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    16．用甲烷和二氧化碳可以制备化工原料．
    （1）一定温度下，向容积恒为2L的密闭容器中通入3mol CO2，3mol CH4，发生如下反应：
    CO2（g）+CH4（g）?2CO（g）+2H2（g）
    反应在2min末达到平衡状态，此时测得CO2和CO的体积分数相等．清回答下列问题：
    ①2min内，用H2来表示的反应速率v（H2）=0.5mol/（L•min）；
    ②此温度下该反应的平衡常数K=1；
    ③下列叙述可以作为该反应达到平衡状态的标志的是BC；（填选项字母）
    A．v正（CH4）=v逆（H2）
    B．容器内压强保持恒定不变
    C．反应中断裂2mol C-H键同时消耗1mol H2
    D．容器内混合气体的密度保持恒定不变
    ④已知：
    物质H2COCH4CH3COOH
    燃烧热（kJ/mol）286283890874
    则反应CO2（g）+CH4（g）?2CO（g）+2H2（g）△H=248kJ/mol．
    ⑤为提高CH4的转化率，可以采取的措施是减小反应压强、增大CO2的浓度．（写两点）
    （2）在催化作用下，甲烷和二氧化碳还可以直接转化成乙酸．
    ①在不同温度下乙酸的生成速率如图所示：
    在250-400℃范围内，乙酸的生成速率随温度变化的原因是温度超过250℃时，催化剂的催化效率降低．
    ②250℃与400℃时乙酸的生成速率相近，清分析判断实际生产选择的最佳温度是250℃．

    分析 结合化学平衡三段式列式计算，一定温度下，向容积恒定为2L的密闭容器中通入3mol CO2、3mol CH4，发生如下反应：CO2（g）+CH4（g）?2CO（g）+2H2（g），反应在2min末达到平衡状态，此时测得CO2和CO的体积分数相等，设反应达到平衡状态消耗二氧化碳浓度为x，
    CO2（g）+CH4（g）?2CO（g）+2H2（g）
    起始量（mol/L） 1.5 1.5 0 0
    变化量（mol/L） x x 2x 2x
    平衡量（mol/L）1.5-x 1.5-x 2x 2x
    此时测得CO2和 CO的体积分数相等，浓度相同，则1.5-x=2x
    x=0.5mol/L
    （1）①氢气反应速率V=$\frac{△c}{△t}$；
    ②平衡常数等于配合状态下生成物平衡浓度幂次方乘积除以反应物平衡浓度幂次方乘积，结合化学平衡三段式列式计算平衡浓度；
    ③根据化学平衡状态的特征解答，当反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度、百分含量不变，以及由此衍生的一些量也不发生变化，解题时要注意，选择判断的物理量，随着反应的进行发生变化，当该物理量由变化到定值时，说明可逆反应到达平衡状态．
    ④依据燃烧热概念书写三种气体的燃烧热的热化学方程式，依据盖斯定律计算得到所需热化学方程式得到反应焓变；
    ⑤根据外界条件对化学平衡的影响，平衡正向移动，反应物甲烷转化率增大；
    （2）①根据温度对催化剂活性的影响；
    ②从综合经济效益考虑，是因为250℃时，催化剂的催化效果最好，提高温度耗费较高的能量，并且低温条件有利于平衡向着正反应方向移动．

