2．碳和氮的化合物与人类生产、生活密切相关．
（1）C、CO、CO₂在实际生产中有如下应用：
a．2C+SiO₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{电炉}$Si+2CO          
b.3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂
c．C+H₂O$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CO+H₂                  
d．CO₂+CH₄$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$CH₃COOH
上述反应中，理论原子利用率最高的是d．可用碳酸钾溶液吸收b中生成的CO₂，常温下，pH=10的碳酸钾溶液中水电离的OH^-的物质的量浓度为1×10^-4 mol•L^-1，常温下，0.1mol•L^-1KHCO₃溶液的pH＞8，则溶液中c（H₂CO₃）＞c（CO₃^2-）（填“＞”、“=”或“＜”）．
（2）有机物加氢反应中镍是常用的催化剂．但H₂中一般含有微量CO会使催化剂镍中毒，在反应过程中消除CO的理想做法是投入少量SO₂，查得资料如图1：

则：SO₂（g）+2CO（g）=S（s）+2CO₂（g）△H=-270kJ/mol．

（3）已知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2所示，各时间段最终均达平衡状态．
①在2L容器中发生反应，时段Ⅰ放出的热量为94.4kJ．
②25min时采取的某种措施是将NH₃从反应体系中分离出去．
③时段Ⅲ条件下反应的平衡常数为2.37．（保留3位有数字）
（4）电化学降解N的原理如图3所示．电源正极为A（填“A”或“B”），阴极反应式为2NO₃^-+12H⁺+10e^-=N₂↑+6H₂O．

1．Ⅰ工业制硫酸时，利用接触氧化反应将SO ₂转化为SO₃是一个关键步骤．
（1）某温度下，2SO₂（g）+O ₂（g）═2SO₃（g）△H=-197kJ/mol．开始时在10L的密闭容器中加入8.0mol SO₂（g）和20.0mol O ₂（g），当反应达到平衡时共放出394kJ的热量，该温度下的平衡常数K=0.56（mol/L）^-1（保留两位有效数字），若升高温度时，K将减小（填“增大、减小或不变”）．
（2）若体积不变的条件下，下列措施中有利于提高SO₂的转化率条件是AC（填字母）．
A．通入氧气 B．移出氧气 C．增大压强 D．减小压强 E．加入催化剂
（3）根据下表提供的不同条件下SO₂的转化率（%）的数据，试选择该反应的适宜条件（以V₂O₅作催化剂）温度450℃；压强1×10⁵Pa．

压强 温度	1×105Pa	5×105Pa	10×105Pa	50×105Pa	100×105Pa
450℃	97.5	98.9	99.2	99.6	99.7
500℃	85.6	92.9	94.9	97.7	98.3

（4）能判断该反应达到平衡状态的依据是ACF
A．容器的压强不变                      B．混合气体的密度不变
C．混合气体中SO ₃的浓度不变           D．c（SO ₂）=c（SO ₃）
E．v 正（SO ₂）=v 正（SO ₃）            F．v 正（SO ₃）=2v 逆（O ₂）
Ⅱ研究化学反应原理对于生产生活是很有意义的．
（1）在0.10mol•L^-1硫酸铜溶液中加入氢氧化钠稀溶液充分搅拌，有浅蓝色氢氧化铜沉淀生成，当溶液的pH=8时，c（Cu²⁺）=2.2×10^-8mol•L^-1（Ksp[Cu（OH）₂]=2.2×10^-20）．
（2）若在0.1mol•L^-1硫酸铜溶液中通入H₂S气体，使Cu²⁺完全沉淀为CuS，此时溶液中的H⁺浓度是0.2mol•L^-1．

20．甲醇是有机化工原料和优质燃料，主要应用于精细化工、塑料等领域，也是农药、医药的重要原料之一．回答下列问题：
（1）工业上可用CO₂ 和H₂反应合成甲醇．已知25℃、101kPa 下：
H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（g）△H1=-242kJ/mol
CH₃OH（g）+$\frac{3}{2}$O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（g）△H₂=-676kJ/mol
①写出CO₂与H₂反应生成CH₃OH（g）与H₂O（g）的热化学方程式CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-50 kJ/mol．下列表示该反应的能量变化的示意图中正确的是a（填字母代号）．

