化学反应原理综合题型集训之化学平衡与电解质溶液
1．中科院“大气灰霾追因与控制”项目针对北京强霾过程进行分析，强霾过程中，出现了大量有毒有害的含氮有机颗粒物。燃煤和机动车尾气是氮氧化物的主要来源。现在对其中的一些气体进行了一定的研究：
(1)用CH4催化还原氮氧化物可以消除氮氧化物的污染。已知：
①CH4(g)＋4NO2(g)===4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－574 kJ·mol－1
②CH4(g)＋4NO(g)===2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－1 160 kJ·mol－1
③H2O(g)===H2O(l) ΔH＝－44.0 kJ·mol－1
写出CH4(g)与NO2(g)反应生成N2(g)、CO2(g)和H2O(l)的热化学方程式______________________________
(2)为了减轻大气污染，人们提出在汽车尾气排气管口采用催化剂将NO和CO转化成无污染气体参与大气循环。T ℃时，将等物质的量的NO和CO充入容积为2 L的密闭容器中，保持温度和体积不变，反应过程中NO的物质的量随时间变化如图所示。
①写出该反应的化学方程式_____________________________________________
②10 min内该反应的速率v(N2)＝________；T ℃时该化学反应的平衡常数K＝________
③若该反应ΔH＜0，在恒容的密闭容器中，反应达平衡后，改变某一条件，下列示意图正确的是________
④一定温度下，在恒容密闭容器中充入一定量NO和CO进行该反应，能判断反应已达到化学平衡状态的是__
a．容器中压强不再变化 b．CO2的浓度不再改变
c．2v正(NO)＝v逆(N2) d．气体的密度保持不变
(3)一定温度下，用水吸收SO2气体时，溶液中水的电离平衡________移动(填“向左”“向右”或“不”)；若得到pH＝4的H2SO3溶液，试计算溶液中eq \f(c（HSO）,c（SO）)＝________。SO2可用足量小苏打溶液吸收，反应的离子方程式是_______________________________________________(已知该温度下，H2SO3的电离常数：K1＝4.5×10－2，K2＝2.5×10－7，H2CO3的电离常数K1＝8.4×10－7，K2＝1.2×10－10)
2．碳及其化合物在工农业上有重要作用。
Ⅰ．在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)，其化学平衡常数K和温度T的关系如表所示：
T/℃ 700 800 830 1000 1200
K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6
(1)该反应的化学平衡常数表达式为K＝___________，该反应为__________(填“吸热”或“放热”)反应
(2)某温度下平衡浓度符合下式： c(CO2)·c(H2)＝c(CO)·c(H2O)，该温度下加入1 mol CO2(g)和1 mol H2(g)，充分反应，达到平衡时，CO2的转化率为______________
(3)在800 ℃时发生上述反应，某时刻测得容器内各物质的浓度分别为c(CO2)为2 mol·L－1，c(H2)为1.5 mol·L－1，c(CO)为1 mol·L－1，c(H2O)为3 mol·L－1，则正、逆反应速率的比较为：v正_____v逆 (填“＞”“＜”或“＝”)
Ⅱ、工业上用CO2和H2反应合成甲醚。已知：CO2(g)＋3H2(g)=== CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH1＝－53.7 kJ·mol－1
CH3OCH3(g)＋H2O(g)=== 2CH3OH(g) ΔH2＝＋23.4 kJ·mol－1
则2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g) △H3＝__________ kJ·mol－1
Ⅲ．常温下用氨水吸收CO2可得到NH4HCO3溶液，在该溶液中，c(NH4+)________(填“>”、“<”或“＝”）c(HCO)；反应NH4+＋HCO3—＋H2ONH3·H2O＋H2CO3的平衡常数K＝__________。(已知常温下NH3·H2O的电离平衡常数Kb＝2×10－5，H2CO3的电离平衡常数K1＝4×10－7，K2＝4×10－11)
3．对废(尾)气中的氮氧化物、二氧化硫等进行必要处理，减少它们的排放，让空气更加清洁是环境科学的重要课题之一，也是“打赢蓝天保卫战”的重要举措。分析有关氮氧化物、二氧化硫的反应，并回答相关问题：
(1)已知：N2(g)＋O2(g)===2NO(g) ΔH1＝＋180.5 kJ·mol－1
C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH2＝－393.5 kJ·mol－1
2C(s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH3＝－221.0 kJ·mol－1
若某反应的平衡常数表达式为，请写出此反应的热化学方程式：________________
(2)利用汽油中挥发出来的烃类物质(CxHy)催化还原汽车尾气中的NO气体可消除由此产生的污染，该过程的化学方程式为_______________________________________________
(3)废气中的SO2经过净化后与空气混合进行催化氧化等一系列反应后可制取硫酸，其中SO2发生催化氧化的反应为2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)。往一固定体积的密闭容器中通入SO2和O2[其中n(SO2)∶n(O2)＝2∶1]，在不同温度下测得容器内总压强与反应时间的关系如图所示。
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①图中A点处SO2的转化率为__________
②C点的正反应速率vC(正)与A点的逆反应速率vA(逆)的大小关系为vC(正)________(填“＞”“＜”或“＝”)vA(逆)
③图中B点用压强表示的平衡常数Kp＝________(用平衡分压代表平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数)
