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cgy27平衡专题训练答案

27题（平衡）专项训练

1、（2013年浙江理综）捕碳技术（主要指捕获CO2）在降低温室气体排放中具有重要的作用。

目前NH3和（NH4）2CO3已经被用作工业捕碳剂，它们与CO2可发生如下可逆反应：

反应Ⅰ：

2NH3（l）＋H2O（l）＋CO2（g）

（NH4）2CO3（aq）△H1

反应Ⅱ：

NH3（l）＋H2O（l）＋CO2（g）

NH4HCO3（aq）△H2

反应Ⅲ：

（NH4）2CO3（aq）＋H2O（l）＋CO2（g）

2NH4HCO3（aq）△H3

请回答下列问题：

（1）△H3与△H1、△H2之间的关系是：

△H3。

（2）为研究温度对（NH4）2CO3捕获CO2效率的影响，在某温度T1下，将一定量的（NH4）2CO3溶液置于密闭容器中，并充入一定量的CO2气体（用氮气作为稀释剂），在t时刻，测得容器中CO2气体的浓度。

然后分别在温度为T2、T3、T4、T5下，保持其它初始实验条件不变，重复上述实验，经过相同时间测得CO2气体浓度，得到趋势图（见图1）。

则：

①△H30（填＞、＝或＜）。

②在T1～T2及T4～T5二个温度区间，容器内CO2气体浓度呈现如图1所示的变化趋势，

其原因是。

③反应Ⅲ在温度为T1时，溶液pH随时间变化的趋势曲线如图2所示。

当时间到达t1时，将该反应体系温度上升到T2，并维持该温度。

请在图中画出t1时刻后溶液的pH变化总趋势曲线。

（3）利用反应Ⅲ捕获CO2，在（NH4）2CO3初始浓度和体积确定的情况下，提高CO2吸收量的措施有（写出2个）。

（4）下列物质中也可能作为CO2捕获剂的是。

A．NH4ClB．Na2CO3

C．HOCH2CH2OHD．HOCH2CH2NH2

【解析】

（1）利用盖斯定律，反应Ⅱ×2-反应Ⅰ=反应Ⅲ

（2）解题关键是读懂图1，T3前反应正向进行中未达到平衡，T3后反应已达到平衡，随着温度的升高，平衡相应发生移动。

画图时注意，t1后溶液pH随反应逆向进行而变大，但不能达到起始时的pH值。

（3）根据反应特点，选择合适条件，降低温度和增加CO2浓度，能提高CO2吸收量。

（4）能与CO2反应的物质应该有碱性，选择B中Na2CO3溶液能与CO2反应生成NaHCO3，D中有氨基显碱性。

【答案】

（1）2△H2-△H1

（2）①<

②T1-T2区间，化学反应未达到平衡，温度越高，化学反应的速率越快，所以CO2被捕获的量随温度升高而提高。

T4-T5区间，化学反应已达到平衡，由于正反应是放热反应，温度升高平衡向逆反应方向移动，所以不利于CO2的捕获。

③

（3）降低温度；增加CO2浓度（或分压）

（4）B、D

2．（2012浙江高考）[15分]甲烷自热重整是先进的制氢方法，包含甲烷氧化和蒸汽重整。

向反应系统同时通入甲烷、氧气和水蒸气，发生的主要化学反应有：

反应过程

化学方程式

焓变△H（kJ/mol）

活化能Ea（kJ/mol）

甲烷氧化

CH4（g）＋2O2（g）＝CO2（g）＋2H2O（g）

－802.6

125.6

CH4（g）＋O2（g）＝CO2（g）＋2H2（g）

－322.0

172.5

蒸汽重整

CH4（g）＋H2O（g）＝CO（g）＋3H2（g）

206.2

240.1

CH4（g）＋2H2O（g）＝CO2（g）＋4H2（g）

165.0

243.9

回答下列问题：

（1）反应CO（g）＋H2O（g）＝CO2（g）＋H2（g）的△H=kJ/mol。

（2）在初始阶段,甲烷蒸汽重整的反应速率甲烷氧化的反应速率（填大于、小于或等于）。

（3）对于气相反应，用某组分（B）的平衡压强（PB）代替物质的量浓度（cB）也可表示平衡常数（记作KP），则反应CH4（g）＋H2O（g）

CO（g）＋3H2（g）的KP＝；

随着温度的升高，该平衡常数（填“增大”、“减小”或“不变”）。

（4）从能量角度分析，甲烷自热重整方法的先进之处在于。

（5）在某一给定进料比的情况下，温度、压强对H2和CO物质的量分数的影响如下图：

