高中化学计算题

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：
4 Na（g）+ 3CO₂（g）2 Na₂CO₃（l）+ 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1680℃，若反应时间为10min, 金属钠的物质的量减少了0.20mol，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，理由是                                            。
（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（l）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                 。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〗
     

I．高炉炼铁是冶炼铁的主要方法，发生的主要反应为：
Fe₂O₃(s) + 3CO(g)2Fe(s)+3CO₂(g)             △H
（1）已知：①Fe₂O₃(s) + 3C(石墨)="2Fe(s)" + 3CO(g)   △H₁
②C(石墨）+ CO₂(g) = 2CO(g)  △H₂
则△H___________________(用含△H₁ 、△H₂的代数式表示)。
（2）高炉炼铁反应的平衡常数表达式K=____________________________。
（3）在某温度时，该反应的平衡常数K=64，在2L恒容密闭容器甲和乙中，分别按下表所示加入物质，反应经过一段时间后达到平衡。

	Fe2O3	CO	Fe	CO2
甲/mol	1.0	1.0	1.0	1.0
乙/mol	1.0	1.5	1.0	1.0

 
①甲容器中CO的平衡转化率为_______________________。
②下列说法正确的是____________________(填编号）。
A．若容器压强恒定，反应达到平衡状态
B．若容器内气体密度恒定，反应达到平衡状态
C．甲容器中CO的平衡转化率大于乙的
D．增加Fe₂O₃就能提高CO的转化率
II．纳米MgO可用尿素与氯化镁合成。某小组研究该反应在温度为378～398K时的反应时间、反应物配比等因素对其产率的影响。请完成以下实验设计表：

编号	温度/K	反应时间/h	反应物物质的量配比	实验目的
①	378	4	3∶1	实验②和④探究________ ______________________ 实验②和__________探究 反应时间对产率的影响。
②	378	4	4∶1
③	378	3	_______
④	398	4	4∶1

 
下图为温度对纳米MgO产率（曲线a）和粒径(曲线b)的影响，请归纳出温度对纳米MgO制备的影响规律（写出一条）：                                                                           
___________________________________________。

I．甲醇是一种优质燃料，可制作燃料电池。工业上可用下列两种反应制备甲醇：
已知：CO(g) + 2H₂(g)  CH₃OH(g)  ΔH₁
CO₂(g) ＋ 3H₂(g)  CH₃OH(g)  +  H₂O(g)   ΔH₂   
2H₂(g)+ O₂(g)=2H₂O(g)   ΔH₃
则2CO(g)＋O₂(g)=2CO₂(g) 的反应热ΔH=____ ___（用ΔH₁、ΔH₂、ΔH₃表示）。
II．工业上可利用“甲烷蒸气转化法生产氢气”，反应为：CH₄(g)+H₂O(g)CO(g)+3H₂(g)。
已知温度、压强和水碳比[n(H₂O)/ n(CH₄)]对甲烷平衡含量的影响如下图：

图1（水碳比为3）                        图2（800℃）
（1）温度对该反应的反应速率和平衡移动的影响是                            。
（2）其他条件不变，请在图2中画出压强为2 MPa时，CH₄平衡含量与水碳比之间关系曲线。（只要求画出大致的变化曲线）
（3）已知：在700℃，1MPa时，1mol CH₄与1mol H₂O在1L的密闭容器中反应，6分钟达到平衡，此时CH₄的转化率为80%，求这6分钟H₂的平均反应速率和该温度下反应的平衡常数是多少？（写出计算过程，结果保留小数点后一位数字。） 
III．某实验小组设计如图a所示的电池装置，正极的电极反应式为____                     ____。