(4)工业上常用氨水吸收二氧化硫，可生成(NH4)2SO3。判断常温下(NH4)2SO3溶液的酸碱性并说明判断依据_____________________________________________________________________
(已知常温下NH3·H2O的Kb＝1.8×10－5；H2SO3的Ka1＝1.3×10－2，Ka2＝6.3×10－8)
4．硫单质及其化合物在化工生产等领域应用广泛。
(1)工业尾气中的SO2一直是环境污染的主要原因之一，工业上常采用氨水将SO2转化为NH4HSO3，再氧化为(NH4)2SO4的方法降低尾气中的含硫量。
实验测得NH4HSO3溶液中，则溶液的pH为__________。(已知：H2SO3的Ka1＝1.5×10－2，Ka2＝1.0×10－7)
(2)煤制得的化工原料气中含有羰基硫(O===C===S)，该物质可转化为H2S，反应为COS(g)＋H2(g)H2S(g)＋CO(g) ΔH＞0。
①恒温、恒容条件下，密闭容器中发生上述反应，下列事实不能说明反应达到平衡状态的是________
a．COS的浓度保持不变 b．化学平衡常数不再改变
c．混合气体的密度不再改变 d．形成2 mol H—S键的同时形成1 mol H—H键
②T1 ℃时，在恒容的密闭容器中，将定量的CO和H2S混合加热并达到平衡：H2S(g)＋CO(g)COS(g)＋H2(g) K＝0.25。则该温度下反应COS(g)＋H2(g)H2S(g)＋CO(g)的平衡常数K′＝___________。T1 ℃时，向容积为10 L的恒容密闭容器中充入1 mol COS(g)和1 mol H2(g)，达到平衡时COS的转化率为_______
(3)过二硫酸(H2S2O8)是一种强氧化性酸，其结构式为：
①在Ag＋催化作用下，S2O能与Mn2＋在水溶液中发生反应生成SO和MnO，1 mol S2O能氧化的Mn2＋的物质的量为________ mol。
②工业上可用惰性电极电解硫酸和硫酸铵混合溶液制备过二硫酸铵。则阳极的电极反应式为_____________
5．汽车尾气和燃煤尾气是造成雾霾的主要原因之一
(1)工业上利用甲烷催化还原NO，可减少氮氧化物的排放
已知：CH4(g)＋4NO2(g)===4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－574 kJ·mol－1
CH4(g)＋4NO(g)===2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－1 160 kJ·mol－1
甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式为__________________________________________
(2)减少汽车尾气污染的原理为2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g) ΔH<0。向恒温恒容密闭容器中充入NO和CO，用传感器测得的数据如下表所示：
时间/s 0 1 2 3 4
c(NO)/(×10－3 mol·L－1) 9.00 4.00 2.00 1.00 1.00
c(CO)/(×10－3 mol·L－1) 9.00 4.00 2.00 1.00 1.00
①为了提高尾气处理的效果，可采取的措施有_______________________________(写出一种即可)。
②此条件下达到平衡时，计算该反应的平衡常数K＝________
(3)工业上用氢氧化钠溶液来同时吸收SO2和氮的氧化物气体(NOx)，可得到Na2SO3、NaHSO3、NaNO2、NaNO3等溶液(已知：常温下，HNO2的电离常数为Ka＝7×10－4，H2SO3的电离常数为Ka1＝1.2×10－2、Ka2＝5.8×10－8，NaHSO3的水解常数为Kh2)
①常温下，相同浓度的Na2SO3、NaNO2溶液中pH较大的是________溶液
②常温下，NaHSO3显________性(填“酸”“碱”或“中”)，判断的理由是：____________________(通过计算说明)
(4)铈元素(Ce)常见有＋3、＋4两种价态。NO可以被含Ce4＋的溶液吸收，生成NO、NO(二者物质的量之比为1∶1)。可采用电解法将上述吸收液中的NO转化为无毒物质，同时再生Ce4＋，其原理如图所示
①Ce4＋从电解槽的________(填字母代号)口流出
②写出阴极的电极反应式：____________________________________
6．一定条件下，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＝－566 kJ·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_________________________
(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。请在图b中画出n(CO)∶n(SO2)＝2∶1 时，SO2的转化率的预期变化曲线
(4)工业上还可用Na2SO3溶液吸收烟气中的SO2：Na2SO3＋SO2＋H2O===2NaHSO3。某温度下用1.0 mol·L－1Na2SO3溶液吸收纯净的SO2，当溶液中 c(SO)降至0.2 mol·L－1时，吸收能力显著下降，应更换吸收剂。
①此时溶液中c(HSO)约为________mol·L－1。
②此时溶液pH＝________。(已知该温度下SO＋H＋HSO的平衡常数K＝8.0×106，计算时SO2、H2SO3浓度忽略不计)
7．2019年10月27日，国际清洁能源会议(ICCE2019)在北京开幕，一碳化学成为这次会议的重要议程。甲醇、甲醛(HCHO)等一碳化合物在化工、医药、能源等方面都有广泛的应用，回答下列问题：
(1)甲醛(HCHO)俗称蚁醛，是一种重要的化工原料。可通过以下方法将甲醇转化为甲醛。
脱氢法：CH3OH(g)===HCHO(g)＋H2(g) ΔH1＝＋92.09 kJ/mol
氧化法：CH3OH(g)＋O2(g)===HCHO(g)＋H2O(g) ΔH2
已知：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH3＝－483.64 kJ/mol，则ΔH2＝_________
(2)氧化剂可处理甲醛污染，结合下图分析春季(水温约为15 ℃)应急处理被甲醛污染的水源应选择的试剂为___________(填化学式)
