氣通過紅熱的碳即可產(chǎn)生水煤氣．已知：C（s）+H2O（g）?CO（g）+H2（g）△H=+131.3kJ•mol-1，C（s）+CO2（g）?2CO（g）△H=+172.5kJ•mol-1，則CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）的焓變△H=-41.2kJ•mol-1．
（3）在3L容積可變的密閉容器中發(fā)生上述反應：H2（g）+CO2（g）?H2O（g）+CO（g），恒溫下c（CO）隨反應時間t變化的曲線Ⅰ如圖所示．
①若在t0時改變一個條件，使曲線Ⅰ變成曲線Ⅱ，則改變的條件是加入催化劑；

②若在t0時刻將容器體積快速壓縮至2L（其他條件不變），請在圖中畫出c（CO）隨反應時間t變化的曲線．

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科目：高中化學 來源： 題型：解答題

10．往有機聚合物中添加阻燃劑，可增加聚合物的使用安全性，擴大其應用范圍．例如，在某聚乙烯樹脂中加入等質量由特殊工藝制各的阻燃型Mg（OH）2，樹脂可燃性大大降低．該Mg（OH）2的生產(chǎn)工藝如下：
→合成→水熱處理→過濾→水洗→表面處理→過濾水洗→干燥
（1）精制鹵水中的MgCl2與適量石灰乳反應合成堿式氯化鎂[Mg（OH）2-xClx•mH2O]，反應的化學方程式為2MgCl2+（2-x）Ca（OH）2+2mH2O=2[Mg（OH）2-xClx•mH2O]+（2-x）CaCl2
（2）合成反應后，繼續(xù)在393K～523K下水熱處理8h，發(fā)生反應；[Mg（OH）2-xClx•mH2O]═（1-$\frac{x}{2}$）Mg（OH）2+$\frac{x}{2}$MgCl2+mH2O水熱處理后，過濾、水洗．水洗的目的是除去附著在Mg（OH）2表面的可溶性物質MgCl2、CaCl2、Ca（OH）2等
（3）阻燃型Mg（OH）2具有晶粒大，易分散、與高分子材料相容性好等特點．上述工藝流程中與此有關的步驟是水熱處理、表面處理
（4）已知熱化學方程式：
Mg（OH）2（s）═MgO（s）+H2O（g）△H1=+81.5kJ•mol-1
Al（OH）3（s）═XAl2O3（s）+$\frac{3}{2}$H2O（g）△H2=+87.7kJ•mol-1
①Mg（OH）2和Al（OH）3起阻燃作用的主要原因是Mg（OH）2和Al（OH）3受熱分解時吸收大量的熱，使環(huán)境溫度下降；同時生成的耐高溫、穩(wěn)定性好的MgO、Al2O3覆蓋在可燃物表面，阻燃效果更佳
②等質量Mg（OH）2和Al（OH）3相比，阻燃效果較好的是Mg（OH）2．原因是Mg（OH）2的吸熱效率為：81.5kJ•mol-1/58g•mol-1=1.41 kJ•g-1，Al（OH）3的吸熱效率為：87.7kJ•mol-1/78g•mol-1=1.12 kJ•g-1等質量的Mg（OH）2比Al（OH）3吸熱多．
（5）常用阻燃荊主要有三類：A．鹵系，如四溴乙烷；B．磷系，如磷酸三苯酯；C．無機類Mg（OH）2和Al（OH）3．從環(huán)保的角度考慮，應用時較理想的阻燃劑是C，理由是A會破壞臭氧層，B中的磷元素會造成藻類生物的大量繁殖．