I．（1）在一密闭的2L的容器里充入8mol SO₂和4mol ¹⁸O₂，在一定条件下开始反应：2SO₂（g）+O₂（g）2SO₃（g），2min末测得容器中有7.2mol SO₂。试回答：
① 反应后¹⁸O原子存在于哪些物质中　　　　　　　　　　　　　　　　　；
② 2min末SO₃的浓度________________________；
③ 用O₂的浓度变化表示该时间段内的化学反应速率_______________________。
II．某化学反应2A (g)B(g)+D(g)在3种不同条件下进行，B和D的起始浓度为0，反应物A的浓度（mol/L）随反应时间（min）的变化情况如下表：

实验序号	时间 浓度 温度	0	10	20	30	40	50	60
1	800℃	1.0	0.80	0.67	0.57	0.50	0.50	0.50
2	800℃	c2	0.92	0.75	0.63	0.60	0.60	0.60
3	820℃	1.0	0.40	0.25	0.20	0.20	0.20	0.20

 
根据上述数据，完成下列填空：
(1) 实验1达到平衡的时间是__________min，c₂_____1.0 min·L^-1(填“＜”“＞”或“＝”)。
(2)实验3比实验1的反应速率_________(填“快”或“慢”)，原因是___________________________________________________________________________。
(3) 如果2A (g)B(g)+D(g)是一个吸热反应，那么实验3与实验1相比，在相同体积时___________吸收的热量多，理由是___________________________________________。

目前工业合成氨的原理是：N₂(g)+3H₂(g)2NH₃(g)  △H=－93.0kJ /mol；另据报道，一定条件下：2N₂(g)+6H₂O(l)4NH₃(g)+3O₂(g)  △H=" +1530.0kJ" /mol。
（1）氢气的燃烧热△H=_______________kJ/mol。
（2）在恒温恒压装置中进行工业合成氨反应，下列说法正确的是      。

A．气体体积不再变化，则已平衡

B．气体密度不再变化，尚未平衡

C．平衡后，往装置中通入一定量Ar，压强不变，平衡不移动

D．平衡后，压缩装置，生成更多NH3

（3）在恒温恒容装置中进行合成氨反应，各组分浓度-时间图像如下。

① 表示N₂浓度变化的曲线是        。
② 前25 min 内，用H₂浓度变化表示的化学反应速率是                。
③ 在25 min末刚好平衡，则平衡常数K =           。
（4）在第25 min 末，保持其它条件不变，升高温度，在第35 min末再次平衡。平衡移动过程中H₂浓度变化了1.5 mol·L^－1，在图中画出第25 min ～ 40 min NH₃浓度变化曲线。
（5）已知常温下，NH₄⁺ 的水解常数为1.0×10^－9，则0.1mol/L NH₄Cl溶液pH=           。（忽略NH₄⁺水解对NH₄⁺浓度的影响）

锶(Sr)为第五周期第II A族元素。高纯六水氯化锶晶体(SrCl₂·6H₂O)具有很高的经济价值，用工业碳酸锶粉末(含少量钡、铁的化合物等杂质)制备高纯六水氯化锶晶体的过程如下图所示。

已知：SrCl₂·6H₂O 晶体在61℃时开始失去结晶水，100℃时失去全部结晶水。请回答：
（1）操作①加快反应速率的措施有                             (任写一种方法)。碳酸锶与盐酸反应的离子方程式为                                    。
（2）加入少量30% H₂O₂溶液的发生反应的离子方程式为                         。
（3）步骤③中调节溶液pH至8—10，宜选用的试剂为_______(填序号)：
A．氨水         B．氢氧化钠        C． 氢氧化锶粉末         D．碳酸钠晶体
所得滤渣的主要成分是Fe(OH)₃和                      (填化学式)。
（4）工业上用热风吹干六水氯化锶，选择的适宜温度范围是                。
A．50~60℃      B．70~80℃       C．80~100℃      D．100℃以上 
（5）若滤液中Ba²⁺ 浓度为1×10^－5mol/L，依下表数据推算出滤液中Sr²⁺物质的量浓度不大于                     mol/L。