    解答 解：结合化学平衡三段式列式计算，一定温度下，向容积恒定为2L的密闭容器中通入3mol CO2、3mol CH4，发生如下反应：CO2（g）+CH4（g）?2CO（g）+2H2（g），反应在2min末达到平衡状态，此时测得CO2和CO的体积分数相等，设反应达到平衡状态消耗二氧化碳浓度为x，
                 CO2（g）+CH4（g）?2CO（g）+2H2（g）
    起始量（mol/L） 1.5    1.5      0        0
    变化量（mol/L） x       x         2x         2x
    平衡量（mol/L）1.5-x  1.5-x      2x          2x
    此时测得CO2和 CO的体积分数相等，浓度相同，则1.5-x=2x，解得x=0.5mol/L
    （1）①2min内，用H2来表示的反应速率v（H2）=$\frac{2×0.5mol/L}{2min}$=0.5mol/L•min，故答案为：0.5mol/L•min；
    ②平衡常数K=$\frac{{c}^{2}（CO）×{c}^{2}（{H}_{2}）}{c（C{O}_{2}）×c（C{H}_{4}）}=\frac{（2×0.5）^{2}×（2×0.5）^{2}}{（1.5-0.5）×（1.5-0.5）}$=1，故答案为：1；
    ③CO2（g）+CH4（g）?2CO（g）+2H2（g），反应是气体体积增大的反应，
    A．速率之比等于化学方程式计量数之比，2v正（CH4）=v正（H2），当2v正（CH4）=v逆（H2），反应达到平衡状态，但v正（CH4）=2v逆（H2）不符合速率之比，不能说明反应达到平衡状态，故A错误；
    B．反应前后气体物质的量变化，当容器内压强保持恒定不变，说明反应达到平衡状态，故B正确；
    C．反应中断裂4molC-H键同时消耗2mol H2 ，说明反应达到平衡状态，反应中断裂2molC-H键同时消耗1mol H2，说明反应达到平衡状态，故C正确；
    D．反应前后气体质量和体积不变，容器内混合气体的密度始终保持恒定不变不能说明反应达到平衡状态，故D错误；故选BC．
    ④氢气燃烧热的热化学方程式：H2（g）+$\frac{1}{2}$O2（g）=H2O（l）△H=-286kJ/mol ①
    CO燃烧热的热化学方程式：CO（g）+$\frac{1}{2}$O2（g）=CO2（g）△H=-283kJ/mol ②
    CH4燃烧热的热化学方程式为：CH4（g）+2O2（g）→CO2（g）+2H2O（l）△H=-890kJ/mol ③
    依据盖斯定律计算，③-②×2+①×2得到反应的热化学方程式为：CO2（g）+CH4（g）?2CO（g）+2H2（g）△H=248kJ/mol，故答案为：248kJ/mol；
    ⑤反应是气体体积增大的反应，减小反应压强、增大CO2的浓度，平衡正向移动，反应物甲烷的转化率增大，
    故答案为：减小反应压强、增大CO2的浓度；
    （2）①温度超过250℃时，催化剂的催化效率降低，所以温度升高而乙酸的生成速率降低，
    故答案：温度超过250℃时，催化剂的催化效率降低；
    ②工业生产中该反应的温度常选择250℃、不选择400℃，从综合经济效益考虑，是因为250℃时，催化剂的催化效果最好，提高温度耗费较高的能量，并且低温条件有利于平衡向着正反应方向移动，故答案为：250℃．

    点评 本题考查热化学反应方程式计算、速率概念和化学化学平衡常数的相关计算、化学平衡移动原理应用，综合性很强，难度中等．

    练习册系列答案
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    科目：高中化学 来源： 题型：填空题

    6．无水氯化铝是白色晶体，易潮解，在178℃升华．实验室可用氯气与金属铝反应制备无水三氯化铝．如图是两个学生设计的实验装置、左边的反应装置相同，而右边的产品收集装置则不同，分别如（Ⅰ）和（Ⅱ）所示．试回答：

    （1）B中反应的化学方程式为：4HCl（浓）+MnO2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl2+Cl2 ↑+2H2O；
    （2）D中的反应开始前，需排除装置中的空气，应采取的方法是：B中的反应进行一段时间后，看到黄绿色气体充满装置，再开始加热D．
    （3）C装置的作用是干燥氯气．
    （4）装置（Ⅰ）的主要缺点是：导管易被产品堵塞，尾气排入空气，易造成环境污染．
    （5）装置（Ⅱ）的主要缺点是：产品易受潮解．如果选用此装置来完成实验，则必须采取的改进措施是：在瓶E和F之间连接装有干燥剂的装置．
    （6）简述如何由AlCl3溶液来制得无水氯化铝：在HCl气流中加热蒸干．