①若要达到H2物质的量分数>65%、CO的物质的量分数<10%，以下条件中最合适的是。

A．600℃，0.9MpaB．700℃，0.9MPaC．800℃，1.5MpaD．1000℃，1.5MPa

②画出600℃，0.1Mpa条件下，系统中H2物质的量分数随反应时间（从常温进料开始计时）的变化趋势示意图：

（6）如果进料中氧气量过大，最终导致H2物质的量分数降低，原因是。

3．（2011浙江高考）[14分]某研究小组在实验室探究氨基甲酸铵（NH2COONH4）分解反应平衡常数和水解反应速率的测定。

（1）将一定量纯净的氨基甲酸铵置于特制的密闭真空容器中（假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计），在恒定温度下使其达到分解平衡：

NH2COONH4（s）

2NH3（g）＋CO2（g）。

实验测得不同温度下的平衡数据列于下表：

温度（℃）

15.0

20.0

25.0

30.0

35.0

平衡总压强（kPa）

5.7

8.3

12.0

17.1

24.0

平衡气体总浓度（×10－3mol/L）

2.4

3.4

4.8

6.8

9.4

①可以判断该分解反应已经达到化学平衡的是___________。

A．

B．密闭容器中总压强不变

C．密闭容器中混合气体的密度不变D．密闭容器中氨气的体积分数不变

②根据表中数据，列式计算25.0℃时的分解平衡常数：

__________________________。

③取一定量的氨基甲酸铵固体放在一个带活塞的密闭真空容器中，在25℃下达到分解平衡。

若在恒温下压缩容器体积，氨基甲酸铵固体的质量______（填“增加”、“减小”或“不变”）。

④氨基甲酸铵分解反应的焓变△H____0，熵变△S___0（填＞、＜或＝）。

（2）已知：

NH2COONH4＋2H2O

NH4HCO3＋NH3·H2O。

该研究小组分别用三份不同初始浓度的氨基甲酸铵溶液测定水解反应速率，得到c（NH2COO－）随时间变化趋势如图所示。

⑤计算25℃时，0～6min氨基甲酸铵水解反应的平均速率___________。

⑥根据图中信息，如何说明水解反应速率随温度升高而增大：

_______________________。

3．

（1）①BC；

②

。

③增加；④＞，＞。

（2）⑤

；

⑥标▲与标●的曲线相比，c（初始）小，但同一时间段△c大（即

大），说明升温加快反应。

4．（2013绍兴一模）（14分）绿色化制氢技术是现代能源工业的方向，以CaO为吸收体，将生物质（以C计）与水蒸气反应制取H2。

反应装置由气化炉和燃烧炉两个反应器组成，相关反应如下表所示：

流程1：

气化炉中产生H2

流程2：

燃烧炉中CaO再生

通入水蒸气，主要化学反应：

①C（s）+H2O（g）=CO（g）+H2（g）

△H=+131.6kJmol-1

②CO（g）+H2O（g）=CO2（g）+H2（g）

△H=-41.2kJmol-1

③CaO（s）+CO2（g）=CaCO3（s）

△H=-178.3kJmol-1

通入纯氧，主要化学反应：

④C（s）+O2（g）=CO2（g）

△H=-393.8kJmol-1

⑤CaCO3（s）=CaO（s）+CO2（g）

K

请回答下列问题：

（1）气化炉中总反应：

C（s）+2H2O（g）+CaO（s）=CaCO3（s）+2H2（g）△H=kJmol-1

（2）燃烧炉中反应⑤所需的能量由反应④提供。

如果再生1molCaO，至少需通入纯氧

mol。

（3）当只改变温度或压力时，反应⑤有下图所示的变化：

图a推知T1T2（填“>”、“<”、“＝”），若温度升高，平衡常数K值（填“增大”、“减小”、“不变”）

图b推知P1P2（填“>”、“<”、“＝”），压强增大，CaCO3的分解率（填“增大”、“减小”、“不变”）

（4）在一定温度、不同压力时，气化炉中H2的变化量约等于CO的变化量（即△n（H2）=△n（CO）），当起始c（H2）:

c（CO）=3:

