题目内容

(14分)为有效控制雾霾,各地积极采取措施改善大气质量,研究并有效控制空气中的氮氧化物、碳氧化物和硫氧化物含量显得尤为重要。
(1)汽车内燃机工作时会引起N2和O2的反应:N2 + O22NO,是导致汽车尾气中含有NO的原因之一。
①在T1、T2温度下,一定量的NO发生分解反应时N2的体积分数随时间变化如右图所示,根据图像判断反应N2(g) + O2(g)2NO(g)的△H________0(填“>”或“<”)。
②在T3温度下,向2L密闭容器中充入10molN2与5mo1O2,50秒后达到平衡,测得NO的物质的量为2mol,则该反应的速率υ(N2)=___________________。该温度下,若开始时向上述容器中充入N2与O2均为1 mol,则达到平衡后N2的转化率为____________。

(2)利用右图所示装置(电极均为惰性电极)可吸收SO2,用阴极排出的溶液可吸收NO2
①阳极的电极反应式为_____________________。
②在碱性条件下,用阴极排出的溶液吸收NO2,使其转化为无害气体,同时有SO32生成。该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为________。
(3)一定条件下可用甲醇与CO反应生成醋酸消除CO污染。常温下,将a mol/L的醋酸与b mol/L
Ba(OH)2溶液等体积混合,充分反应后,溶液中存在2c(Ba2)=c(CH3COO),则该混合溶液中醋酸的电离常数Ka=______________________(用含a和b的代数式表示)。
(4)引起雾霾的PM2.5微细粒子包含(NH4)2SO4、NH4NO3、有机颗粒物及扬尘等,任写一种与SO42互为等电子体的分子                 

(1)① > ②0.01 mol·L1·s1;14.3% (2)①SO2 + 2H2O-2e="=" SO42+ 4H ②1:2
(3) ×10-7 mol·L1(不写单位也给分) (4)CCl4或  CF4

解析试题分析:(1)①温度为T2时首先达到平衡状态,说明温度是T1<T2,但温度高氮气的体积分数降低,这说明升高温度平衡向正反应方向进行,因此正方应是吸热反应,即△H>0。
②50秒后达到平衡,测得NO的物质的量为2mol,则根据反应的化学方程式可知消耗氮气的物质的量是1mol,其浓度是0.5mol/L,所以该反应的速率υ(N2)=0.5mol/L÷50s=0.01 mol·L1·s1;平衡时氮气和氧气的浓度分别是5mol/L-0.5mol/L=4.5mol/L、2.5mol/L-0.5mol/L=2mol/L,NO的浓度是1mol/L,所以该温度下平衡常数K=,如果该温度下,若开始时向上述容器中充入N2与O2均为1 mol,则N2(g) + O2(g)2NO(g)
起始浓度(mol/L)0.5        0.5          0
转化浓度(mol/L) x          x           2x
平衡浓度(mol/L)0.5-x    0.5-x        2x
 = 
解得x= 
因此达到平衡后N2的转化率为 ×100%=14.35
(2)①电解池中阳极极失去电子,发生氧化反应,所以SO2在阳极通入,被氧化生成硫酸,电极反应式是SO2+2H2O-2e=4H+SO42
②阴极排除的是S2O42在与NO2的反应中S元素化合价从+3价升高到+4价,失去1个电子,则1molS2O42失去2mol电子。NO2转化为无毒的气体应该是氮气,反应中氮元素化合价从+4价降低到0价,得到4个电子,因此根据电子得失守恒可知氧化剂与还原剂的物质的量之比为1:2。
(3)根据电荷守恒可知2c(Ba2)+c(H)=c(CH3COO)+c(OH),因此根据2c(Ba2)=c(CH3COO)可知,溶液中c(H)=c(OH)。根据原子守恒可知2c(Ba2)=c(CH3COO)=bmol/L,因此溶液中醋酸分子的浓度是0.5amol/L-bmol/L,则醋酸溶液的电离常数Ka= =×10-7 mol·L1
(4)价电子数和原子数分别都相等的是等电子体,硫酸根中含有5个原子,32个价电子,因此与SO42互为等电子体的分子有CCl4或CF4等。
考点:考查外界条件对平衡状态的影响、可逆反应计算、氧化还原反应应用、电化学原理、电离常数计算以及等电子体等

练习册系列答案
相关题目

甲醇燃料分为甲醇汽油和甲醇柴油。工业上合成甲醇的方法很多。
(1)一定条件下发生反应:
①CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) △H1    
②2CO(g)+O2(g) =2CO2(g)              △H2
③2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)                   △H3
则CO(g) + 2H2(g) CH3OH(g) △H=              
(2)在容积为2L的密闭容器中进行反应: CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ,其他条件不变,在300℃和500℃时,物质的量n(CH3OH)与反应时间t的变化曲线如图所示。该反应的△H       0(填>、<或=)。

(3)若要提高甲醇的产率,可采取的措施有____________(填字母)。

A.缩小容器体积
B.降低温度
C.升高温度
D.使用合适的催化剂
E.将甲醇从混合体系中分离出来
(4)CH4和H2O在催化剂表面发生反应CH4+H2OCO+3H2,T℃时,向1 L密闭容器中投入1 mol CH4和1 mol H2O(g),5小时后测得反应体系达到平衡状态,此时CH4的转化率为50% ,计算该温度下的平衡常数       (结果保留小数点后两位数字)。
(5)以甲醇为燃料的新型电池,其成本大大低于以氢为燃料的传统燃料电池,目前得到广泛的研究,如图是目前研究较多的一类固体氧化物燃料电池工作原理示意图。回答下列问题:

①B极的电极反应式为                  
②若用该燃料电池做电源,用石墨做电极电解硫酸铜溶液,当电路中转移1mole-时,实际上消耗的甲醇的质量比理论上大,可能原因是                  
(6)25℃时,草酸钙的Ksp=4.0×10-8,碳酸钙的Ksp=2.5×10-9。向20ml碳酸钙的饱和溶液中逐滴加入8.0×10-4 mol·L-1的草酸钾溶液20ml,能否产生沉淀            (填“能”或“否”)。


碳、氮和铝的单质及其化合物在工农业生产和生活中有重要的作用。
(1)真空碳热还原—氯化法可实现由铝矿制备金属铝,其相关的热化学方程式如下:
2Al2O3(s)+2AlCl3(g)+6C(s)=6AlCl(g)+6CO(g)   △H=a kJ·mol1
3AlCl(g) =2Al(l)+AlCl3(g)                    △H=b kJ·mol1
反应Al2O3(s)+3C(s)=2Al(l)+3CO(g)的△H=      kJ·mol1(用含a、b的代数式表示);
(2)用活性炭还原法可以处理氮氧化物。某研究小组向某密闭容器中加入一定量的活性炭和NO,发生反应C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)  △H="Q" kJ·mol1在T1℃时,反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下:

          时间(mol/L)
浓度(mol/L)
 0
10
20
30
40
50
NO
1.00
0.68
0.50
0.50
0.60
0.60
N2
0
0.16
0.25
0.25
0.30
0.30
CO2
0
0.16
0.25
0.25
0.30
0.30
①0~10min内,NO的平均反应速率v(NO)=       ,T1℃时,该反应的平衡常数K=      
②30min后,只改变某一条件,反应重新达到平衡,根据上表中的数据判断改变的条件可能是      (填字母编号)。
a.通入一定量的NO            b.加入一定量的活性炭
c.加入合适的催化剂           d.适当缩小容器的体积   
③若30min后升高温度至T2℃,达到平衡时,容器中NO、N2、CO2的浓度之比为3:1:1,则Q        0(填“>”或“<”)。
④在恒容条件下,能判断该反应一定达到化学平衡状态的依据是     (填选项编号)。
a.单位时间内生成2n mol NO(g)的同时消耗n mol CO2(g) 
b.反应体系的温度不再发生改变
c.混合气体的密度不再发生改变                
d.反应体系的压强不再发生改变
(3)铝电池性能优越,Al—Ag2O电池可用作水下动力电源,其原理如下图所示:
           
请写出该电池正极反应式          ;常温下,用该化学电源和惰性电极电解300ml硫酸铜溶液(过量),消耗27mg Al,则电解后溶液的pH=     (不考虑溶液体积的变化)。

硫代硫酸钠(Na2S2O3)俗称大苏打,照相业中用作定影剂。Na2S2O3易溶于水,在酸性溶液中与酸反应有单质硫和SO2生成。
(1)Na2S2O3溶液与稀硫酸混合反应可用于探究外界条件对反应速率的影响,完成有关的实验设计表(已知各溶液体积均为5 mL):

实验编号
T/K
c(Na2S2O3)/ mol·L-1
c(H2SO4)/ mol·L-1
实验目的

298
0.1
0.1
实验①和②探究温度对该反应速率的影响;
实验①和③探究反应物浓度对该反应速率的影响

308
 
 

 
0.2
 
(2)Na2S2O3还具有很强的还原性,Na2S2O3溶液与足量氯水反应的化学方程式为:
________                                                (提示:S元素被氧化为SO42-)。
(3)现有一瓶Na2S2O3固体,可能含有Na2SO4固体,请设计实验验证,写出实验步骤、预期现象和结论。限选试剂:1 mol·L-1 H2SO4、1 mol·L-1 HNO3、1 mol·L-1 HCl、1 mol·L-1 NaOH、0.1 mol·L-1 Ba(NO32、0.1 mol·L-1 BaCl2、0.01 mol·L-1 KMnO4、蒸馏水。
实验步骤
预期现象和结论
步骤1:取少量固体于试管A中,加蒸馏水溶解。
 
步骤2:向试管A加入                                                  
                                                           
                  
                  
步骤3:取步骤2的少量上层清液于试管B中,                                                  
                                                       
                  
                  
 

(15分)光气(COCl2)在塑料、制革、制药等工业中有许多用途,工业上采用高温下CO与Cl2在活性炭催化下合成。
(1)实验室常用来制备氯气的化学方程式为                                     
(2)工业上利用天然气(主要成分为CH4)与CO2进行高温重整制备CO,已知CH4、H2、和CO的燃烧热(ΔH)分别为-890.3kJ·mol-1、-285.8kJ.mol-1和-283.0kJ.mol-1,则生成1m3(标准状况)CO所需热量为                
(3)实验室中可用氯仿(CHCl3)与双氧水直接反应制备光气,其反应的化学方程式为
                                            
(4)COCl2的分解反应为COCl2(g)=Cl2(g)+CO(g) ΔH=+108kJ·mol-1。反应体系达到平衡后,各物质的浓度在不同条件下的变化状况如下图所示(第10min到14min的COCl2浓度变化曲线未示出):

①计算反应在第8min时的平衡常数K=                  
②比较第2min反应温度T(2)与第8min反应温度T(8)的高低:T(2)     T(8)
(填“<”、“>”或“=”),
③若12min时反应于温度T(8)下重新达到平衡,则此时c(COCl2)=       mol·L-1
④比较产物CO在2-3min、5-6min和12-13min时平均反应速率(平均反应速率分别以v(2-3)、v(5-6)、v(12-13))的大小                                       
⑤比较反应物COCl2在5-6min和15-16min时平均反应速率的大小:v(5-6)     v(15-16)(填“<”、“>”或“=”),原因是                                                     

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