(3)纳米二氧化钛催化剂可用于工业上合成甲醇：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) ΔH＝a kJ/mol
①按＝2投料比将H2与CO充入V L恒容密闭容器中，在一定条件下发生反应，测定CO的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。则a_____0(填“＞”或“＜”)；压强p1、p2、p3由小到大的关系是__________
②在温度为T1 ℃，向某恒容密闭容器中充入H2和CO发生上述反应，起始时c(H2)＝c(CO)＝2.0 mol/L。达到平衡时，CO的转化率为图中的M点对应的转化率，则在该温度下，对应的N点的平衡常数为______(保留3位有效数字)
(4)用甲醇可以制备甲胺(CH3NH2)，甲胺在水中的电离方程式与氨相似。25 ℃时甲胺的电离常数Ka＝9.25×10－7。该温度下，反应CH3NH2＋H＋===CH3NH3+的平衡常数K＝_________(填数值)
8．氮及其化合物与人们的生活生产密切相关。回答下列问题：
(1)微生物作用下，废水中的NH可转化为NO，该反应分两步反应：
Ⅰ步：2NH(aq)＋3O2(g)===2NO(aq)＋4H＋(aq)＋2H2O(l) ΔH＝－546 kJ/mol
Ⅱ步：2NO(aq)＋O2(g)===2NO(aq) ΔH＝－146 kJ/mol
则低浓度氨氮废水中的NH(aq)氧化生成NO(aq)的热化学方程式为NH(aq)＋2O2(g)===2H＋(aq)＋H2 O(l)＋NO(aq) ΔH＝________ kJ/mol
(2)氮与氧能形成多种二元化合物，这些化合物往往不稳定，其中NO2比较稳定。
①N2O5分解生成NO2和另外一种氮的氧化物，生成1 mol NO2时，转移1 mol电子，则该反应的化学方程式是__________________________________________
②已知可逆反应N2O4(g)2NO2(g) ΔH >0。在恒容密闭容器中充入一定量的N2O4，发生上述反应。测得N2O4的平衡转化率[α(N2O4)]随温度的变化如下图某条曲线，α(N2O4)随温度的变化的正确曲线是________(填“ⅰ”或“ⅱ”)。若容器中通入N2O4的起始压强为102 kPa，则a点温度下的平衡常数Kp＝________(用平衡分压代替平衡浓度计算，p分＝p总×物质的量分数)。
(3)机动车尾气是造成雾霾的主要因素之一，CO、NO在催化剂作用下可转化为无害气体：
2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g) ΔH<0。已知甲、乙两个恒温恒容容器，容积均为1 L，两个容器中加入的CO的物质的量及CO随反应时间的变化如下表，则反应温度高的容器是________(填“甲”或“乙”)；甲容器中，0～120 min的速率v(N2)＝________mol/(L·min)，达到化学平衡后，乙容器中各物质均加倍，则平衡向________(“正反应”或“逆反应”)方向移动
t/min 0 40 80 120 160
n甲(CO)/mol 2.00 1.50 1.10 0.80 0.80
n乙(CO)/mol 2.00 1.45 1.00 1.00 1.00
(4)已知：25 ℃时，电离常数Kb(NH3·H2O)＝2.0×10－5，Ka1(H2CO3)＝4.0×10－7、Ka2(H2CO3)＝5.0×10－11
①判断0.1 mol/L的(NH4)2CO3溶液使pH试纸________(填“变蓝”“不变色”或“变红”)，该溶液中c(CO)、c(HCO)、c(NH)的浓度大小关系是________________________________
②0.50 mol/L的Na2CO3溶液的pH＝________(不考虑CO第二步水解和H2O的电离)
9．氮污染指由氮的化合物引起的环境污染。回答下列问题：
(1)将工业废气NO与CO混合，经三元催化剂转化器处理如下：2CO＋2NO===2CO2＋N2。
已知：CO(g)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－283.0 kJ·mol－1
N2(g)＋O2(g)===2NO(g) ΔH＝＋180.0 kJ·mol－1
三元催化剂转化器中发生反应的热化学方程式为________________________________________
(2)一定条件下用活性炭对NO2进行处理，发生反应：2C(s)＋2NO2(g)??N2(g)＋2CO2(g) ΔH＝－64.2 kJ·mol－1。在恒容密闭容器中加入足量的C和一定量的NO2气体，维持温度为T ℃，发生上述反应，如图为不同压强下反应经过相同时间NO2的转化率的变化趋势：
①请从动力学角度分析，1 050 kPa前，NO2转化率随着压强增大而增大的主要原因为________________；在1 100 kPa时，NO2的体积分数为________
②用平衡分压代替平衡浓度也可以表示化学平衡常数(记作Kp)。在T ℃、1.1×106 Pa时，该反应的化学平衡常数Kp＝________[写出计算表达式即可，已知：某气体的分压(p分)＝混合气体总压(p总)×某气体的体积分数]
(3)常温下Ksp(AgNO2)＝2×10－8，Ksp(AgCl)＝1.8×10－10，Ksp(Ag2SO4)＝1.4×10－5。
①向含NO、SO的混合溶液中加入AgNO3溶液至SO恰好完全沉淀(SO浓度等于1.0×10－5 mol·L－1)时，c(NO)＝________(已知＝1.2)
②向含NO、Cl－的混合溶液中加入AgNO3溶液，当两种沉淀共存时，＝________
(4)已知25 ℃时，NH3·H2O的Kb＝1.8×10－5，H2CO3的Ka1＝4.4×10－7，Ka2＝4.7×10－11。向氨水中逐渐通入CO2，当溶液的pH＝10时，＝________；当溶液呈中性时，＝________
10．以天然气和二氧化碳为原料在工业上均可以合成甲醇
(1)目前科学家正在研究将天然气直接氧化合成甲醇：CH4(g)＋O2(g)===CH3OH(g) ΔH＝－146 kJ·mol－1。已知该反应中相关化学键的键能数据如下：
化学键 C—O O===O H—O C—H
E/(kJ·mol－1) 343 498 x 413
由此计算x＝________