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    科目：高中化学 来源： 题型：解答题

    7．（1）CuCl2溶液有时呈黄色，有时呈绿色或蓝色，这是因为有CuCl2的水溶液中存在如下平衡：
    [Cu（H2O）4]2++4Cl-?[CuCl4]2-+4H2O
        蓝色              黄色
    现欲使溶液由黄色变成蓝色，请写出一种可采用的方法：加入硝酸银溶液．
    （2）在一定温度下，在一个容积不变的有催化剂的容器中，通入2moL N2和8moL H2．已知：N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）；△H=-92.2kJ/mol
    达到平衡时容器内气体压强为起始时的80%．
    ①达到平衡时，N2的转化率为50%
    ②达到平衡时，容器内NH3的体积分数为25%
    ③达到平衡时，放出的热量b（填写序号）
    a．小于92.2kJ   b．等于92.2kJ    b．大于92.2kJ  d．以上三种情况皆有可能．

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    科目：高中化学 来源： 题型：解答题

    4．硝基苯是一种重要的化工原料，其制备原理是：
    +HO-NO2$→_{50～60℃}^{H_{2}SO_{4}}$+H2O△H＜0
    在温度稍高的情况下会生成副产物间二硝基苯：
    +HO-NO2$→_{△}^{H_{2}SO_{4}}$+H2O
    请将下列制备硝基苯的实验内容填写完整：
    （1）混酸的配制：取100mL烧杯，用浓硫酸20mL、浓硝酸18mL配制混酸，其操作过程为在100mL的烧杯中先加入18mL浓硝酸，然后缓慢加入20mL浓硫酸，不断搅拌，冷却到50～60℃．
    （2）安装反应装置：按图所示安装实验装置，在这个实验中冷凝管的作用是冷凝回流，防止苯和硝酸挥发．
    （3）反应步骤：①把18mL的苯加入到三颈瓶中，将混酸加入到分液漏斗中，逐滴滴加混酸，边滴加边搅拌，这样做的目的是防止反应进行得过快，使温度升高得过快，增加反应的副产物．
    ②混酸滴加完毕后，在加热搅拌的条件下反应半小时．控制加热温度的方法是水浴加热．
    ③分离和提纯：除去产物中没有反应的酸，可在产物中加入碱溶液，然后用分液漏斗分液，下层物质为粗产品．除去硝基苯中没有反应的苯和生成的副产物的简便方法是（填方法名称）蒸馏．

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    科目：高中化学 来源： 题型：解答题

    11．FeCl3在现代工业生产中应用广泛．某化学研究性学习小组模拟工业生产流程制备无水FeCl3，再用副产品FeCl3溶液吸收有毒的H2S．
    I．经查阅资料得知：无水FeCl3在空气中易潮解，加热易升华．他们设计了制备无水FeCl3的实验方案，装置示意图（加热及夹持装置略去）及操作步骤如下：

    ①检查装置的气密性；
    ②通入干燥的Cl2，赶尽装置中的空气；
    ③用酒精灯在铁屑下方加热至反应完成
    ④…
    ⑤体系冷却后，停止通入Cl2，并用干燥的N2赶尽Cl2，将收集器密封
    请回答下列问题：
    （1）装置A中反应的化学方程式为2Fe+3Cl2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2FeCl3．
    （2）第③步加热后，生成的烟状FeCl3大部分进入收集器，少量沉积在反应管A右端要使沉积的FeCl3进入收集器，第④步操作是在沉积的FeCl3固体下方加热．
    （3）上述操作步骤中，为防止FeCl3潮解所采取的措施有（填步骤序号）②、⑤．
    （4）装置D中FeCl2全部反应后，因失去吸收Cl2的作用而失效，写出检验FeCl2是否失效的试剂：酸性高锰酸钾溶液．
    Ⅱ．该组同学用装置D中的副产品FeCl3溶液吸收H2S，得到单质硫；过滤后，再以石墨为电极，在一定条件下电解滤液．
    （5）FeCl3与H2S反应的离子方程式为2Fe3++H2S=2Fe2++S↓+2H+．
    （6）电解池中H+在阴极放电产生H2，阳极的电极反应式为Fe2+-e-=Fe3+．
    （7）综合分析实验Ⅱ的两个反应，可知该实验有两个显著优点：①H2S的原子利用率为100%；②FeCl3可以循环利用．