2时，请根据n（H2）变化，补充完整n（CO）图示变化。

（5）一定条件下，气化炉中的各反应达到平衡状态，采取以下措施可以提高H2产量的是

（用相关编号填写）

A．反应②中使用合适的催化剂B.不断移走CaCO3，并升高气化炉内的温度

C.适当增加水蒸气的通入量D.增加CaO的量，提高CO2的吸收率

（6）写出一条这种制H2技术的优点

4．（14分）

（1）－87.9（2分）

（2）0.45（2分）

（3）>（1分）；增大（1分）；<（1分）；减小（1分）

（4）（2分）

（5）BC（2分）

（6）实现了吸收剂CaO的循环，降低了能耗；实现了绿色化生产，原料为生物质；实现了能量自给，符合节能减排。

（2分）

5、［2012·广东理综］（17分）难溶性杂卤石（K2SO4·MgSO4·2CaSO4·2H2O）属于“呆矿”，在水中存在如下平衡

为能充分利用钾资源，用饱和Ca（OH）2溶液溶浸杂卤石制备硫酸钾，工艺流程如下：

（1）滤渣主要成分有和以及未溶杂卤石。

（2）用化学平衡移动原理解释Ca（OH）2溶液能溶解杂卤石浸出K+的原因：

。

（3）“除杂”环节中，先加入溶液，经搅拌等操作后，过滤，再加入溶液调滤液PH至中性。

（4）不同温度下，K+的浸出浓度与溶浸时间的关系是图14，由图可得，随着温度升高，①②

（5）有人以可溶性碳酸盐为溶浸剂，则溶浸过程中会发生：

已知298K时，Ksp（CaCO3）=2.80×10—9，Ksp（CaSO4）=4.90×10—5，求此温度下该反应的平衡常数K（计算结果保留三位有效数字）。

5.

（1）Ca（OH）2Mg（OH）2

（2）氢氧根与镁离子结合，使平衡向右移动，K+变多。

（3）K2CO3H2SO4

（4）①在同一时间K+的浸出浓度大。

②反应的速率加快，平衡时溶浸时间短。

（5）K=1.75×104

6.（15分）碳酸钙存在以下两种平衡

CaCO3（s）

CaO（s）+CO2（g）；

CaCO3（s）

Ca2+（aq）+CO32-（ag）

（1）请分别写出以上两个平衡的常数表达式：

。

（2）已知平衡

能在高温下（如600℃）自发，则平衡

正反应为反应。

（填“放热”或“吸热”）

（3）为了测定平衡

的平衡常数，某同学使用以下装置来完成。

该同学在控制温度600℃不变情况下，保持装有5克纯净碳酸钙（足量）的石英导管和压力计处于密闭状态。

注：

加热之前，和石英管相连的压力计读数几乎为0。

则以下说法中，能说明平衡

达到平衡的是。

A．石英管中的总质量不发生改变。

B．压力表的读数不再变化

C．石英管内的气体密度不再发生改变D．碳酸钙固体质量不减少

E．石英管内的气体的摩尔质量不再改变

（４）另一同学同一条件下做该实验过程中，称取了６克纯净的碳酸钙，则测得的平衡

的平衡常数将　　　（填“偏大”、“偏小”或“无影响”）。

（5）假如空气的压强用P0表示，则由氧气分压（氧气产生的压强）就可以表示为0.21P0，氮气的分压就是0.78P0。

因此，碳酸钙分解的平衡常数也用二氧化碳气体的分压来表示，其表达式为K=P（CO2），若在600℃条件下实验，石英管中存在一定量的氮气，气压表的读数为P1，冷却后，再次加入足量的碳酸钙时，温度保持600℃，压力表最大读数P2，则该平衡的平衡常数为。