(2)工业废气二氧化碳催化加氢也可合成甲醇：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)。在密闭容器中投入1 mol CO2和2.75 mol H2，在不同条件下发生反应，实验测得平衡时甲醇的物质的量随温度、压强的变化如图所示。
①该反应的ΔH________(填“>”“<”或“＝”，下同)
②M、N两点的化学反应速率：v(N)______v(M)，判断理由是________________________________
③为提高CO2的转化率，除可以改变温度和压强外，还可采取的措施有______________、______________
④若506℃时，在10 L密闭容器中反应，达平衡时恰好处于图中M点，则N点对应的平衡常数K＝________(结果保留两位小数)。
(3)煤的电化学脱硫是借助煤在电解槽发生的反应将煤中的FeS2转化为硫酸盐，达到净煤目的。在硫酸铁酸性电解液中首先发生反应FeS2＋2Fe3＋===3Fe2＋＋2S，然后在某一电极上发生两个电极反应，其中一个是使Fe3＋再生，则该电极为________极，该电极上的另一个电极反应式是________________________。(所用电极均为惰性电极)
(4)处理废水时，通入H2S(或加S2－)能使某些金属离子生成极难溶的硫化物而除去。25℃时，某废液中c(Mn2＋)＝0.02 mol·L－1，调节废液的pH使Mn2＋开始沉淀为MnS时，废液中c(H2S)＝0.1 mol·L－1，此时pH约为________
[已知：Ksp(MnS)＝5.0×10－14；H2S的电离常数Ka1＝1.5×10－7，Ka2＝6.0×10－15；lg6＝0.8]
11．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＝－271 kJ·mol－1
Ⅱ.5CaO(s)＋3H3PO4(l)＋HF(g)Ca5(PO4)3F(s)＋5H2O(l) ΔH＝－937 kJ·mol－1
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10 L密闭容器中充入0.5 mol CO和1 mol H2O(g)，2 min达到平衡时，测得0～2 min内用CO2表示的反应速率v(CO2)＝0.02 mol·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______________
________________________________________________________________________
12．C、N、S的氧化物常会造成一些环境问题，科研工作者正在研究用各种化学方法来消除这些物质对环境的影响。
(1)CO2的重整。用CO2和H2为原料可得到CH4燃料
已知：①CH4 (g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g) ΔH1＝＋247 kJ·mol－1
②CH4 (g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g) ΔH2＝＋205 kJ·mol－1
写出CO2重整的热化学方程式：___________________________________________
(2)“亚碳酸盐法”吸收烟中的SO2
①将烟气通入1.0 mol·L－1 的Na2SO3溶液，若此过程中溶液体积不变，则溶液的pH不断________(填“减小”“不变”或“增大”)。当溶液pH约为6时，吸收SO2的能力显著下降，应更换吸收剂，此时溶液中c(SO)＝0.2 mol/L，则溶液中c(HSO)＝________
②室温条件下，将烟气通入(NH4)2SO3溶液中，测得溶液pH与各组分物质的量分数的变化关系如图所示，b点时溶液pH＝7，则n(NH)∶n(HSO)＝____________
(3)催化氧化法去除NO。一定条件下，用NH3消除NO污染，其反应原理：4NH3＋6NO5N2＋6H2O。不同温度下，n(NH3)∶n(NO)的物质的量之比分别为4∶1、3∶1、1∶3时，得到NO脱除率曲线如图所示：
①曲线a中，NO的起始浓度为6×10－4 mg·m－3，从A点到B点经过0.8 s，该时间段内NO的脱除速率为______
mg·m－3·s－1
②曲线b对应NH3与NO的物质的量之比是____________________
(4)间接电化学法除NO。其原理如图所示，写出阴极的电极反应式(阴极室溶液呈酸性)：______________________，吸收池中除去NO的原理：___________________________(用离子方程式表示)。
13．二甲醚(CH3OCH3)具有优良的燃烧性能，被称为21世纪的“清洁能源”。一步法合成二甲醚是以合成气(CO/H2)为原料，在一定温度、压强和催化剂作用下进行，反应器中发生了下列反应：
Ⅰ：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) ΔH1＝－90.7 kJ·mol－1
Ⅱ：2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g) ΔH2＝－23.5 kJ·mol－1
Ⅲ：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) ΔH3＝－41.2 kJ·mol－1
(1)一种新合成二甲醚的方法为一定条件下：2CO2(g)＋6H2(g)??CH3OCH3(g)＋3H2O(g)，该反应的ΔH＝________ kJ·mol－1；判断该反应在一定温度下、体积恒定的密闭容器中，下列不能作为达到化学平衡状态的依据是________
A．平均摩尔质量保持不变 B．容器的密度不变
C．容器内压强保持不变 D．单位时间内消耗2 mol CO2，同时消耗1mol二甲醚
(2)若反应CO(g)＋H2O(g)??CO2(g)＋H2(g)的正、逆反应速率分别可表示为v正＝k正c(CO)·c(H2O)；v逆＝k逆c(CO2)·c(H2)，k正、k逆分别为正、逆反应速率常数，c为物质的量浓度。一定温度下，在体积为1 L的恒容密闭容器中加入4 mol H2O(g)和4 mol CO(g)发生上述反应，测得CO和CO2的物质的量浓度随时间的变化如图所示。a点时，v逆∶v正＝________
(3)可采用CO和二甲醚催化合成乙醇
反应Ⅰ：CH3OCH3(g)＋CO(g)CH3COOCH3(g) ΔH1
反应Ⅱ：CH3COOCH3(g)＋2H2(g)CH3OH(g)＋C2H5OH(g) ΔH2