	SrSO4	BaSO4	Sr(OH)2
Ksp	3.3×10^—7	1.1×10^—10	3.2×10^—4

 

合成氨然后再生产尿素是最重要的化工生产。
I．在3个2 L的密闭容器中，在相同的温度下、使用相同的催化剂分别进行反应：
3H₂(g) + N₂(g)2NH₃(g)，按不同方式投入反应物，保持恒温、恒容，测得反应达到平衡时有关数据如下：

容器	甲	乙	丙
反应物投入量	3 mol H2、2 mol N2	6 mol H2、4mol N2	2 mol NH3
达到平衡的时间/min		5	8
平衡时N2的浓度/mol·L^－1	c1	1.5
NH3的体积分数	ω1		ω3
混合气体密度/g·L^－^1	ρ1	ρ2

 
（1）容器乙中反应从开始到达平衡的反应速率为v(H₂)=___________。
（2）在该温度下甲容器中反应的平衡常数K=                             (用含c₁的代数式表示)。
（3）分析上表数据，下列关系正确的是________（填序号）：
a．2c₁ > 1.5         b．2ρ₁ = ρ₂       c．ω₃ = ω₁ 
II．工业上用氨气合成尿素（H₂NCONH₂）的反应在进行时分为如下两步：
第一步：2NH₃(l)＋CO₂(g) H₂NCOONH₄ (l)  (氨基甲酸铵)  △H1
第二步：H₂NCOONH₄(l)H₂O(l)＋H₂NCONH₂(l)              △H2   
（4）某实验小组模拟工业上合成尿素的条件，在一体积为0.5 L密闭容器中投入4 mol氨和1mol二氧化碳，实验测得反应中各组分随时间的变化如左下图I所示：

①已知总反应的快慢由慢的一步决定，则合成尿素总反应的快慢由第     步反应决定。
②第二步反应的平衡常数K随温度T的变化如右上图II所示，则△H2             0；③若第一步反应升温时氨气浓度增大，请在图II中画出第一步反应K₁随温度T变化曲线，并作出必要的标注。
（5）氨和尿素溶液都可以吸收硝工业尾气中的NO、NO₂，将其转化为N₂。
①尿素与NO、NO₂三者等物质的量反应为：CO(NH₂)₂+NO+NO₂ =CO₂+2N₂+2H₂O
该反应中的氧化剂为                    （写化学式）。
②已知：N₂(g)+O₂(g)= 2NO(g)   △H ="a" kJ·mol^－1
N₂(g)+3H₂(g)= 2NH₃(g) △H₂="bkJ·" kJ·mol^－1
2H₂(g)+O₂(g)= 2H₂O(g) △H=" c" kJ·mol^－1
则4NH₃(g) +4NO(g) +O₂(g)= 4N₂(g)+6H₂O(g) △H=              。
③尿素燃料电池结构如下图所示。其工作时负极电极反应式可表示为                       。

（1）N₂(g)+3H₂(g)2NH₃(g) △H=－94.4kJ·mol^－1。恒容时，体系中各物质浓度随时间变化的曲线如图示。

①在1L容器中发生反应，前20min内，v(NH₃)=         ，放出的热量为        ；
②25min时采取的措施是                                     ；
③时段III条件下，反应的平衡常数表达式为                （用具体数据表示）。
（2）电厂烟气脱氮的主反应①：4NH₃(g)+6NO(g)5N₂(g)+6H₂O(g)   △H<0，副反应②：2NH₃(g)+8NO(g)5N₂O(g)+3H₂O(g) △H＞0。平衡混合气中N₂与N₂O含量与温度的关系如右图。请回答：在400K～600K时，平衡混合气中N₂含量随温度的变化规律是                                                          ，导致这种规律的原因是                                                 （任答合理的一条原因）。

（3）直接供氨式燃料电池是以NaOH溶液为电解质的。电池反应为：4NH₃+3O₂=2N₂+6H₂O，则负极电极反应式为                                   。