（6）浙江省有许多石灰岩洞，如富阳的灵山洞、桐庐的瑶琳洞、兰溪的地下长河，它们的形式实际上就是碳酸钙的溶解过程。

有人认为，这些岩洞在对游人开放的过程中，会加速岩洞的扩大，请你用所学的知识加以解释。

（7）已知在常温下，下列物质的溶度积如下：

Ksp

Ksp

碳酸钙

8.7×10-9

氢氧化镁

1.2×10-11

氢氧化钙

1.3×10-6

碳酸镁

2.4×10-6

天然水中，存在许多杂质，如存在Ca2+、HCO3-、Mg2+等，煮沸这样的天然水时，可能会产生两种固体沉淀，这两种沉淀分别是、。

除去这两种沉淀（锅垢）可以食醋，请写出其中除去一种锅垢的离子方程式：

。

6．

（1）K=C（CO2）、KSp=C（CO32-）*C（Ca2+）（2分）

（2）吸热（1分）

（3）B、C、D（3分）

（4）无影响（1分）

（5）K=P2-P1（2分）

（6）游人的增加，增大了岩洞内二氧化碳浓度，促进了CaCO3（s）

Ca2+（aq）+CO32-（ag）不断往溶解方向移动，加快了碳酸钙的溶解，从而加速岩洞的扩大（2分）或者温度的升高对CaCO3（s）

Ca2+（aq）+CO32-（ag）的影响也可

（7）CaCO3、Mg（OH）2（2分）

（8）CaCO3+2CH3COOH=Ca2++2CH3COO-+H2O+CO2↑或Mg（OH）2+2CH3COOH=Mg2++2CH3COO-+2H2O↑（2分）

7．（15分）氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点。

（1）已知：

下列有关该反应的叙述正确的是

A．正反应活化能小于169.8kJ·mol-1

B．逆反应活化能一定小于169.8kJ·mol-1

C．正反应活化能不小于169.8kJ·mol-1

D．正反应活化能比逆反应活化能小于169.8kJ·mol-1

（2）H2S热分解制氢时，常向反应器中通入一定比例空气，使部分H2S燃烧，其目的是。

（3）H2O的热分解也可得到H2，高温下水分解体系中主要气体的体积分数与温度的关系，如图1所示。

在4000℃~5000℃时可能发生下列哪些反应（填写字母）。

（4）制取氢气的另一种方法是电解尿素[CO（NH2）2]的碱性溶液，装置示意图见图2（电解池中隔膜仅阻止气体通过，阴、阳极均为惰性电极）。

该电解装置中

电解排出液中的主要成分是

（写化学式）。

（5）已知下列物质的KSP：

5.6×10-12；Ca（OH）2；1.4×10-5。

氯碱工业中电解饱和食盐水也能得到氢气，电解所用的盐水需精制，去除有影响的Ca2+、Mg2+、NH+4、SO2—4[c（SO2—4）>c（Ca2+）]。

某精制流程如下：

①盐泥a除泥沙外，还含有的物质是。

②过程I中将NH+4转化为N2的离子方程式是。

③过程II中除去的离子有。

④经过程III处理，需求盐水c中剩余Na2SO3的含量小于5mg/L。

若盐水b中NaClO的含量是7.45mg/L，则处理10m3盐水b，至多添加10%Na2SO3溶液kg（溶液体积变化忽略不计）

7．（15分，第

（1）1分，其余每空2分）

（1）C

（2）为HR2RS热分解反应提供热量

（3）ABC（只写BC给1分，其它答案不给分）

（4）KR2RCOR3R或KR2RCOR3R和KOH（只答KOH不给分）

（5）①Mg（OH）R2R

②2NHR4RP+P+3ClR2R+8OHP-P

NR2R↑

+6ClP-P+8HR2RO

③SOR4RP2-P、CaP2+P④1.76

8．（15分）尿素[CO（NH2）2]是首个由无机物人工合成的有机物。

工业上合成尿素的反应如下：

。

回答下列问题：

（1）已知工业上合成尿素分两步进行，相关反应如下：

下列示意图中[a表示2NH3（g）+CO2（g），b表示NH3COONH4（s），c表示CO（NH2）2（l）+H2O（l）]，能正确表示尿素合成过程中能量变化曲线是（填序号）。