①压强为p kPa时，温度对二甲醚和乙酸甲酯平衡转化率的影响如图甲所示，则ΔH1________(填“＞”或“＜”)0
②温度对平衡体系中乙酸甲酯的含量和乙醇的影响如图乙所示，在300～600 K范围内，乙酸甲酯的含量逐渐增大，而乙醇的百分含量逐渐减小的原因是：_________________________________________________
③若压强为p kPa、温度为800 K时，向2 L恒容密闭容器中充入1 mol CH3OCH3和1 mol CO发生反应Ⅰ，2 min时达到平衡，该条件下反应Ⅰ的平衡常数K＝________ L/mol
(4)25 ℃时，以二甲醚燃料电池(电解质溶液为稀硫酸)为电源，电解600 mL一定浓度的NaCl溶液。电解一段时间后，NaCl溶液的pH变为12(假设电解前后NaCl溶液的体积不变)，则理论上消耗二甲醚的物质的量为________ mol。若向U形管内电解后的溶液中通入CO2气体，使所得溶液c(HCO)∶c(CO)＝2∶1，则此时溶液中的c(H＋)＝________ mol·L－1(室温下，H2CO3的Ka1＝4×10－7，Ka2＝5×10－11)
【化学反应原理综合题型集训之化学平衡与电解质溶液】答案
1．(1)CH4(g)＋2NO2(g)===N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－955 kJ·mol－1
(2)①2NO＋2CON2＋2CO2 ② 0.005 mol·L－1·min－1 5 ③c ④ab
(3)向左 400 HCO＋SO2===HSO＋CO2
解析：(1)已知：①CH4(g)＋4NO2(g)===4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－574 kJ·mol－l；②CH4(g)＋4NO(g)===2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－1 160 kJ·mol－l；③H2O(g)===H2O(l) ΔH＝－44.0 kJ·mol－l。
根据盖斯定律：(①＋②＋③×4)得CH4(g)与NO2(g)反应生成N2(g)、CO2(g)和H2O(l)的热化学方程式为CH4(g)＋2NO2(g)===N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－955 kJ·mol－l；
(2)①采用催化剂将NO和CO转化成无污染气体二氧化碳和氮气，该反应的化学方程式为2NO＋2CO??N2＋2CO2；②由图像知10 min内NO的物质的量变化为(0.4－0.2) mol＝0.2 mol，由反应方程式知N2的物质的量变化为0.1 mol，浓度变化为0.05 mol/L，该反应的速率v(N2)＝＝0.005 mol·L－1·min－1；利用三段式分析；
则T ℃时该化学反应的平衡常数K＝＝＝5；
③a.该反应为放热反应，升高温度，K减小，与图像不符，故a不符合题意；b.该反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，CO的转化率降低，与图像不符，故b不符合题意；c.平衡常数的影响因素为温度，温度不变，K不变，与图像相符，故c符合题意；d.增大N2的浓度，平衡逆向移动，NO的转化率降低，与图像不符，故d不符合题意；答案选c；④a.随着反应的进行，容器内气体的物质的量逐渐减小，根据阿伏加德罗定律知容器中压强逐渐减小，当容器内压强不再变化说明反应达到平衡状态，故a符合题意；b.反应达平衡后各物质的浓度不变，若CO2的浓度不再改变，反应达到平衡状态，故b符合题意；c.2v正(NO)＝v逆(N2)，正、逆反应速率不相等，反应未达到平衡，故c不符合题意；d.一定温度下，在恒容密闭容器中，根据质量守恒定律知容器内气体的质量保持不变，气体的密度不随反应的进行而变化，密度保持不变不能说明反应达到平衡状态，故d不符合题意；答案选ab；
(3)一定温度下，用水吸收SO2气体时，生成了亚硫酸，亚硫酸能电离出氢离子，氢离子能抑制水的电离，使水的电离平衡向左移动；亚硫酸的电离方程式为，H2SO3??HSO＋H＋，HSO??H＋＋SO，得到pH＝4的H2SO3溶液，c(H＋)＝10－4 mol/L，由于Ka2＝eq \f(c（H＋）·c（SO）,c（HSO）)，eq \f(c（HSO）,c（SO）)＝＝＝400；
由于Ka1(H2SO3)＞Ka1(H2CO3)＞Ka2(H2SO3)，所以SO2可用足量小苏打溶液吸收，反应产生亚硫酸氢钠和二氧化碳，反应的离子方程式为：HCO＋SO2===HSO＋CO2。
2．(1) 吸热
(2)50%
(3)＜ －130.8 ＞ 1.25×10-3
解析：Ⅰ、(1)CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)的平衡常数表达式K=，由表中数据可知，升高温度，平衡常数增大，说明升高温度，平衡正向移动，故正反应为吸热反应，故答案为：
；吸热；
(3)此时浓度商Qc==1＞800℃时平衡常数K=0.9，反应向逆反应方向移动，则v(正)＜v(逆)，故答案为：＜；
Ⅱ、已知：①CO2(g)+3H2(g)═CH3OH(g)+H2O(g)△H1=-53.7kJ mol-1，②CH3OCH3(g)+H2O(g)
═2CH3OH(g)△H2=+23.4kJ mol-1，根据盖斯定律，①×2-②可得：2CO2(g)+6H2(g) CH3OCH3(g) +3H2O(g)，△H3=2△H1-△H2=2×(-53.7kJ mol-1)-23.4kJ mol-1 =-130.8kJ mol-1，故答案为：-130.8；
Ⅲ、根据盐类水解规律，已知NH3·H2O的电离平衡常数K=2×10-5，H2CO3的电离平衡常数K1=4×10-7，K2=4×10-11，所以碳酸氢根的水解程度更大，所以NH4HCO3显碱性；在NH4HCO3溶液中，c(NH4+)＞c(HCO3-)；反应NH4++HCO3-+H2ONH3·H2O+H2CO3的平衡常数
K==×===1.25×10-3，故答案为：＞； 1.25×10-3。
3．(1)2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g) ΔH＝－746.5 kJ·mol－1
(2)4CxHy＋(8x＋2y)NO4xCO2＋(4x＋y)N2＋2yH2O
(3)①45% ②＞ ③24 300