氢是一种理想的绿色清洁能源，氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点。利用FeO/Fe₃O₄循环制氢，已知：
H₂O(g)+3FeO(s)Fe₃O₄(s)+4H₂(g)  △H=akJ/mol （I）
2Fe₃O₄(s)6FeO(s)+O₂(g)   △H=bkJ/mol  （II）
下列坐标图分别表示FeO的转化率（图-1 )和一定温度时，H₂出生成速率[细颗粒(直径0.25 mm)，粗颗粒(直径3 mm)](图-2)。

（1）反应：2H₂O(g)=2H₂(g)+O₂(g)  △H=          (用含a、b代数式表示)；
（2）上述反应b＞0，要使该制氢方案有实际意义，从能源利用及成本的角度考虑，实现反应II可采用的方案是：                                           ；
（3）900°C时，在两个体积均为2.0L密闭容器中分别投人0.60molFeO和0.20mol H₂O(g)甲容器用细颗粒FeO、乙容器用粗颗粒FeO。
①用细颗粒FeO和粗颗粒FeO时，H₂生成速率不同的原因是：               ；
②细颗粒FeO时H₂O(g)的转化率比用粗颗粒FeO时H₂O(g)的转化率           （填“大”或“小”或“相等”）；
③求此温度下该反应的平衡常数K（写出计箅过程，保留两位有效数字）。
（4）在下列坐标图3中画出在1000°C、用细颗粒FeO时，H₂O(g)转化率随时间变化示意图（进行相应的标注）。

乙醇汽油是被广泛使用的新型清洁燃料，工业生产乙醇的一种反应原理为：
2CO(g) + 4H₂(g)CH₃CH₂OH(g) + H₂O(g) △H =" —256.1" kJ·mol^－1
已知：CO(g) + H₂O(g)CO₂(g)+H₂(g)   △H=" —41.2" kJ·mol^－1
（1）以CO₂(g)与H₂(g)为原料也可合成乙醇，其热化学方程式如下：
2CO₂(g) +6H₂(g)CH₃CH₂OH(g) +3H₂O(g)  △H =          。
（2）汽车使用乙醇汽油并不能减少NO_x的排放，这使NO_x的有效消除成为环保领域的重要课题。
①某研究小组在实验室以Ag– ZSM– 5为催化剂，测得NO转化为N₂的转化率随温度变化情况如下图。若不使用CO，温度超过800℃，发现NO的转化率降低，其可能的原因为        ；在n(NO)/n(C O)=1的条件下，应控制的最佳温度在     左右。

②用活性炭还原法处理氮氧化物。有关反应为：C (s) +2NO₂(g) N₂ (g) + CO₂ (g)。某研究小组向某密闭容器中加人足量的活性炭和NO，恒温( T₁℃)条件下反应，反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下：

浓度/mol∙L^－^1 时间/min	NO	N2	CO2
0	1.00	0	0
20	0.40	0.30	0.30
30	0.40	0.30	0.30
40	0.32	0.34	0.17
50	0.32	0.34	0.17

 
I．根据表中数据，求反应开始至20min以v(NO)表示的反应速率为          (保留两位有效数字)，T₁℃时该反应的平衡常数为          (保留两位有效数字)。
II．30min后，改变某一条件，反应重新达到平衡，则改变的条件可能是           。下图表示CO₂的逆反应速率[v_逆(CO₂)]随反应时间的变化关系图。请在图中画出在30min改变上述条件时，在40min时刻再次达到平衡的变化曲线。