②合成甲醇所需的H₂可由下列反应制取：H₂O（g）+CO（g）?H₂（g）+CO₂（g）．某温度下该反应的平衡常数K=1．若起始时c（CO）=1mol/L，c（H₂O）=2mol/L，则达到平衡时H₂O的转化率为33.3%．
（2）CO和H₂反应也能合成甲醇：CO（g）+2H₂（g）?CH₂OH（g）△H=-90.1kJ/mol．在250℃下，将一定量的CO和H₂投入10L的恒容密闭容器中，各物质的浓度（mol/L）变化如表所示（前6min没有改变条件）：

	2min	4min	6min	8min	…
CO	0.07	0.06	0.06	0.05	…
H2	x	0.12	0.12	0.2	…
CH3OH	0.03	0.04	0.04	0.05	…

①x=0.14，250℃时该反应的平衡常数K=46.3．
②若6～8min时只改变了一个条件，则改变的条件是加入1mol氢气，第8min时，该反应是否达到平衡状态？不是（填“是”或“不是”）．
（3）甲醇在原电池上的使用，提高了燃料的利用效率，达到节能减排的目的．若用熔融的Na₂CO₃使作电解质、氧气作助燃剂组成的燃料电池，写出负极的电极反应式：2CH₃OH-12e^-+6CO₃^2-=8CO₂+4H₂O．

19．在2L容器中有3种物质进行反应，X、Y、Z的物质的量随时间的变化曲线如图所示，反应在t时刻达到平衡．
（1）该反应的化学方程式是2X?3Y+Z
（2）根据化学反应2A（g）+5B （g）?4C（g），填写下表中的空白

	A	B	C
反应开始时浓度（mol/L）		4.8	0
2min后的浓度（mol/L）	1.2		0.8
2min内的浓度的变化（mol/L）	0.4
化学学反应速率[mol/（L•min）]		0.5

18．氮氧化物是大气污染物之一，可形成光化学烟雾、酸雨等．

（1）在一密闭容器中发生反应2NO₂（g）?2NO（g）+O₂（g），反应过程中NO₂浓度随时间的变化情况如图所示．请回答：
①依曲线A，反应在前3min内氧气的平均反应速率为0.0175mol/（L．min）．
②若曲线A、B分别表示的是该反应在某不同条件下的反应情况，则此条件是温度（填“浓度”、“压强”、“温度”或“催化剂”）．
③曲线A、B分别对应的反应平衡常数的大小关系是K_A＜K_B（填“＞”、“＜”或“=”）．
（2）一定温度下，某密闭容器中N₂O₅可发生下列反应：
2N₂O₅（g）?4NO₂（g）+O₂（g）  I
2NO₂（g）?2NO（g）+O₂（g）Ⅱ
则反应I的平衡常数表达式为K=$\frac{{c}^{4}（N{O}_{2}）．c（{O}_{2}）}{{c}^{2}（{N}_{2}{O}_{5}）}$，若达平衡时，c（ NO₂）=0.4mol•L^-1，c（O₂）=1.3mol•L^-1，则反应Ⅱ中NO₂的转化率为$\frac{6}{7}$，N₂O₅（g）的起始浓度应不低于1.4mol•L^-1．
（3）将a mL NO、b mL NO₂、x mLO₂混合于同一试管里，将试管口倒插入水中，充分反应后
试管内气体可全部消失，则用a、b表示的x为a
a.$\frac{（a+b）}{2}$ b.$\frac{（2a+b）}{3}$ c.$\frac{（3a+b）}{4}$ d.$\frac{（4a+b）}{5}$
（4）用甲烷在一定条件下可消除氮氧化物的污染，写出CH₄消除NO₂的反应方程式2NO₂+CH₄═N₂+CO₂+2H₂O．