(4)溶液显碱性，Kb(NH3·H2O)大于Ka2(H2SO3)，SO的水解程度比NH大(其他合理解释也可)
解析：(1)根据该反应的平衡常数表达式K＝，可知该反应为2NO(g)＋2CO(g)??N2(g)＋2CO2(g) ΔH，将题给的三个热化学方程式依次编号为①、②、③，根据盖斯定律，由②×2－③－①得到2NO(g)＋2CO(g)??N2(g)＋2CO2(g) ΔH＝－746.5 kJ·mol－1。(2)用烃催化还原NO气体以消除由此产生的污染，可知反应生成无污染的N2、CO2和H2O，根据得失电子守恒、原子守恒可写出并配平化学方程式。(3)①设起始通入的SO2为2a mol，O2为a mol，在A点时，O2转化了x mol，根据三段式法进行计算：
2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)
起始/mol 2a a 0
转化/mol 2x x 2x
A点时/mol 2a－2x a－x 2x
在恒温恒容条件下，气体压强之比等于物质的量之比，故＝，解得x＝0.45a，则A点SO2的转化率α(SO2)＝×100%＝45%。②T1条件下，由A到B，反应趋向平衡，正反应速率逐渐减小，逆反应速率逐渐增大，B点时反应处于平衡状态，故vA(逆)＜vB(逆)＝vB(正)。又由题图知，T2条件下反应先达到平衡，则T2＞T1，由B到C，温度升高，反应速率加快，故vC(正)＞vB(正)＝vB(逆)＞vA(逆)。③设起始通入2b mol SO2，b mol O2，在B点反应达到平衡时O2转化了y mol，根据三段式法进行计算：
2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)
起始/mol 2b b 0
转化/mol 2y y 2y
平衡/mol 2b－2y b－y 2y
在恒温恒容条件下，气体压强之比等于物质的量之比，故＝，解得y＝0.9b，故Kp＝＝＝24 300。(4)NH水解生成了H＋和NH3·H2O，使溶液显酸性，而SO水解生成了OH－和HSO，使溶液显碱性，由于Kb(NH3·H2O)大于Ka2(H2SO3)，说明NH的水解程度小于SO的水解程度，故(NH4)2SO3溶液显碱性。
4．(1)6
(2)①bc ②4 66.7%
(3)①0.4 ②2SO－2e－===S2O
解析：(1)Ka1＝，Ka2＝，Ka1·Ka2＝c2(H＋)·＝1.5×10－2×1.0×
10－7，则c(H＋)＝1×10－6 mol·L－1，溶液的pH为6。
(2)①a项，COS的浓度保持不变，说明化学反应达到平衡状态；b项，化学平衡常数只和温度有关，不受浓度影响，所以化学平衡常数不变不能作为判断平衡的依据；c项，混合气体的密度为，恒容V为定值，都是气体，所以m不变，故不能说明；d项，形成2 mol H—S键的同时形成1 mol H—H键，说明正、逆反应速率相等，故可以作为判断平衡的标志。
②T1 ℃时，H2S(g)＋CO(g)??COS(g)＋H2(g)的K＝＝0.25，COS(g)＋H2(g)??H2S(g)＋CO(g)的K′＝＝＝4。
T1 ℃时，设平衡时COS的变化浓度为x mol·L－1，
COS(g)＋H2(g)===H2S(g)＋CO(g)
初始浓度/mol·L－1 0.1 0.1 0 0
变化浓度/mol·L－1 x x x x
平衡浓度/mol·L－1 0.1－x 0.1－x x x
K′＝＝4，x≈0.066 7，COS的转化率为×100%＝66.7%。
(3)①设1 mol S2O能氧化Mn2＋的物质的量为x mol，
5S2O＋2Mn2＋＋8H2O===10SO＋2MnO＋16H＋
5 mol 2 mol
1 mol x mol
x＝0.4。
②用惰性电极电解硫酸和硫酸铵混合溶液制备过二硫酸铵。阳极发生SO失电子生成S2O的反应，电极反应式为2SO－2e－===S2O。
5．(1)CH4(g)＋2NO2(g)===N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－867 kJ·mol－1
(2)①降低温度或增大压强(或压缩体积)或使用催化活性更好的催化剂等 ②2.56×105
(3)①Na2SO3
②酸 因为HSO的电离常数Ka2＝5.8×10－8，水解常数Kh2＝≈8.3×10－13，电离常数大于水解常数，所以溶液显酸性
(4)①a ②2NO＋8H＋＋6e－===N2↑＋4H2O
解析：(1)已知：①CH4(g)＋4NO2(g)===4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－574 kJ·mol－1；②CH4(g)＋4NO(g)===2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－1 160 kJ·mol－1；根据盖斯定律：×①＋×②即可得：CH4(g)＋2NO2(g)===N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝(－574－1 160)kJ·mol－1＝－867 kJ·mol－1；
(2)①为了提高尾气处理的效果，应使平衡正向移动，则可采取的措施有降低温度或增大压强(或压缩体积)或使用催化活性更好的催化剂等，②根据表中数据：
平衡常数K＝＝＝2.56×105；
(3)①常温下，HNO2的电离常数大于H2SO3的二级电离常数，所以相同浓度的Na2SO3、NaNO2溶液水解程度为：Na2SO3 > NaNO2，则pH较大的是Na2SO3溶液，②常温下，NaHSO3的电离常数为Ka2＝5.8×10－8，水解常数为Kh2＝≈8.3×10－13，电离常数大于水解常数，所以溶液显酸性；
(4)①Ce4＋为氧化产物，在阳极生成，从电解槽的a口流出，②阴极发生还原反应，在阴极NO转化为N2，阴极的电极反应式为：2NO＋8H＋＋6e－===N2↑＋4H2O。
6．(1)－270
(2)Cr2O3 Fe2O3做催化剂时，在相对较低温度时可获得较高的SO2的转化率，从而节约大量能源
(3)如图所示
(4)①1.6 ②6
解析：(1)根据盖斯定律，由已知中第一个反应减去第二个反应可得2CO(g)＋SO2(g)2CO2(g)＋S(l)，则ΔH＝ΔH1－ΔH2＝－270 kJ·mol－1。
(2)根据图a，260 ℃时Cr2O3曲线对应的SO2的转化率最高。Fe2O3做催化剂的优点是在相对较低的温度时SO2的转化率较高，可以节约能源。
(3)n(CO)∶n(SO2)＝2∶1时，SO2的平衡转化率接近100%，但比n(CO)∶n(SO2)＝3∶1时达平衡要慢。