（2）某实验小组模拟工业上合成尿素的条件，在恒定温度下，将氨气和二氧化碳按2：

1的物质的量之比充入一体积为10L的密闭容器中（假设容器体积不变，生成物的体积忽略

不计），经20min达到平衡，各物质浓度的变化曲线如下图所示。

①在上述条件下，从反应开始至20min时，二氧化碳的平均反应速率为。

②为提高尿素的产率，下列可以采取的措施

有。

A．缩小反应容器的容积B．升高温度

C．平衡体系中及时分离出CO（NH2）2D．使用合适的催化剂

③该反应的平衡常数表达式K=；若升高体系的温度，容器中NH3的体积分数将（填“增加”、“减小”或“不变”）。

④若保持平衡的温度和压强不变，再向容器中充入3mol的氨气，则此时v正v逆（填“>”“=”或“<”），判断理由。

若保持平衡的温度和体积不变，25min时再向容器中充入2mol氨气和1mol二氧化碳，在40min

时重新达到平衡，请在上图中画出25~50min内氨气的浓度变化曲线。

9．二甲醚（DME）被誉为“21世纪的清洁燃料”。

由合成气制备二甲醚的主要原理如下：

①CO（g）+2H2（g）

CH3OH（g）△H1=－90.7kJ·mol-1

②2CH3OH（g）

CH3OCH3（g）+H2O（g）△H2=－23.5kJ·mol-1

③CO（g）+H2O（g）

CO2（g）+H2（g）△H3=－41.2kJ·mol-1

回答下列问题：

（1）则反应3H2（g）＋3CO（g）

CH3OCH3（g）＋CO2（g）的△H＝kJ·mol-1。

（2）下列措施中，能提高CH3OCH3产率的有。

A．使用过量的COB．升高温度C．增大压强

（3）反应③能提高CH3OCH3的产率，原因是。

（4）将合成气以n（H2）/n（CO）=2通入1L的反应器中，一定条件下发生反应：

4H2（g）+2CO（g）

CH3OCH3（g）+H2O（g）△H，其CO的平衡转化率随温度、压强变化关系如图1所示，下列说法正确的是。

A．△H<0

B．P1

C．若在P3和316℃时，起始时n（H2）/n（CO）=3，则达到平衡时，CO转化率小于50％[

（5）采用一种新型的催化剂（主要成分是Cu-Mn的合金），利用CO和H2制备二甲醚。

观察图2回答问题。

催化剂中n（Mn）/n（Cu）约为时最有利于二甲醚的合成。

（6）图3为绿色电源“二甲醚燃料电池”的工作原理示意图，a电极的电极反应式为。

图1图2图3

（7）甲醇液相脱水法制二甲醚的原理是：

CH3OH+H2SO4→CH3HSO4+H2O，

CH3HSO4+CH3OH→CH3OCH3+H2SO4。

与合成气制备二甲醚比较，该工艺的优点是反应温度低，转化率高，其缺点是。

9．

（1）-246.1

（2）AC

（3）消耗了反应②的H2O（g）有利于反应②正向进行，同时生成了H2

（4）A（5）2.0

（6）CH3OCH3-12e-+3H2O=2CO2↑+12H+

（7）H2SO4腐蚀设备或有硫酸废液产生

【解析】

试题分析：

（1）根据盖斯定律，通过①*2+②+③可得反应3H2（g）＋3CO（g）

CH3OCH3（g）＋CO2（g）的△H＝-246.1kJ·mol-1。

（2）根据改反应特点，下列措施中，A．使用过量的CO，相当于增大反应物浓度，平衡右移。

B．升高温度，平衡左移。

C．增大压强，平衡右移。

故能提高CH3OCH3产率的有AC。

（3）反应③能提高CH3OCH3的产率，原因是消耗了反应②的H2O（g）有利于反应②正向进行，同时生成了H2。

（4）两种反应物，当增加一种物应物的量浓度时必将会增大另一物质的转化率。

