题目内容

工业制硫酸时，利用催化氧化反应将是一个关键的步骤。
（1）某温度下，。开始时在100L的密闭容器中加入4.0molSO2(g)和10.0molO2，当反应达到平衡时共放出热量196kJ，该温度下平衡常数K=____________。
（2）一定条件下，向一带活塞的密闭容器中充入2molmol,发生反应:,达平衡后改变下述条件，气体平衡浓度都比原来增大的是____________(填字母)。

A．保持温度和容器体积不变，充入2mol
B．保持温度和容器体积不变，充入2molN2
C．保持温度和容器内压强不变，充入1mol
D．移动活塞压缩气体
E．升高温度
（3）下列关于反应的图像中，不正确的是_________。

（4）同学们学习了电化学知识后大家提出，可以用电解的方法来生产硫酸，可避免产生酸雨，污染环境。于是大家设计了一个以铂为电极，两极分别通入SO2和空气，酸性电解液来实现电解生产硫酸。
①阳极的电极反应为______________________________。
②若电解液为2L0.025mol的硫酸溶液，当电解过程共转移了0.1mol电子时，理论上消耗SO2的体积为（标准状况）为_________，此溶液的pH="__________" (忽略溶液体积变化)。
③设计此实验的想法得到了老师的充分肯定，但与工业上生产硫酸相比还是有很多不足，请对此实验进行合理的评价____________________________（写出一点即可）。

（每空2分）
（1）10/3或3.33
（2）A、D
（3）C
（4）2SO2 – 4e? + 4H2O = 2SO42? +8H+   1.12L     1
耗费大量的电能，不经济；产率低，不能大规模生产

解析试题分析： （1）转化的SO2为：196kJ÷98kJ?mol?1=2mol,根据三行式计算：
SO2  + O2  SO3
初始浓度（mol?L?1）  0.04     0.1        0
转化浓度（mol?L?1）  0.02   0.01       0.02
平衡浓度（mol?L?1）  0.02     0.09       0.02
可得平衡常数K=0.02÷（0.02×=10/3
（2）A、增加SO3，平衡逆向移动，三者浓度都增大；B、N2与反应无关，三者浓度都不变；C、保持压强不变，充入SO3，根据等效平衡原理，三者浓度不变；D、加压后各物质的浓度都大于原平衡；E、升高温度，平衡逆向移动，SO2、O2浓度增大，SO3浓度减小。
（3）A、温度升高，平衡逆向移动，逆反应速率增加的倍数大，正确；B、图像的前半段为反应建立平衡的过程，SO3%逐渐增大，T1之后的阶段为化学反应随温度的升高平衡移动的过程，升高温度，平衡逆向移动SO3%逐渐减小，图像正确；C、600℃高于500℃，平衡逆向移动，SO3%逐渐减小，图像错误；D、增大压强，平衡正向移动，SO3%增大，图像正确。
（4）①阳极上发生失电子反应，SO2失电子生成SO42?。
②V(SO2) =0.1mol÷2×22.4L/mol=1.12L；
pH=-lg（0.1mol×2÷2L）=1
③电解需要消耗大量的电能，所以本设计耗费大量的电能，不经济；产率低，不能大规模生产。
考点：本题考查平衡常数的计算、化学平衡的移动、化学平衡的图像、电解池电极方程式的书写及计算。

练习册系列答案
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（18分）碳、氮、硫是中学化学重要的非金属元素，在工农业生产中有广泛的应用。
（1）用于发射“天宫一号”的长征二号F火箭的燃料是液态偏二甲肼（CH3－NH－NH－CH3），氧化剂是液态四氧化二氮。二者在反应过程中放出大量能量，同时生成无毒、无污染的气体。已知室温下，1 g燃料完全燃烧释放出的能量为42.5kJ，请写出该反应的热化学方程式________________________________________。
（2）298 K时，在2L的密闭容器中，发生可逆反应：2NO2(g) N2O4(g)　ΔH＝-a kJ·mol－1 (a>0) 。N2O4的物质的量浓度随时间变化如图。达平衡时， N2O4的浓度为NO2的2倍，回答下列问题。

①298k时，该反应的平衡常数为________ L ·mol－1。
②下列事实能判断该反应处于平衡状态的是     
a.混合气体的密度保持不变 
b.混合气体的颜色不再变化
c. V（N2O4）正=2V（NO2）逆
③若反应在398K进行，某时刻测得n（NO2）="0.6" mol  n（N2O4）=1.2mol，则此时
V（正）   V（逆）（填“>”“<”或“=”）。
（3）NH4HSO4在分析试剂、医药、电子工业中用途广泛。现向100 mL 0.1 mol·L－1NH4HSO4溶液中滴加0.1 mol·L－1NaOH溶液，得到的溶液pH与NaOH溶液体积的关系曲线如图所示。

