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    15．温室效应和资源短缺等问题和如何降低大气中的CO2含量并加以开发利用引起了各国的普遍重视．目前工业上有一种方法是用CO2生产燃料甲醇．
    一定条件下发生反应：CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g），如图1表示该反应进行过程中能量（单位为kJ•mol-1）的变化．

    （1）关于该反应的下列说法中，正确的是C．
    A．△H＞0，△S＞0
    B．△H＞0，△S＜0
    C．△H＜0，△S＜0
    D．△H＜0，△S＞0
    （2）为探究反应原理，现进行如下实验：在体积为1L的密闭容器中，充入1mol CO2和3mol H2，测得CO2和CH3OH（g）的浓度随时间变化如图2所示．从反应开始到平衡，用氢气浓度变化表示的平均反应速率v（H2）0.225mol•L-1•min-1，CO2转化率为75%．相同温度下，某一时刻若该容器中含有1mol H2、1.2mol CO2、0.8mol CH3OH、1.5mol H2O，则此时反应所处的状态为向正反应方向进行中 （填“向正反应方向进行中”、“向逆反应方向进行中”或“平衡状态”），理由QC═1＜K=5.33．
    （3）在温度容积不变的条件下，能说明该反应已达平衡状态的是bd（填写序号字母）：
    a．n（CO2）：n（H2）：n（CH3OH）：n（H2O）=1：3：1：1
    b．容器内压强保持不变       c．容器内的密度保持不变
    d．H2的消耗速率与CH3OH的消耗速率之比为3：1
    （4）下列条件能使上述反应的反应速率增大，且平衡向正反应方向移动的是c（填写序号字母）．
    a．及时分离出CH3OH气体       
    b．适当升高温度
    c．保持容器的容积不变，再充入1mol CO2和3mol H2
    d．选择高效的催化剂．

    分析 （1）由图1可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，该反应为放热反应，由方程式可知，该反应正反应是气体的物质的量减小的反应，故正反应为熵减过程；
    （2）由图2可知，甲醇的浓度变化量为0.75mol/L，根据v=$\frac{△c}{△t}$计算v（CH3OH），再利用速率之比等于化学计量数之比计算v（H2）；根据图象计算出反应消耗二氧化碳的浓度，然后计算出二氧化碳的转化率；先计算浓度商、化学平衡常数，根据浓度商与化学平衡常数相对大小确定反应方向；
    （3）可逆反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，反应体系中各物质的物质的量、物质的量浓度、百分含量以及由此引起的一系列物理量不变；
    （4）反应速率增大，且平衡向正反应方向移动，改变的条件可能是增大反应物浓度、增大压强．

    解答 解：（1）由图1可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，该反应为放热反应，即△H＜0，由方程式可知，该反应正反应是气体的物质的量减小的反应，故正反应为熵减过程，即△S＜0，选C；
    （2）由图2可知，10min达平衡时甲醇的浓度变化量为0.75mol/L，所以v（CH3OH）=$\frac{0.75mol/L}{10min}$=0.075mol/（L•min），速率之比等于化学计量数之比，所以v（H2）=3v（CH3OH）=3×0.075mol/（L•min）=0.225mol/（L•min）；
    平衡时二氧化碳的浓度为0.25mol/L，反应开始时二氧化碳的浓度为1mol/L，则二氧化碳的转化率为：$\frac{1mol/L-0.25mol/L}{1mol/L}$×100%=75%；
    平衡时c（CH3OH）=c（H2O）=0.75mol/L，c（CO2）=0.25mol/L，反应消耗二氧化碳浓度为0.75mol/L，则反应消耗氢气浓度为0.75mol/L×3=2.25mol/L，则达到平衡时氢气浓度为：c（H2）=3mol/L-2.25mol/L=0.75mol/L，所以该温度下该反应的平衡常数K=$\frac{0.75×0.75}{0.25×0.7{5}^{3}}$=$\frac{16}{3}$，
    某一时刻若该容器中含有1mol H2、1.2mol CO2、0.8mol CH3OH、1.5mol H2O，这几种物质的物质的量浓度分别是1mol/L、1.2mol/L、0.8mol/L、1.5mol/L，浓度商=$\frac{0.8×1.5}{{1}^{3}×1.2}$=1＜$\frac{16}{3}$，平衡正向移动，
    故答案为：0.225 mol•L-1•min-1；75%；向正反应方向进行中；QC═1＜K=5.33；
    （3）a．n（CO2）：n（H2）：n（CH3OH）：n（H2O）=1：3：1：1时，该反应不一定达到平衡状态，
    与反应初始浓度及转化率有关，故错误；
    b．反应前后容器内压强减小，当容器内压强保持不变时，正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故正确；      
    c．无论反应是否达到平衡状态，容器内的密度始终保持不变，不能据此判断平衡状态，故错误；
    d．H2的消耗速率与CH3OH的消耗速率之比为3：1时，正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故正确；
    故选bd；
    （4）a．及时分离出CH3OH气体，平衡正向移动，但反应速率减小，故错误；   
    b．适当升高温度，平衡逆向移动，故错误；
    c．保持容器的容积不变，再充入1mol CO2和3mol H2，反应物浓度增大平衡正向移动，反应速率加快，故正确；
    d．选择高效的催化剂，平衡不移动，故错误；
    故选c．