甲醇是一种可再生能源，具有开发和应用的广阔前景。工业上一般以CO和H₂为原料合成甲醇，该反应的热化学方程式为：CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g)  △H₁=－116 kJ·mol^－1
（1）下列有关上述反应的说法正确的是________。
a．恒温、恒容条件下，容器内的压强不发生变化则可逆反应达到平衡
b．一定条件下，H₂的消耗速率是CO的消耗速率的2倍时可逆反应达到平衡
c．保持容器体积不变，升高温度可提高CO的转化率
d．使用合适的催化剂能缩短达到平衡的时间并提高CH₃OH的产量
（2）在容积为1L的恒容容器中，分别研究在230℃、250℃、270℃三种温度下合成甲醇的规律。右图是上述三种温度下不同的H₂和CO的起始组成比（起始时CO的物质的量均为1mol）与CO平衡转化率的关系。

①在上述三种温度中，曲线Z对应的温度是          。
②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）。
③在答题卡相应位置上画出：上述反应达到平衡后，减小体系压强至达到新的平衡过程中，正逆反应速率与时间的变化关系图并标注。

（3）已知：CO(g)+O₂(g)=CO₂(g) △H₂=－283 kJ·mol^－1
H₂(g)+O₂(g)=H₂O(g) △H₃=－242 kJ·mol^－1
则表示1mol气态甲醇完全燃烧生成CO ₂和水蒸气时的热化学方程式为            。

甲烷和氨在国民经济中占有重要地位。
（1）制备合成氨原料气H₂，可用甲烷蒸汽转化法，主要转化反应如下：
CH₄(g) + H₂O(g)  CO(g) + 3H₂(g)   ΔH =" +206.2" kJ/mol
CH₄(g) + 2H₂O(g)  CO₂(g) +4H₂(g)  ΔH = +165.0kJ/mol
上述反应所得原料气中的CO能使氨合成催化剂中毒，必须除去。工业上常采用催化剂存在下CO与水蒸气反应生成易除去的CO₂，同时又可制得等体积的氢气的方法。此反应称为一氧化碳变换反应，该反应的热化学方程式是                 。
（2）工业生产尿素的原理是以NH₃和CO₂为原料合成尿素[CO(NH₂)₂]，反应的化学方程式为：2NH₃ (g)+ CO₂ (g) CO(NH₂)₂ (l) + H₂O (l)，该反应的平衡常数和温度关系如下：

T / ℃	165	175	185	195
K	111.9	74.1	50.6	34.8

 
① 反应热ΔH（填“＞”、“＜”或“＝”）_______0。
② 在一定温度和压强下，若原料气中的NH₃和CO₂的物质的量之比（氨碳比），下图是氨碳比（x）与CO₂平衡转化率（α）的关系。求图中的B点处，NH₃的平衡转化率。

（3）已知甲烷燃料电池的工作原理如下图所示。该电池工作时，a口放出的物质为_________，该电池正极的电极反应式为：____          ，工作一段时间后，当3.2g甲烷完全反应生成CO₂时，有         mol 电子发生转移。

工业上“固定”和利用CO₂能有效地减轻“温室’效应。有一种用CO₂生产甲醇燃料的方法：CO₂(g)＋3H₂(g)CH₃OH(g)＋H₂O(g) ΔH =－49.0 kJ·mol^－1
（1）在相同温度和容积不变时，能说明该反应已达平衡状态的是　   

A．n(CO2)∶n(H2)∶n(CH3OH)∶n(H2O)＝1∶3∶1∶1

B．容器内压强保持不变

C．H2的消耗速率与CH3OH的消耗速率之比为3∶1

D．容器内的密度保持不变

（2）一定温度时将6 mol CO₂和8 mol H₂充入2L的密闭容器中，测得H₂的物质的量随时间变化如图所示(实线)。图中数据a(1，6)代表的意思是：在1 min时H₂的物质的量是6 mol。

① a点正反应速率　　逆反应速率(填“大于”、“等于”或“小于”)。
② 仅改变某一实验条件时，测得H₂的物质的量随时间变化如图中虚线所示，曲线Ⅰ对应的实验条件改变是　      ，曲线Ⅱ对应的实验条件改变是　  　 　。
③ 在题给图中绘出加入催化剂对应的曲线。
④ 结合图给实线的数据，计算该温度时反应的化学平衡常数。（写出计算过程）
（3）甲醇可用以制燃料电池，常用KOH作电解质溶液，负极的电极反应式为：       。