17．天然气是一种重要的清洁能源和化工原料．
（1）天然气的主要成分为CH₄（含H₂S、CO₂、N₂等杂质）．用氨水作吸收液可处理H₂S杂质，流程如下：

①写出NH₃的电子式．
②写出吸收液再生的化学方程式2NH₄HS+O₂=2NH₃•H₂O+2S↓．
（2）用CH₄还原氮氧化物可消除氮氧化物的污染．
已知：

写出CH₄还原NO的热化学方程式CH₄（g）+4NO（g）=2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-1250.3kJ•mol^-1．
（3）天然气的一个重要用途是制取H₂，其原理为：CO₂（g）+CH₄（g）?2CO（g）+2H₂（g）
在密闭容器中通入物质的量浓度均为1mol/L的CH₄与CO₂，在一定条件下发生反应，测得CH₄的平衡转化率
与温度及压强的关系如图1所示．
①压强P₁小于P₂（填“大于”或“小于”），理由该反应减小压强，平衡正向移动，由图可知，温度一定时，P₁点CH₄的转化率较大，所以P₁＜P₂．
②计算1050℃时该反应的化学平衡常数81．
（4）图2是CO₂电催化还原为CH₄的工作原理示意图

写出铜电极表面的电极反应式CO₂+8e^-+8H⁺=CH₄+2H₂O．

16．氨、烧碱在工农业生产和工业废水处理中具有广泛用途．回答下列问题：
（1）工业上制取硝酸的第一步是以氨和空气为原料，用铂一铑合金网为催化剂，在氧化炉中（温度为800℃）进行氨催化氧化反应．该反应的氧化产物为一氧化氮（填名称）．
（2）某工业废水中含有Mg²⁺、Cu²⁺等离子．取一定量的该工业废水，向其中滴加烧碱溶液，当Mg（OH）₂开始沉淀时，溶液中$\frac{{c（C{U^{2+}}）}}{{c（M{g^{2+}}）}}$为1.2×10^-9．已知K_sp[Mg（OH）₂]=1.8×10^-11，K_sp[Cu（OH）₂]=2.2×10^-20．
（3）已知反应N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）的△H=-92.2kJ•mol^-1，1mol^-1N₂（g），1molH₂（g）分子中化学键断裂时分别需要吸收944.6Kj、436Kj的能量，则1molNH₃（g）分子中化学键断裂时需吸收的能量为1172.4Kj．
（4）Fritz Haber 研究了下列反应：N₂（g）+3h₂?2NH₃（g）
在500℃、20MPa时，将N₂和H₂通入到体积为2L的密闭容器中，反应过程中各种物质的物质的量变化如图所示：
①在0～10min内，平均反应速率υ（NH₃）=0.005mol/（L．min）
②在10～20min内，各物质浓度变化的原因可能是加了催化剂（填“加了催化剂”或“降低温度”），其判断理由是10-20min内，N₂、H₂、NH₃的物质的量变化大于0-10min内的变化程度，后10min的平均反应速率大于钱10min内的平均反应速率，缩小体积相当于增大压强，应该反应物的速率增加倍数大，降低温度，应该反应速率减小，增加NH₃物质的量，逆反应速率增加的倍数大，故只有使用催化剂符合
③温度和密闭容器的容积一定时，当容器内的总压强不再随时间而变化，反应是否达到了化学平衡状态？是（填“是”或“否”）其判断理由是反应为气体体积减小的反应，反应前后气体体积发生变化，温度和密闭容器的容积一定时，压强之比等于气体物质的量之比，压强不变说明反应达到平衡状态
④500℃时，该反应的平衡常数K的计算式为$\frac{（\frac{0.3mol}{2L}）^{2}}{\frac{0.25mol}{2L}×（\frac{0.15mol}{2L}）^{3}}$（不需要算出结果，）NH₃的体积分数是42.86%（保留两位小数）