起始时n（H2）/n（CO）=3，比原来投入量比值为2时，氢气的浓度增大，故平衡时CO转化率要大于50％。

答案选A。

（5）观察图2可知催化剂中n（Mn）/n（Cu）约为2时，二甲醚的选择性最高。

（6）从图3中看出，a电极是氢离子离开的一极，应该是负极，失电子，二甲醚要在此极上失去电子变成二氧化碳，根据电苛守恒，电极反应式为CH3OCH3-12e-+3H2O=2CO2↑+12H+。

（7）甲醇液相脱水法制二甲醚的原理是：

CH3OH+H2SO4→CH3HSO4+H2O，CH3HSO4+CH3OH→CH3OCH3+H2SO4。

与合成气制备二甲醚比较，该工艺的优点是反应温度低，转化率高，其缺点是H2SO4腐蚀设备或有硫酸废液产生。

考点：

本题考查盖斯定律的运用，图像的分析处理，电极反应式的书写和化工原理的分析。

10．研究NO2、SO2、CO等大气污染气体的处理具有重要意义。

（1）利用反应：

6NO2＋8NH3

7N2＋12H2O可处理NO2。

当转移1.2mol电子时，消耗的NO2在标准状况下的体积是L。

（2）①已知：

2SO2（g）+O2（g）

2SO3（g）ΔH＝−196.6kJ·mol–1

2NO（g）+O2（g）

2NO2（g）ΔH＝−113.0kJ·mol–1

请写出NO2与SO2反应生成SO3（g）和NO的热化学方程式。

②一定条件下，将NO2与SO2以体积比1:

2置于密闭容器中发生上述反应，下列能说明反应达到平衡状态的是。

a．体系压强保持不变b．混合气体颜色保持不变

c．SO3和NO的体积比保持不变d．每消耗1molSO2的同时生成1molNO2

③测得上述反应平衡时NO2与SO2体积比为1:

6，则该反应的平衡常数K＝。

（3）汽车尾气中的一氧化碳可通过如下反应降低其浓度：

CO（g）+1/2O2（g）

CO2（g）。

已知某温度下，在两个恒容密闭容器中进行该反应，容器中各物质的起始浓度及正、逆反应速率关系如下表所示。

请用“＞”或“＜”或“＝”填写表中的空格。

容器编号

c（CO）／mol·L–1

c（O2）／mol·L–1

c（CO2）／mol·L–1

υ（正）和υ（逆）

大小比较

①

2.0×10–4

4.0×10–4

4.0×10–4

υ（正）＝υ（逆）

②

1.0×10–3

4.0×10–4

5.0×10–4

υ（正）υ（逆）

10．

（1）6.72L（2分）

（2）①NO2（g）＋SO2（g）

SO3（g）＋NO（g）△H＝－41.8kJ/mol（2分）②bd（2分）

③

（2分）（3）＞（2分）

【解析】

试题分析：

（1）根据方程式6NO2＋8NH3

7N2＋12H2O可知，NO2中氮元素的化合价从＋4价降低到0价，得到4个电子，所以当转移1.2mol电子时，消耗的NO2的物质的量是1.2mol÷4＝0.3mol，则在标准状况下的体积是0.3mol×22.4L/mol＝6.72L。

（2）①已知反应①2SO2（g）+O2（g）

2SO3（g）ΔH＝−196.6kJ·mol–1，②2NO（g）+O2（g）

2NO2（g）ΔH＝−113.0kJ·mol–1，则根据盖斯定律可知（①－②）÷2即得到反应NO2（g）＋SO2（g）

SO3（g）＋NO（g），所以该反应的反应热△H＝（−196.6kJ/mol＋113.0kJ/mol）÷2＝－41.8kJ/mol。

②在一定条件下，当可逆反应的正反应速率和逆反应速率相等时（但不为0），反应体系中各种物质的浓度或含量不再发生变化的状态，称为化学平衡状态，据此可以解答。

a、该反