    点评 本题考查了化学平衡时的计算，题目难度中等，明确化学平衡及其影响为解答关键，注意掌握化学平衡常数的概念及表达式，试题培养了学生的分析能力及化学计算能力．

    练习册系列答案
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    B．氢氧化钡溶液与稀H2SO4 反应：H++SO42-+Ba2++OH-=H2O+BaSO4↓
    C．纯碱与醋酸溶液反应：CO32-+2H+=H2O+CO2↑
    D．氧化铜溶于稀硫酸：CuO+2H+=Cu2++H2O

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    17．下列物质在水中的电离方程式书写正确的是（　　）
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    科目：高中化学 来源： 题型：解答题

    3．CaCO3是一种难溶物质，其Ksp=2.8×10-9，先将等体积的Na2CO3溶液与CaCl2溶液混合，若Na2CO3溶液的浓度为2×10-4mol•L-1，则生成CaCO3沉淀所需CaCl2溶液的最小浓度为多少？（写出计算过程）

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    科目：高中化学 来源： 题型：填空题

    10．工业上由CO2和NH3合成尿素（2NH3+CO2═CO（NH2）2+H2O ）．
    （1）当$\frac{n（N{H}_{3}）}{n（C{O}_{2}）}$=2，CO2的转化率随时间的变化关系如图1所示．则NH3的平衡转化率为40%．
    （2）用如图2所示装置电解尿素和KOH的混合液制取氢气时，a、b均为惰性电极，隔膜仅仅起阻止气体通过的作用，写出a电极的电极反应式CO（NH2）2-6e-+8OH-=CO32-+N2↑+4H2O．若电解过程中发生了6mol电子的转移，则消耗尿素60g，得到标准状况下的氢气67.2L．

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    科目：高中化学 来源： 题型：填空题

    20．“Cl化学”是指以碳单质或分子中含1个碳原子的物质（如CO、CO2、CH4、CH3OH等）为原料合成工业产品的化学工艺，对开发新能源和控制环境污染有重要意义
    （1）一定温度下，在两个容积均为2L的密闭容器中，分别发生反应：CO2 （g）+3H2（g）?CH3OH g）+H2O（g）△H=-49.0kJ/mol．相关数据如下：
    容器甲乙
    反应物投入量1mol CO2（g）和3mol H2（g）1mol CH3OH（g）和1mol H2O（g）
    平衡时c（CH3OH）c1c2
    平衡时能量变化放出29.4kJ吸收 a kJ
    请回答：①c1=c2（填“＞”、“＜”或“=”）；a=19.6．
    ②若甲中反应10s时达到平衡，则用CO2来表示甲中反应从开始到平衡过程中的平均反应速率是0.03mol/（L•S）
    （2）压强为p1时，向体积为1L的密闭容器中充入b mol CO 和2b mol H2，发生反应CO （g）+2H2（g）?CH3OH（g）．平衡时CO的转化率与温度、压强的关系如图1所示．请回答：①该反应属于放（填“吸”或“放”）热反应；p1 ＜p2（填“＞”、“＜”或“=”）
    ②100℃时，该反应的平衡常数K=$\frac{1}{{b}^{2}}$（用含b的代数式表示）．
    （3）一定条件下，治理汽车尾气的反应是2NO（g）+2CO（g）?2CO2（g）+N2（g）△H＜0．在恒温恒容的密闭容器中通入n（NO）：n（CO）=1：2的混合气体，发生上述反应．下列图象正确且能说明反应在进行到t1时刻一定达到平衡状态的是cd（选填字母）．