15．二甲醚（CH₃OCH₃）在未来可能替代柴油和液化石油气作为洁净燃料使用．工业上以CO和H₂为原料生产CH₃OCH₃．工业制备二甲醚在催化反应室中（压力2.0～10.0Mpa，温度230℃～280℃）进行下列反应：
①CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H₁=-90.7kJ•mol^-1
②2CH₃OH（g）?CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H₂=-23.5k1•mol^-1
③CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H₃=-41.2kJ•mol^-1
（1）催化反应室中总反应的热化学方程式为3CO（g）+3H₂（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）△H=-246.1kJ•mol^-1．
830℃时反应③的K=1.0，则在催化反应室中反应③的K＞1.0（填“＞”、“＜”或“=”）．
（2）在某温度下，若反应①的起始浓度分别为：c（CO）=1mol/L、c（H₂）=2.4mol/L，5min后达到平衡、CO的转化率为50%，则5min内CO的平均反应速率为0.1mol/（L•min）．
（3）反应②2CH₃OH（g）═CH₃OCH₃（g）+H₂O（g） 在某温度下的平衡常数为400．此温度下，在密闭容器中加入CH₃OH，反应到某时刻测得各组分的浓度如下：

物质	CH3OH	CH3OCH3	H2O
浓度/（mol•L-1）	0.64	0.50	0.50

①比较此时正、逆反应速率的大小：υ（正）＞υ（逆） （填“＞”、“＜”或“=”）．
②若加入CH₃OH后，经10min反应达到平衡，此时c（CH₃OH）=0.04mol•L^-1．
（4）“二甲醚燃料电池”是一种绿色电源，其中工作原理如图所示．
①该电池a电极上发生的电极反应式CH₃OCH₃+3H₂O-12e^-=2CO₂+12H⁺．
②如果用该电池作为电解装置，当有23g二甲醚发生反应时，则理论上提供的电量表达式为0.5mol×12×1.6×10^-19C×6.02×10²³
mol^-1C （1个电子的电量为1.6×10^-19C）．

14．碳的氧化物在工业上有着广泛的应用，如CO和H2可以合成甲醇，CO₂和NH₃可以合成尿素．
Ⅰ．若在20L的密闭容器中按物质的量之比1：2充入CO和H₂，发生反应：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）．测得平衡时CO的转化率随温度及压强的变化如图1所示．p2、195℃时，n（H₂）随时间的变化如表所示．

t/min	0	1	3	5
n（H2）/mol	8	5	4	4

（1）p2、195℃时，0～1min内，v（H₂）=0.15mol•L^-1•min^-1．
（2）你认为p₁＜p₂；p₂、195℃时，B点，v（正）＜v（逆）（填“＜”“＞”或“=”）．
（3）p₂、195℃时，该反应的化学平衡常数为25．
Ⅱ．NH₃（g）与CO₂（g）经过两步反应生成尿素，两步反应的能量变化示意图如图2：

（1）NH₃（g）与CO₂（g）反应生成尿素的热化学方程式为2NH₃（g）+CO₂（g）=CO（NH₂）₂（s）+H₂O（l）△H=-134kJ•mol^-1．
（2）工业上合成尿素时，既能加快反应速率，又能提高原料利用率的措施有D（填序号）．
A．升高温度    B．加入催化剂
C．将尿素及时分离出去    D．增大反应体系的压强．

13．为了提高煤的利用率，人们先把煤转化为CO和H₂，再将它们转化为甲醇，某实验人员在一定温度下的密闭容器中，充入一定量的H₂和CO，发生反应：2H₂（g）+CO（g）$\stackrel{催化}{→}$CH₃OH（g），测定的部分实验数据如下：

t/s	0	500s	1 000s
c（H2）/（mol•L-1）	5.00	3.52	2.48
c（CO）/（mol•L-1）	2.50

（1）在500s内用H₂表示的化学反应速率为0.00296mol•L^-1•s^-1．
（2）在1 000 s内用CO表示的化学反应速率是0.00126mol•L^-1•s^-1，1 000s时H₂的转化率是50.4%．
（3）在500s时生成的甲醇的浓度是0.74mol•L^-1．