(4)①溶液中c(SO)降至0.2 mol·L－1时，参加反应的c(SO)为0.8 mol·L－1，则反应生成的c(HSO)约为1.6 mol·L－1。②K＝eq \f(c（HSO）,c（SO）·c（H＋）)＝＝8.0×106，则c(H＋)＝10－6 mol·L－1，pH＝6。
7．(1)－149.73 kJ/mol
(2)Ca(ClO)2
(3)① ＜ p3＜p2＜p1 ②4.17
(4)9.25×107
8．(1)－346
(2)①N2O5===NO2＋NO3 ②i 204 kPa
(3)乙 0.005 正反应
(4)①变蓝 c(NH)＞c(CO)＞c(HCO) ②12
解析：(1)由盖斯定律可知，(Ⅰ步＋Ⅱ步)/2可得反应NH(aq)＋2O2(g)===2H＋(aq)＋H2 O(l)＋NO(aq)，则ΔH＝[(－546 kJ/mol)＋(－146 kJ/mol)]/2＝－346 kJ/mol；
(2)①N2O5生成NO2，N元素化合价降低，则另一种氮的氧化物中N元素的化合价高于＋5，由生成1 mol NO2时转移1 mol电子可知另一种氮的氧化物的分子式为NO3，N2O5分解的化学方程式为N2O5===NO2＋NO3；②N2O4转化为NO2的反应为吸热反应，升高温度，平衡向吸热方向移动，N2O4的平衡转化率增大，则图中的正确曲线是ⅰ；a点时，N2O4的平衡转化率α(N2O4)为0.5，设起始N2O4为1 mol，由此建立如下三段式：
由p始∶p平＝n始∶n平可得：102 kPa：p平＝1 mol∶1.5 mol，p平＝153 kPa，N2O4物质的量分数为1/3，平衡分压为153 kPa×1/3＝51 kPa，NO2物质的量分数2/3，平衡分压为153 kPa×2/3＝102 kPa，则Kp＝(102 kPa)2/51 kPa＝204 kPa；
(3)由表格数据可知，容器乙先达到平衡，则容器乙的反应温度高于容器甲；甲容器中，0～120 min时，CO浓度变化量为(2.00－0.80) mol/1 L＝1.20 mol/L，由化学方程式可知N2浓度变化量为0.60 mol/L，则v(N2)为0.60 mol/L÷120 min＝0.005 mol/(L·min)；达到化学平衡后，乙容器中各物质均加倍，相当于增大压强，增大压强平衡向化学计量数减小的正反应方向移动；(4)由题给电离常数可知，电离程度大小顺序为：NH3·H2O＞H2CO3＞HCO，电离程度越大，离子的水解程度越小，则水解程度大小顺序为：CO＞HCO＞NH。①由于0.1 mol/L的(NH4)2CO3溶液中，CO和NH均水解，水解程度大小顺序为：CO＞NH，溶液呈碱性，使pH试纸变蓝；水解程度越大，离子浓度越小，CO和NH虽然相互促进水解，但水解程度依然很小，则溶液中浓度大小关系为c(NH)＞c(CO)＞c(HCO)；
②0.50 mol/L的Na2CO3溶液中存在水解平衡：CO＋H2O??HCO＋OH－，水解常数Kh＝c(HCO)·c(OH－)/c(CO)＝Kw/Ka2＝1.0×10－14/5.0×10－11＝2.0×10－4，0.50 mol/L的Na2CO3溶液中c(OH－)＝eq \r(c（CO）Kh)＝ mol/L＝1.0×10－2 mol/L，溶液pH＝12。
9．(1)2CO(g)＋2NO(g)===2CO2(g)＋N2(g) ΔH＝－746.0 kJ·mol－1
(2)①1 050 kPa前反应未达平衡状态，随着压强增大，反应速率加快，NO2转化率提高 50%
②×1.1×106 Pa
(3)①1.67×10－8 mol·L－1 ②9×10－3
(4)2.13 4.404
解析：(1)根据盖斯定律，由第一个已知反应×2－第二个已知反应，可得：2CO(g)＋2NO(g)===2CO2(g)＋N2(g) ΔH＝－283.0 kJ·mol－1×2－180.0 kJ·mol－1＝－746.0 kJ·mol－1。(2)①在1 050 kPa前反应未达平衡状态，随着压强增大，反应速率加快，NO2转化率提高；在1 100 kPa时，NO2的转化率为40%，根据2C(s)＋2NO2(g)??N2(g)＋2CO2(g)，设起始时二氧化氮共有2x mol，则转化的二氧化氮为0.8x mol，生成的氮气为0.4x mol，二氧化碳为0.8x mol，NO2的体积分数＝×100%＝50%。②根据图像，T ℃、1.1×106 Pa时，NO2的转化率为40%，此时反应处于平衡状态，根据2C(s)＋2NO2(g)??N2(g)＋2CO2(g)，设起始时NO2共有2x mol，则平衡时转化的二氧化氮为0.8x mol，平衡时二氧化氮为1.2x mol，氮气为0.4x mol，二氧化碳为0.8x mol，则NO2、N2、CO2的平衡分压分别为×1.1×106 Pa、×1.1×106 Pa、×1.1×106 Pa，反应的化学平衡常数Kp＝＝×1.1×106 Pa。(3)①SO恰好完全沉淀时，c(Ag＋)＝＝ mol·L－1＝1.2 mol·L－1，NO恰好完全沉淀时，c(Ag＋)＝＝2×10－3 mol·L－1，则SO恰好完全沉淀时NO已沉淀完全，此时c(NO)＝Ksp(AgNO2)/c(Ag＋)＝(2.0×10－8/1.2)mol·L－1＝1.67×10－8 mol·L－1。②当两种沉淀共存时，＝＝＝＝9×10－3。(4)当溶液的pH＝10时，c(H＋)＝10－10 mol·L－1，根据H2CO3的Ka2＝，＝＝＝2.13。当溶液呈中性时，c(H＋)＝c(OH－)，根据电荷守恒，c(NH)＋c(H＋)＝c(OH－)＋2c(CO)＋c(HCO)，则c(NH)＝2c(CO)＋c(HCO)，＝＝＋，根据H2CO3的Ka1＝，＝＝＝4.4，而H2CO3的Ka2＝，则Ka1×Ka2＝，＝＝＝2.068×10－3，故＝2.068×10－3×2＋4.4＝4.404。
10．(1)465
(2)①<
②< 温度不变时，由图中可判断压强p2
(3)阳 S＋4H2O－6e－===8H＋＋SO
(4)5.2
解析：(1)CH4(g)＋O2(g)===CH3OH(g) ΔH＝－146 kJ·mol－1，根据反应的焓变＝反应物总键能－生成物总键能，结合题表提供的化学键的键能数据，有4×413 kJ·mol－1＋×498 kJ·mol－1－(3×413 kJ·mol－1＋343 kJ·mol－1＋x kJ·mol－1)＝－146 kJ·mol－1，则x＝465。(2)①由题图可知，压强一定时，温度越高，CH3OH的物质的量越小，说明升高温度平衡向逆反应方向移动，则正反应为放热反应，ΔH<0。②该反应为气体体积减小的反应，温度一定时，增大压强，平衡向正反应方向移动，甲醇的物质的量增大，故压强p1>p2，压强增大，反应速率也增大，所以v(N)