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科目：高中化學 來源： 題型：選擇題

20．下列反應中，液體植物油不能發(fā)生的反應是（　　）
A．加成反應B．氧化反應C．水解反應D．縮聚反應

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7．回答下列問題
（1）在25℃條件下將pH=11的氨水稀釋100倍后溶液的pH為（填序號）D．
A．9     B．13   C．11～13之間     D．9～11之間
（2）25℃時，向0.1mol/L的氨水中加入少量氯化銨固體，當固體溶解后，測得溶液pH減小，主要原因是（填序號）C．
A．氨水與氯化銨發(fā)生化學反應
B．氯化銨溶液水解顯酸性，增加了c（H+）
C．氯化銨溶于水，電離出大量銨離子，抑制了氨水的電離，使c（OH-）減小
（3）室溫下，若將0.1mol NH4Cl和0.05mol NaOH全部溶于水，形成混合溶液（假設無損失），
①NH3•H2O和NH4+兩種粒子的物質的量之和等于0.1mol．
②NH4+和H+兩種粒子的物質的量之和比OH-多0.05mol．
（4）已知某溶液中只存在OH-、H+、NH4+、Cl-四種離子，某同學推測該溶液中各離子濃度大小順序可能有如下四種關系
A．c（Cl-）＞c（NH4+）＞c（H+）＞c（OH-）    B．c（Cl-）＞c（NH4+）＞c（OH-）＞c（H+）
C．c（Cl-）＞c（H+）＞c（NH4+）＞c（OH-）    D．c（NH4+）＞c（Cl-）＞c（OH-）＞c（H+）
①若溶液中只溶解了一種溶質，該溶質的名稱是氯化銨，上述離子濃度大小順序關系中正確的是（選填序號）A．
②若該溶液中由體積相等的稀鹽酸和氨水混合而成，且恰好呈中性，
則混合前c（HCl）（填“＞”、“＜”、或“=”，下同）＜ c（NH3•H2O），
混合后溶液中c（NH4+）與c（Cl-）的關系c（NH4+）= c（Cl-）．

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科目：高中化學 來源： 題型：解答題

4．工業(yè)上常用鐵質容器盛裝冷的濃硫酸．為研究鐵質材料與濃硫酸的反應，某學習小組進行了以下探究活動：
【探究一】
（1）甲同學將已去除表面氧化物的鐵釘（碳素鋼）放入冷濃硫酸中，10分鐘后移入硫酸銅溶液中，片刻后取出觀察，鐵釘表面無明顯變化，其原因是鐵表面被鈍化．
（2）甲同學另稱取鐵釘10.0g放入25.0mL濃硫酸中，加熱，充分應后得到溶液X并收集到氣體Y．甲同學認為X中可能含有Fe3+也可能含有Fe2+．若要確認此結論，應用ad（選填序號）．
a．KSCN溶液    b．鐵粉和KSCN溶液     c．氨水    d．酸性KMnO4溶液
（3）乙同學取448mL（標準狀況）氣體Y通入足量溴水中，溴水褪色，發(fā)生反應的離子方程式為：SO2+Br2+2H2O=2HBr+H2SO4
然后加入足量BaCl2溶液，經(jīng)適當操作后得干燥固體2.33g．由此推知氣體Y中SO2的體積分數(shù)為50%．
【探究二】
分析乙同學實驗中SO2體積分數(shù)的結果，丙同學認為氣體Y中除水蒸氣外還可能含有Z和W氣體．為此設計了如圖探究實驗裝置（圖中夾持儀器省略）．

（4）裝置B中試劑的作用是檢驗SO2是否除盡．
（5）丙同學認為用如圖中的D、E、F裝置可證明氣體Y中還含有Z，則Z氣體為H2（化學式），證明Z氣體的實驗現(xiàn)象為黑色固體變紅，且無水硫酸銅變藍；F裝置的作用是防止空氣中水進入到E
（6）認為氣體Y中還含有W的理由是C+2H2SO4（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO2↑+2SO2↑+2H2O（用化學方程式表示）．為確認W的存在，需在裝置中添加M于c（選填序號）．
a．A之前      b．A-B間       c．B-C間       d．C-D間．

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科目：高中化學 來源： 題型：解答題

5．甲醇對水質會造成一定的污染，有一種電化學法可消除這種污染，其原理是通電后，將Co2+氧化成Co3+，然后以Co3+作氧化劑把水中的甲醇氧化成CO2而凈化．實驗室用如圖裝置模擬上述過程：
①完成除去甲醇的離子方程式：6Co3++CH3OH+H2O═CO2+6Co2++6H+．
②若如圖裝置中的電源為甲醇-空氣-KOH溶液的燃料電池，則電池負極的電極反應式：CH3OH-6e-+8OH-═CO32-+6H2O；
③凈化含1mol甲醇的水，理論上燃料電池需消耗KOH2mol．

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