除去杂质后的水煤气主要含H₂、CO，是理想的合成甲醇的原料气。
（1）生产水煤气过程中有以下反应：①C(s)+CO₂₍g)2CO(g)  △H₁；
②CO(g)+H₂O(g)H₂(g)+CO₂(g)  △H₂；③C(s)+H₂O(g)CO(g)+H₂(g)  △H₃；
上述反应△H₃与△H₁、△H₂之间的关系为                       。
（2）将CH₄转化成CO，工业上常采用催化转化技术，其反应原理为：2CH₄(g)＋3O₂(g)4CO(g)＋4H₂O(g)   △H=－1038kJ/mol。工业上要选择合适的催化剂，分别对X、Y、Z三种催化剂进行如下实验（其他条件相同）：
①X在750℃时催化效率最高，能使正反应速率加快约3×10⁵倍；
②Y在600℃时催化效率最高，能使正反应速率加快约3×10⁵倍；
③Z在440℃时催化效率最高，能使逆反应速率加快约1×10⁶倍；
根据上述信息，你认为在生产中应该选择的适宜催化剂是      （填“X”或“Y”或“Z”），选择的理由是                                                      ；
（3）请在答题卡中，画出（2）中反应在有催化剂与无催化剂两种情况下反应过程中体系能量变化示意图，并进行必要标注。
（4）合成气合成甲醇的主要反应是：2H₂(g)+CO(g)CH₃OH(g) △H=－90.8kJ·mol^－1，T℃下此反应的平衡常数为160。
此温度下，在密闭容器中开始只加入CO、H₂，反应10min后测得各组分的浓度如下：

物质	H2	CO	CH3OH
浓度/（mol·L^－1）	0.20	0.10	0.40

 
①该时间段内平均反应速率v(H₂)=                       。
②比较此时正、逆反应速率的大小：v(正)      v (逆)（填“＞”、“＜”或“＝”）
（5）生产过程中，合成气要进行循环，其目的是                                 。

我国是个钢铁大国，钢铁产量为世界第一，高炉炼铁是最为普遍的炼铁方法。高炉内可能发生的反应：
C（s）+O₂(g)=CO₂(g)              ΔH₁=-393.5kJ/mol         ①
C（s）+ CO₂(g) 2CO(g)       ΔH₂="+172.5" kJ/mol      ②
4CO(g)+Fe₃O₄(s)=4CO₂(g)+3Fe(s)   ΔH₃="-13.7" kJ/mol          ③
请回答下列问题：
（1）  计算3 Fe(s)+2 O₂(g)= Fe₃O₄(s)的ΔH=__________________________。
（2）  800℃时，C（s）+ CO₂(g) 2CO(g)的平衡常数K＝1.64，相同条件下测得高炉内c(CO)=0.2mol/L、c(CO₂)=0.05mol/L，此时反应向_______(填“正”或“逆”)方向进行。
（3）  某种矿石中铁元素以氧化物Fe_mO_n形式存在，现进行如下实验：将少量铁矿石样品粉碎，称取25.0g样品于烧杯中，加入稀硫酸充分溶解，并不断加热、搅拌，滤去不溶物。向所得滤液中加入10.0g铜粉充分反应后过滤、洗涤、干燥得剩余固体3.6 g。剩下滤液用浓度为2 mol/L的酸性KMnO₄滴定，至终点时消耗KMnO₄溶液体积25.0 mL。
提示：2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺    8H⁺+MnO₄^-+5Fe²⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O
计算：①该铁矿石中铁元素的质量分数。
②计算氧化物Fe_mO_n的化学式（ m、n为正整数）。