磷酸是重要的化学试剂和工业原料。请回答下列问题：（1）已知：25℃时，磷酸和氢...

磷酸是重要的化学试剂和工业原料。请回答下列问题：

（1）已知：25℃时，磷酸和氢氟酸的电离常数如下表所示。

物质	H3PO4	HF
电离常数	Ka1=7.1×10-3；Ka2=6.3×10-8；Ka3=4.2×10-13	Ka=6.6×10-4

向NaF溶液中滴加少量H3PO4溶液，反应的离子方程式为___。

（2）已知：Ⅰ.CaO(s)+H2SO4(l)⇌CaSO4(s)+H2O(l) ΔH=-271kJ•mol-1

Ⅱ.5CaO(s)+3H3PO4(l)+HF(g)⇌Ca5(PO4)3F(s)+5H2O(l) ΔH=-937kJ•mol-1

则：①工业上用Ca5(PO4)3F和硫酸反应制备磷酸的热化学方程式为___。

②一定条件下，在密闭容器中只发生反应Ⅱ，达到平衡后缩小容器容积，HF的平衡转化率___(填“增大”“减小”或“不变”，下同)；HF的平衡浓度___。

(3)工业上用磷尾矿制备Ca5(PO4)3F时生成的副产物CO可用于制备H2，原理为CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g) ΔH。

①一定温度下，向10L密闭容器中充入0.5molCO和1molH2O(g)，2min达到平衡时，测得0～2min内用CO2表示的反应速率v(CO2)=0.02mol•L-1•min-1。则CO的平衡转化率α=___；该反应的平衡常数K=___。

②在压强不变的密闭容器中发生上述反应，设起始的()=y，CO的平衡体积分数(φ)与温度(T)的关系如图所示。则：该反应的ΔH___0(填“>”“<”或“=”，下同)。a___1，理由为___。

H3PO4+F-=H2PO4-+HF Ca5(PO4)3F(s)+5H2SO4(l)3H3PO4(l)+HF(g)+5CaSO4(s) ΔH=-418kJ•mol-1 增大不变 80% < < 相同温度下，越小，CO的转化率越大，其平衡体积分数越小【解析】（1）根据电离平衡常数可知磷酸的酸性强于HF，HF的酸性强于磷酸二氢根，因此向NaF溶液中滴加少量H3PO4溶液发生反应生成H2PO4-和HF；（2）①已知：Ⅰ．CaO（s）+H2SO4（l）⇌CaSO4（s）+H2O（l）△H=-271kJ•mol-1；Ⅱ．5CaO（s）+3H3PO4（l）+HF（g）⇌Ca5（PO4）3F（s）+5H2O（l）△H=-937kJ•mol-1；则根据盖斯定律，可知Ⅰ×5-Ⅱ可得Ca5（PO4）3F（s）和硫酸反应制备磷酸的热化学方程式； ②反应Ⅱ的正反应体积减小，达到平衡后缩小容器容积，平衡向正反应方向移动，考查判断HF的转化率变化；温度不变，平衡常数不变；（3）①测得 0～2min内用 CO2表示的反应速率v（CO2）=0.02mol•L-1•min-1，所以生CO2浓度是0.04mol/L，则 CO（g）+H2O（g）⇌CO2（g）+H2（g）初始（mol/L）0.05 0.1 0 0 转化（mol/L）0.04 0.04 0.04 0.04 平衡（mol/L）0.01 0.06 0.04 0.04 据此计算CO的平衡转化率α和该反应的平衡常数K； ②根据图象可知升高温CO的体积分数增大，说明平衡向正反应方向进行，该反应为放热反应；相同温度下，越小，CO的转化率越大，其平衡体积分数越小，据此判断a。 (1)根据电离平衡常数可知磷酸的酸性强于HF，HF的酸性强于磷酸二氢根,因此向NaF溶液中滴加少量H3PO4溶液发生反应的离子方程式H3PO4+F-=H2PO4-+HF；故答案为：H3PO4+F-=H2PO4-+HF； (2)①已知：Ⅰ．CaO（s）+H2SO4（l）⇌CaSO4（s）+H2O（l）△H=-271kJ•mol-1 Ⅱ．5CaO（s）+3H3PO4（l）+HF（g）⇌Ca5（PO4）3F（s）+5H2O（l）△H=-937kJ•mol-1 则根据盖斯定律，可知Ⅰ×5−Ⅱ可得：Ca5（PO4）3F（s）和硫酸反应制备磷酸的热化学方程式为：Ca5(PO4)3F(s)+5H2SO4(l)3H3PO4(l)+HF(g)+5CaSO4(s) ΔH=-418kJ•mol-1；故答案为：Ca5(PO4)3F(s)+5H2SO4(l)3H3PO4(l)+HF(g)+5CaSO4(s) ΔH=-418kJ•mol-1； ②反应Ⅱ的正反应体积减小，所以达到平衡后缩小容器容积平衡向正反应方向减小HF的平衡转化率增大；由于温度不变,平衡常数不变,即K=c(HF))，因此HF的平衡浓度不变；故答案为：增大；不变； (3) ①测得 0～2min内用 CO2表示的反应速率v（CO2）=0.02mol•L-1•min-1，所以生CO2浓度是0.04mol/L，则 CO（g）+H2O（g）⇌CO2（g）+H2（g）初始（mol/L）0.05 0.1 0 0 转化（mol/L）0.04 0.04 0.04 0.04 平衡（mol/L）0.01 0.06 0.04 0.04 因此CO的平衡转化率α=×100%=80%；该反应的平衡常数K== 故答案为：80%；； ②根据图象可知升高温CO的体积分数增大，说明平衡向正反应方向进行，所以该反应的△H<0；由于相同温度下，越小，CO的转化率越大，其平衡体积分数越小，所以a<1；故答案为：<；<；相同温度下，越小，CO的转化率越大，其平衡体积分数越小。