试分析图中a、b、c、d、e五个点，
①水的电离程度最大的是__________；
②其溶液中c(OH-)的数值最接近NH3·H2O的电离常      
数K数值的是    ；
③在c点，溶液中各离子浓度由大到小的排列顺序
是__________。

（7分）把0.4 mol X气体和0.6 mol Y气体混合于2 L密闭容器中，使它们发生如下反应：4X(g)＋5Y(g)＝nZ(g)＋6W(g)。2 min时生成0.3 mol W，此时测知以Z的浓度变化表示的反应速率为0.05 mol·L－1·min－1。试计算：
（1）前2 min内用X的浓度变化表示的平均反应速率为          mol·L－1·min－1。
（2）计算n值和2 min末时Y的浓度（写出必要的计算过程）。

在密闭容器中，将1.0molCO与1.0molH2O混合加热到800℃，发生下列反应：
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)，一段时间后该反应达到平衡，测得CO的物质的量为0.5mol。求：
(1)达到平衡时CO2的物质的量分数和该反应的化学平衡常数；
(2)达到平衡后向该平衡体系中通入1.0mol水蒸气，达到新的平衡状态时，求水蒸气的物质的量和CO2的物质的量分数。

甲醇可作为燃料电池的原料。以CH4和H2O为原料，通过下列反应来制备甲醇。
I：CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)   △H=+206.0kJ?molˉ1
II：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)   △H=－129.0kJ?molˉ1
（1）CH4(g)与H2O(g)反应生成CH3OH(g)和H2(g)的热化学方程式为             。
（2）将1.0mol CH4和1.0mol H2O(g)通入容积为100 L的反应室，在一定条件下发生反应I，测得在一定的压强下CH4的转化率与温度的关系如图。

①假设100℃时达到平衡所需构时间为5min，则用H2表示该反应的平均反应速率为               。
②1000C时反应I的平衡常数为                 。
（3）在压强为0.1 MPa、温度为300℃条件下，将a molCO与2a mol H2的混合气体在催化剂作用下发生反应II生成甲醇，平衡后将容器舶容积压缩到原来的1/2，其他条件不变，对平衡体系产生的影响是             （填字母序号）。

A．平衡常数K增大B．正反应速率加快，逆反应速率减慢
C．CH3OH的物质的量增加D．重新平衡c(H2)/c(CH3OH)减小
（4）甲醇对水质会造成一定的污染，有一种电化学法可消除这种污染，其原理是：通电后，将CO2+氧化成CO3+，然后以CO3+做氧化剂再把水中的甲醇氧化成CO2而净化。若下图装置中的电源为甲醇－空气－KOH溶液的燃料电池，则电池正极的电极反应式：                       ，该电池工作时，溶液中的OHˉ向        极移动。净化含1mol甲醇的水，燃料电池转移电子        mol。

已知：将KI、盐酸、试剂X和淀粉四种溶液混合，无反应发生。若再加入双氧水，将发生反应：H2O2+2H++2I—→2H2O+I2，且生成的I2立即与试剂X反应而被消耗。一段时间后，试剂X将被反应生成的I2完全消耗。由于溶液中的I—继续被H2O2氧化，生成的I2与淀粉作用，溶液立即变蓝。因此，根据试剂X的量、滴入双氧水至溶液变蓝所需的时间，即可推算反应H2O2+2H++2I—→2H2O+I2的反应速率。
下表为某同学依据上述原理设计的实验及实验记录（各实验均在室温条件下进行）：

编号
往烧杯中加入的试剂及其用量（mL）
催化剂
开始变蓝时间（min）
0.1 mol·Lˉ1
KI溶液
H2O
0.01 mol·Lˉ1
X溶液
0.1 mol·Lˉ1
双氧水
1 mol·Lˉ1
稀盐酸
1
20.0
10.0
10.0
20.0
20.0
无
1.4
2
20.0
m
10.0
10.0
n
无
2.8
3
10.0
20.0
10.0
20.0
20.0
无
2.8
4
20.0
10.0
10.0
20.0
20.0
5滴Fe2(SO4)3
0.6
 
