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...

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。

（1）在恒温，容积为1L恒容容器中，硫可以发生如下转化，其反应过程和能量关系如图1所示(已知：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH=-196.6kJ•mol-1)，请回答下列问题：

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

S(s)+O2(g)=SO2(g) △H=-297kJ⋅mol-1 -78.64 20% 吸收 19.66 0.125 D B AC 【解析】（1）①1mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物放出的热量为燃烧热，据此结合图象分析； ②根据热化学方程式：2SO2（g）+O2（g）⇌2SO3（g）△H=-196.6KJ•mol-1计算； ③假设1molSO3和0.5molO2完全转化为SO2和O2，与原来的初始量相同，所以两次平衡是等效平衡，即平衡时SO2为0.2mol，SO3为0.8mol；当反应逆向进行时反应热大小不变，符号相反，根据物质的量之比等于热量比求算；（2）①根据v=计算出v（CH3OH），然后根据速率之比等于化学计量数之比求出v（H2）； ②根据平衡状态的判断标准：正逆反应速率相等；各组分浓度保持不变及由此衍生的其它物理量进行分析。 ③将上述平衡体系的温度升高至700℃，平衡常数K=5.01，温度升高K值减少，所以正反应是放热反应， A．升高温度，化学反应速率，平衡逆向移动，使体系中气体的物质的量增加； B．缩小容器的容积，反应物浓度变大，反应速率加快，平衡正向移动，气体的物质的量减少； C．再充入CO2气体，化学反应速率，平衡正向移动，物质的量增加； D．使用合适的催化剂，化学反应速率加快，平衡不移动，物质的量不变；（3）A．由表中数据可知，温度越高平衡常数越小，可逆反应向逆反应移动，升高温度平衡向吸热反应移动； B．根据△G=△H-T△S判断，△G>0，反应不能自发进行；△G<0，反应自发进行； C．利用三段式计算出平衡时平衡混合物各组分的浓度，代入平衡常数的表达式计算； D．由表中数据可知，温度越高平衡常数越小，可逆反应向逆反应移动，不利用原料气转化。 (1)①燃烧热是指1mol可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物放出的热量,所以,硫的物质的量为1mol；由图1可知1molS(s)完全燃烧生成SO2放出的热量为297KJ,所以硫的燃烧热的热化学方程式为：S(s)+O2(g)=SO2(g) △H=-297kJ⋅mol-1；故答案为：S(s)+O2(g)=SO2(g) △H=-297kJ⋅mol-1； ②由图1可知，参加反应的n(SO2)=1mol−0.2mol=0.8mol，根据热化学方程式：2SO2（g）+O2（g）⇌2SO3（g）△H=-196.6KJ•mol-1；可知，△H2=0.4△H=0.4×(−196.6 J•mol-1)=−78.64 J•mol-1；故答案为：−78.64； ③假设1molSO3和0.5molO2完全转化为SO2和O2，则与原来的初始量相同，所以两次平衡是等效平衡，即平衡时SO2为0.2mol，SO3为0.8mol；所以SO3转化了0.2mol,则达到平衡时SO3的转化率为0.2mol1mol×100%=20%;已知2SO2（g）+O2（g）⇌2SO3（g）△H=-196.6KJ•mol-1，当反应逆向进行时反应热大小不变，符号相反，所以SO3转化SO2时反应吸热,热量为196.6KJ×=19.66KJ；故答案为：20%；吸收；19.66； (2)①由图象可知：v(CH3OH)= =mol/(L⋅min)，v(H2)=3v(CH3OH)=0.125mol/(L⋅min)；故答案为：0.125mol/(L⋅min)； ②A．反应中CO2与CH3OH的物质的量浓度之比为1：1时，没有达到平衡状态，故A错误； B．由于气体的总质量不变，容器的体积不变，则无论是否达到平衡状态，气体的密度都不变，故B错误； C．化学反应速率之比等于化学计量数之比，无论是否达到平衡状态，都存在单位时间内每消耗3molH2，同时生成1molH2O，故C错误； D．CO2的体积分数在混合气体中保持不变，说明达到平衡状态，故D正确；故选：D。 ③将上述平衡体系的温度升高至700℃，平衡常数K=5.01，温度升高K值减少，所以正反应是放热反应，所以△H<0， A.升高温度，化学反应速率，平衡逆向移动，使体系中气体的物质的量增加，故A错误； B.缩小容器的容积，反应物浓度变大，反应速率加快，平衡正向移动，气体的物质的量减少，故B正确； C.再充入CO2气体，化学反应速率，平衡正向移动，物质的量增加，故C错误； D.使用合适的催化剂，化学反应速率加快，平衡不移动，物质的量不变，故D错误；故选：B； (3)A.由表中数据可知，温度越高平衡常数越小，可逆反应向逆反应移动，升高温度平衡向吸热反应移动，故正反应为放热反应，故A正确； B.反应为放热反应△H<0，△G=△H−T△S<0，反应自发进行，△S<0，低温下，反应也可以自发进行，故B错误； C.对于可逆反应： CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) 开始(mol/L):0.1 0.20 0 变化(mol/L):0.05 0.1 0.05 平衡(mol/L):0.05 0.1 0.05 所以平衡常数k==100，故C正确； D.增大压强，平衡向正反应移动，有利于原料气转化。由表中数据可知，温度越高平衡常数越小，可逆反应向逆反应移动，故升高不利用原料气转化，采取250℃温度，考虑反应速率与催化剂的活性，故D错误；故选：AC。

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考点分析：

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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：

第1步：2NH3(1)+CO2(g)H2NCOONH4(1) ΔH1=-330.0kJ•mol-1

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___。

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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

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（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___。

（3）科研小组在380℃、Fe2O3作催化剂时，研究了不同投料比[n(CO)：n(SO2)]对SO2转化率的影响，结果如图b所示。请分析当n(CO)：n(SO2)=1：1时，SO2转化率接近50%的原因___。

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