11．(1)H3PO4＋F－===H2PO＋HF
(2)①Ca5(PO4)3F(s)＋5H2SO4(l)3H3PO4(l)＋HF(g)＋5CaSO4(s) ΔH＝－418 kJ/mol
②增大 不变
(3)①80% 8/3 ②＜ ＜ 相同温度下，n(CO)/n(H2O)越小，CO的转化率越大，其平衡体积分数越小
解析：(1)由于Ka2
起始物质的量(mol) 0.5 1 0 0
转化物质的量(mol) 0.4 0.4 0.02×2×10 0.4
平衡物质的量(mol) 0.1 0.6 0.4 0.4
CO的转化率α＝×100%＝80%，K＝＝＝。
②温度升高，CO体积分数增大，平衡逆向进行，因此ΔH<0。由于＝y，相同温度下，越小，CO转化率越大，其平衡体积分数越小。
12．(1)CO2(g)＋4H2(g)===CH4(g)＋2H2O(g) ΔH1＝－163 kJ·mol－1
(2)①减小 1.6 mol·L－1 ②3∶1
(3)①1.5×10－4 ②3∶1
(4)2HSO＋2e－＋2H＋===S2O＋2H2O 2NO＋2S2O＋2H2O===N2＋4HSO
解析：(1)已知：①CH4 (g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g) ΔH1＝＋247 kJ·mol－1；②CH4 (g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g) ΔH2＝＋205 kJ·mol－1。
根据盖斯定律，由①－②×2得反应CO2(g)＋4H2(g)===CH4(g)＋2H2O(g) ΔH＝ΔH1－2ΔH2＝－163 kJ·mol－1。
(2)①将烟气通入1.0 mol·L－1的Na2SO3溶液，亚硫酸与亚硫酸钠和水反应生成亚硫酸氢钠，溶液pH不断减小；向亚硫酸钠溶液中通入二氧化硫生成亚硫酸氢钠，反应方程式为SO2＋Na2SO3＋H2O===2NaHSO3，溶液中反应的亚硫酸根离子和生成的亚硫酸氢根离子的物质的量比为1∶2，溶液中参加反应的亚硫酸根为(1.0－0.2) mol·L－1，则生成的亚硫酸氢根为c(HSO)＝2×(1.0－0.2) mol·L－1＝1.6 mol·L－1；②发生的主要反应为(NH4)2SO3＋SO2＋H2O===2NH4HSO3，根据图像可知b点时溶液pH＝7，根据电荷守恒可知n(NH)＝n(HSO)＋2n(SO)，又根据图像曲线可知n(HSO)＝n(SO)，则n(NH)∶n(HSO)＝(1＋2)∶1＝3∶1。
(3)①曲线a中，NO的起始浓度为6×10－4 mg·m－3，A点的脱除率为55%，B点的脱除率为75%，从A点到B点经过0.8 s，该时间段内NO的脱除速率为6×10－4 mg·m－3×(0.75－0.55)÷0.8 s＝1.5×10－4 mg·m－3·s－1；②NH3与NO的物质的量之比越大，NO的脱除率越大，故其物质的量之比分别为4∶1、3∶1、1∶3 时，对应的曲线分别为a、b、c，故曲线b对应的NH3与NO物质的量之比是3∶1。
(4)阴极是HSO在酸性条件下发生还原反应，生成S2O，其电极反应式为2HSO＋2e－＋2H＋===S2O＋2H2O；根据图示，吸收池中S2O和NO是反应物，N2和HSO是生成物，则吸收池中除去NO的原理是2NO＋2S2O＋2H2O===N2＋4HSO。
13．(1)－122.5 B
(2)或0.062 5
(3)①＜ ②在300～600 K内，随温度升高，反应Ⅰ向逆反应方向移动的程度比反应Ⅱ的小 ③180
(4)5×10－4(或0.000 5) 1×10－10
解析：(1)根据目标反应方程式，利用盖斯定律有2×Ⅰ＋Ⅱ－2×Ⅲ，ΔH＝2ΔH1＋ΔH2－2ΔH3＝[2×(－90.7 kJ·mol－1)＋(－23.5 kJ·mol－1)－2×(－41.2 kJ·mol－1)]＝－122.5 kJ·mol－1；
A.根据M＝，组分都是气体，则气体总质量保持不变，该反应是物质的量减小的反应，当物质的量不再改变，即平均摩尔质量不再改变，说明反应达到平衡，故A不符合题意；B.组分都是气体，则气体总质量保持不变，容器为恒容，则气体总体积保持不变，根据密度的定义，密度始终保持不变，因此不能说明反应达到平衡，故B符合题意；C.该反应是物质的量减小的反应，相同条件下，压强之比等于物质的量之比，即当压强不再改变，说明反应达到平衡，故C不符合题意；D.消耗2 mol CO2，说明反应向正反应方向移动，消耗1 mol二甲醚，说明反应向逆反应方向移动，且消耗量之比等于化学计量数之比，单位时间内消耗2 mol CO2，同时消耗1 mol二甲醚，能说明反应达到平衡；故D不符合题意。
(2)建立“三段式”：
K＝＝＝16，反应达到平衡，v正＝v逆，即有k正c(CO)·c(H2O)＝k逆c(CO2)·c(H2)，推出＝＝K＝16，a点时，建立“三段式”：
，
根据图像，a点CO2和CO的物质的量浓度相等，即4－x＝x，解得x＝2，＝＝×＝；
(3)①根据图像甲，二甲醚的平衡转化率随着温度的升高而降低，根据勒夏特列原理，反应Ⅰ为放热反应，即ΔH1＜0；②根据图像甲，乙酸甲酯的转化率随着温度升高而降低，推出反应Ⅱ为放热反应，如图乙所示，在300～600 K范围内，乙酸甲酯的含量逐渐增大，而乙醇的百分含量逐渐减小的原因是在300～600 K内，随温度升高，反应Ⅰ向逆反应方向移动的程度比反应Ⅱ的小；
③建立“三段式”：温度为800 K时，二甲醚的转化率为0.9，
，
根据平衡常数的数学表达式，K＝＝＝180；
(4)燃料电池中，通燃料一极为负极，即通二甲醚的一极为负极，电解质为稀硫酸，负极反应式为CH3OCH3－12e－＋3H2O===2CO2↑＋12H＋，电解饱和食盐水，阴极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，建立的关系为CH3OCH3～12e－～12OH－，n(CH3OCH3)＝＝5×10－4 mol；电离平衡常数只受温度的影响，溶液c(HCO)∶c(CO)＝2∶1，Ka2＝eq \f(c（CO）·c（H＋）,c（HCO）)＝×c(H＋)＝5×10－11，解得c(H＋)＝1×10－10 mol·L－1。
精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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