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考点分析：

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随着大气污染的日趋严重，国家拟于“十二五”期间，将二氧化硫(SO2)排放量减少8%，氮氧化物(NOx)排放量减少10%，二氧化碳(CO2)的排放量也要大幅减少。

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写出能表示硫的燃烧热的热化学方程式：___。

②ΔH 2=___kJ•mol-1。

③在相同条件下，充入1molSO3和0.5mol的O2，则达到平衡时SO3的转化率为___；此时该反应___(填“放出”或“吸收”)___kJ的能量。

（2）中国政府承诺，到2020年，单位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%～50%。

①CO2可转化成有机物实现碳循环。在体积为1L的密闭容器中，充入1molCO2和3molH2，一定条件下反应：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49.0kJ•mol-1，测得CO2和CH3OH(g)浓度随时间变化如图2所示。从3min到9min，v(H2)=___mol•L-1•min-1。

②能说明上述反应达到平衡状态的是___(填编号)。

A.反应中CO2与CH3OH的物质的量浓度之比为1：1

B.混合气体的密度不随时间的变化而变化

C.单位时间内消耗3molH2，同时生成1molH2O

D.CO2的体积分数在混合气体中保持不变

③为加快化学反应速率且使体系中气体的物质的量减少，其他条件不变时，可采取的措施有___(填编号)。

A.升高温度 B.缩小容器体积 C.再充入水蒸气 D.使用合适的催化剂

（3）工业上，CH3OH也可由CO和H2合成。参考下表中合成反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的平衡常数。下列说法正确的是___。

温度/℃	0	100	200	300	400
平衡常数	667	13	1.9×10-2	2.4×10-4	1×10-5

A.该反应正反应是放热反应

B.该反应在低温下不能自发进行，高温下可自发进行，说明该反应ΔS<0

C.在T℃时，1L密闭容器中，投入0.1molCO和0.2molH2，达到平衡时，CO转化率为50%，则此时的平衡常数为100

D.工业上采用稍高的压强(5MPa)和250℃，是因为此条件下，原料气转化率最高

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工业燃烧煤、石油等化石燃料释放出大量氮氧化物(NOx)、CO2、SO2等气体，严重污染空气。通过对废气进行脱硝、脱碳和脱硫处理可实现绿色环保、废物利用。