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    科目：高中化学 来源： 题型：解答题

    1．某实验小组用0.50mol•L-1NaOH溶液和0.50mol•L-1的硫酸溶液进行中和热的测定，实验装置如图所示：
    （1）仪器A的名称为环形玻璃棒搅拌棒；
    （2）装置中碎泡沫塑料的作用是保温、隔热、减少热量损失；
    （3）写出该反应中和热的热化学方程式：
    （中和热为57.3kJ•mol-1）$\frac{1}{2}$H2SO4（aq）+NaOH（aq）=$\frac{1}{2}$Na2SO4（aq）+H2O（l）△H=-57.3kJ/mol．

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    科目：高中化学 来源： 题型：选择题

    8．下列有关实验的说法中正确的是（　　）
    A．在利用重结晶的方法制备KNO3的过程中，可在漏斗中加入酒精来洗涤
    B．在石油的分馏实验中，冷凝管中冷水应从上口进入，热水从下口流出
    C．粗盐提纯中，在溶解粗盐时，应用大量的水来溶解，以防止食盐不完全溶解
    D．在分液实验中，待液体静置分层后，上、下层液体都应分别从分液漏斗下端的活塞放出

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    科目：高中化学 来源： 题型：解答题

    5．为验证卤素单质氧化性的相对强弱，某小组同学用如图所示装置进行实验（夹持仪器已略去，气密性已检验）．

    实验过程：
    Ⅰ．打开弹簧夹，打开活塞a，滴加浓盐酸．
    Ⅱ．当B和C中的溶液都变为黄色时，夹紧弹簧夹．
    Ⅲ．当B中溶液由黄色变为红棕色时，关闭活塞a．
    Ⅳ．…
    （1）A中产生黄绿色气体，其电子式是．
    （2）验证氯气的氧化性强于碘的实验现象是湿润的淀粉KI试纸变蓝．
    （3）B中溶液发生反应的离子方程式是Cl2+2Br-=Br2+2Cl-．
    （4）氯、溴、碘单质的氧化性逐渐减弱的原因：从原子结构分析，同主族元素从上到下原子半径逐渐增大，得电子能力逐渐减弱．
    （5）为验证溴的氧化性强于碘，过程Ⅳ的操作和现象是打开活塞b，将少量C中溶液滴入D中，关闭活塞b，取下D震荡，静置后CCl4层溶液变为紫（或紫红）色．

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    科目：高中化学 来源： 题型：解答题

    6．某小组同学利用铝和氧化铁发生铝热反应后得到的固体进行如表实验．
    实验序号操作及现象
    ⅰ取少量固体样品，加入过量稀盐酸，固体溶解，产生无色气体（经检验为H2），溶液呈浅黄色
    ⅱ向ⅰ中所得溶液中加入少量KSCN溶液，溶液呈浅红色，再加入H2O2溶液至过量，产生无色气体（经检验为O2），溶液变为深红色，且红色很快褪去
    （1）铝和氧化铁反应的化学方程式是2Al+Fe2O3$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Al2O3+2Fe．
    （2）固体成分的初步确定．
    ①由上述实验可知：i所得溶液中Fe元素的存在形式有Fe2+、Fe3+；
    ②i中产生H2的原因是样品中除含Fe外，可能有未反应的Al，为检验样品中是否含A1单质，设计了相关实验，依据的原理是（用离子方程式表示）2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑；
    ③生成O2的化学方程式是2H2O2$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$2H2O+O2↑．
    （3）该小组同学对ii中溶液红色褪去的原因做进一步探究．
    实验序号操作及现象
    ⅲ将ⅱ中剩余溶液均分为两份，一份滴加NaOH溶液，产生红褐色沉淀；
    另一份滴加BaCl2溶液，产生白色沉淀，加入盐酸，沉淀不溶解
    ⅳ取2mL　0.1mol•L-1　FeCl3溶液，滴入KSCN溶液，溶液变为红色，通入一段时间O2，无明显变化．再加入H2O2溶液，红色很快褪去
    提示：KSCN中S元素的化合价为-2价
    ①实验iii中白色沉淀的化学式是BaSO4；
    ②结合实验iii和iv分析，实验ii中红色褪去的原因是溶液中SCN-离子被H2O2氧化，溶液红色褪去．

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