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    科目：高中化学 来源： 题型：解答题

    7．氨气是化学工业上应用非常广泛的物质．侯氏制碱法的第一步反应是向饱和氨化盐水中通入二氧化碳．现在45℃时，取117g食盐配制成饱和溶液，向其中通入适量氨气后，再向其中通入二氧化碳，使反应进行完全．试计算并回答下列问题（计算结果取三位有效数字）（有关物质的溶解度数据如表，单位：g/100g水）．
    1NaClNaHCO3NH4Cl
    10℃35.88.1533.0
    45℃37.014.050.0
    （1）117g食盐理论上可以制取纯碱106g；45℃反应完毕后，有晶体析出；溶液中剩余水280g，析出晶体的质量129g；过滤除去析出的晶体后再降温至10℃，又有晶体析出，则所析出晶体的质量共30.8克．
    工业制硝酸也是氨气重要用途之一，反应如下：
    4NH3+5O2→4NO+6H2O       2NO+O2→2NO2      3NO2+H2O→2HNO3+NO
    设空气中氧气的体积分数为0.20，氮气的体积分数为0.80．
    （2）a mol NO完全转化为HNO3理论上需要氧气0.75amol；为使NH3恰好完全氧化为NO，氨-空气混合气体中氨的体积分数（用小数表示）为0.14．
    （3）20.0mol NH3用空气氧化，产生混合物的组成为：NO 18.0mol、O2 12.0mol、N2 150.0mol和一定量硝酸，以及其他成分（高温下NO与O2不化合）．计算氨转化为HNO3的转化率．
    （写出简要计算过程）

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    科目：高中化学 来源： 题型：实验题

    4．甲烷作为一种新能源在化学领域应用广泛，请回答下列问题：
    （1）高炉冶铁过程中，甲烷在催化反应室中产生水煤气（CO和H2）还原氧化铁，有关反应为：
    CH4（g）+CO2（g）═2CO（g）+2H2（g）△H=260kJ•mol-1
    已知：2CO（g）+O2（g）═2CO2（g）△H=-566kJ•mol-1
    则CH4与O2反应生成CO和H2的热化学方程式为：2CH4（g）+O2（g）═2CO（g）+4H2（g）△H=-46 kJ/mol．
    （2）如图所示，装置Ⅰ为甲烷燃料电池（电解质溶液为KOH溶液），通过装置Ⅱ实现铁棒上镀铜．

    ①b处电极上发生的电极反应式：O2+2H2O+4e-=4OH-；
    ②电镀结束后，装置Ⅰ中KOH溶液的浓度变小（填写“变大”“变小”或“不变”），装置Ⅱ中Cu电极上发生的电极反应式：Cu-2e-=Cu2+．
    ③在此过程中若完全反应，装置Ⅱ中阴极质量变化12.8g，则装置Ⅰ中理论上消耗甲烷1.12L（标准状况下）．

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    科目：高中化学 来源： 题型：选择题

    5．已知某氢氧化物M（OH）2的溶度积常数为3.2×10-17，则M（OH）2在水中的溶解度为（　　）
    A．2.0×10-6mol/LB．3.2×10-6mol/LC．2.0×10-9mol/LD．3.2×10-9mol/L

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