（1）已知：H2的燃烧热为285.8 kJ·mol－1 H2O(g)＝H2O(l) ΔH＝－44 kJ/mol

N2(g)＋2O2(g)＝2NO2(g) ΔH＝＋133 kJ/mol

①在催化剂存在下，H2还原NO2生成水蒸气和另一种无毒物质的热化学方程式为：___________________________________。

②反应2NO2(g )＝N2(g)＋2O2(g)，设起始时容器中只有NO2，平衡时三种物质的物质的量与温度关系如图所示。

则A点时，NO2的转化率为_______________。

B点时，设容器的总压为a Pa，则平衡常数Kp为____（用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数）。

（2）向2 L密闭容器中加入2 mol CO2和6 mol H2，在适当的催化剂作用下，下列反应能自发进行：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g) ＋H2O(g)。

①该反应ΔH_______0（填“>”、“<”或“=”）

②下列叙述能说明此反应达到平衡状态的是____________。（填字母）

a.混合气体的平均相对分子质量保持不变

b.1 mol CO2生成的同时有3 mol H—H键断裂

c.CO2的转化率和H2的转化率相等

d.混合气体的密度保持不变

③反应CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)，在起始温度（T1℃）、体积相同（2L）的两密闭容器中，改变条件，反应过程中部分数据见下表：

	反应时间	CO2/mol	H2/mol	CH3OH/mol	H2O/mol
反应Ⅰ：恒温恒容	0 min	2	6	0	0
10 min		4.5
20 min	1
30 min			1
反应Ⅱ：绝热恒容	0 min	0	0	2	2

反应Ⅰ，前10min内的平均反应速率v(CH3OH)＝____________。达到平衡时，反应Ⅰ、Ⅱ对比：平衡常数K(I)____________K(II)（填“>”、“<”或“＝”）；平衡时CH3OH的浓度c(I)____________c(II)（填“>”、“<”或“＝”）。

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尿素[CO(NH2)2]是含氮量最高的氮肥。

（1）已知工业上合成尿素的反应分为如下两步：

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第2步：H2NCOONH4(1)H2O(1)+CO(NH2)2(1) ΔH2=+226.3kJ•mol-1

则下列各图能正确表示尿素合成过程中能量变化曲线的是___(填字母编号)。

A. B.

C. D.

（2）一定条件下工业合成尿素的总反应：CO2(g)+2NH3(g)CO(NH2)2(g)+H2O(g)，t℃时，向容积恒定为2L的密闭容器中加入0.20molCO2和0.80molNH3，反应中CO2的物质的量随时间变化如下表所示：

时间/min	0	40	70	80	100
n(CO2)/mol	0.20	012	0.10	0.10	0.10

①前40min内v(NH3)=___，此温度下该反应的平衡常数为___。

②30min时v正(CO2)___80min时v逆(H2O)(选填“>”，“=”或“<”)。

③在100min时，保持其它条件不变，再向容器中充入0.10molCO2和0.40molNH3，重新建立平衡后CO2的转化率与原平衡相比将___(填“增大”、“不变”或“减小”)。

④氨碳比[]对合成尿素有影响，恒温恒容条件下将总物质的量为3mol的NH3和CO2的混合气体按不同的氨碳比进行反应，结果如图1所示。a、b线分别表示CO2或NH3的转化率变化，c线表示平衡体系中尿素的体积分数变化[]=___时，尿素产量最大；经计算，图中y=___(精确到0.01)。

（3）工业生产中为提高尿素的产率可采取的措施有___。

（4）近期科学家发现微生物可将生产废水中的尿素直接转化为对环境友好的两种物质，其工作原理如图2所示。回答下列问题：

①N极为___板(填“正”或“负”)，M电极反应式___。

②N极消耗标准状况下336L气体时，M极理论上处理的尿素的质量为___g。

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一定条件下，通过下列反应可实现燃煤烟气中硫的回收：2CO(g)+SO2(g)2CO2(g)+S(l) ΔH

（1）已知：2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH1=-566kJ•mol-1；S(l)+O2(g)=SO2(g) ΔH2=-296 kJ•mol-1，则反应热ΔH=___kJ•mol-1。

（2）其他条件相同、催化剂不同时，SO2的转化率随反应温度的变化如图a所示。260℃时___(填“Fe2O3”、“NiO”或“Cr2O3”)作催化剂反应速率最快。Fe2O3和NiO作催化剂均能使SO2的转化率达到最高，不考虑价格因素，选择Fe2O3的主要优点是___。

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