（1）已知：实验1、2的目的是探究H2O2浓度对H2O2+2H++2I—→2H2O+I2反应速率的影响。实验2中m=            ，n=              。
（2）已知，I2与X反应时，两者物质的量之比为1∶2。按面表格中的X和KI的加入量，加入V（H2O2）>________，才确保看到蓝色。
（3）实验1，浓度c(X)~ t的变化曲线如图，若保持其它条件不变，请在答题卡坐标图中，分别画出实验3、实验4，c(X)~ t的变化曲线图（进行相应的标注）。

（4）实验3表明：硫酸铁能提高反应速率。催化剂能加快反应速率是因为催化剂      (填“提高”或“降低”)了反应活化能。
（5）环境友好型铝—碘电池已研制成功，已知电池总反应为：2Al（s）+3I2（s）2AlI3（s）。含I—传导有机晶体合成物作为电解质，该电池负极的电极反应为：______________________________，充电时Al连接电源的___________极。

CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)  ΔH=?867 kJ·mol－1。该反应可用于消除氮氧化物的污染。在130℃和180℃时，分别将0.50 molCH4和a molNO2充入1L的密闭容器中发生反应，测得有关数据如下表：

实验编号
温度
 
时间
0
10
20
40
50
1
130℃
n（CH4）/mol
0.50
0.35
0.25
0.10
0.10
2
180℃
n（CH4）/mol
0.50
0.30
0.18
 
0.15
 
（1）开展实验1和实验2的目的是                                         。
（2）180℃时，反应到40min，体系    （填“是”或“否”）达到平衡状态，理由是                                               ；CH4的平衡转化率为       。
（3）已知130℃时该反应的化学平衡常数为6.4，试计算a的值。（写出计算过程）
（4）一定条件下，反应时间t与转化率μ（NO2）的关系如图所示，请在图像中画出180℃时，压强为P2（设压强P2＞P1）的变化曲线，并做必要的标注。

（5）根据已知求算：ΔH2=                   。
CH4(g)+4NO2(g) 4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)    ΔH1=?574 kJ·mol－1
CH4(g)+4NO(g) 2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)    ΔH2

氧化剂H2O2在反应时不产生污染物，被称为绿色氧化剂，因而受到人们越来越多的关注。
Ⅰ.某实验小组以H2O2分解为例，探究浓度、催化剂、溶液酸碱性对反应速率的影响。在常温下按照下表所示的方案完成实验。

实验编号
 		反应物
 		催化剂
 
①
 		10 mL 2%H2O2溶液
 		无
 
②
 		10 mL 5%H2O2溶液
 		无
 
③
 		10 mL 5%H2O2溶液
 		1 mL 0.1 mol·L－1FeCl3溶液
 
④
 		10 mL 5%H2O2溶液＋少量HCl溶液
 		1 mL 0.1 mol·L－1FeCl3溶液
 
⑤
 		10 mL 5%H2O2溶液＋少量NaOH溶液
 		1 mL 0.1 mol·L－1FeCl3溶液
 
 
(1)实验①和②的目的是________。
同学们进行实验时没有观察到明显现象而无法得出结论。资料显示，通常条件下H2O2稳定，不易分解。为了达到实验目的，你对原实验方案的改进方法是________(填一种即可)。
(2)实验③④⑤中，测得生成氧气的体积随时间变化的关系如图所示。

分析该图能够得出的实验结论是________。
Ⅱ.资料显示，某些金属离子对H2O2的分解起催化作用。为比较Fe3＋和Cu2＋对H2O2分解的催化效果，该实验小组的同学设计了如图所示的实验装置进行实验。

(1)某同学通过测定O2的体积来比较H2O2的分解速率快慢，实验时可以通过测量________或________来比较；
(2)0.1 g MnO2粉末加入50 mL H2O2溶液中，在标准状况下放出气体的体积和时间的关系如图所示。解释反应速率变化的原因：________，计算H2O2的初始物质的量浓度为________。(保留两位有效数字，在标准状况下测定)

Ⅲ.(1)为了加深对影响反应速率因素的认识，老师让甲同学完成下列实验：
在Ⅱ中的实验装置的锥形瓶内盛6.5 g锌粒(颗粒大小基本相同)，通过分液漏斗加入40 mL 2.5 mol/L的硫酸，10 s时收集产生的H2体积为50 mL(若折合成标准状况下的H2体积为44.8mL)，用锌粒来表示10s内该反应的速率为______g/s；
(2)根据化学反应速率与化学平衡理论，联系化工生产实际，你认为下列说法不正确的是________(填序号)。
A．化学反应速率理论可以指导怎样在一定时间内快出产品
B．勒夏特列原理可以指导怎样使有限原料多出产品
C．催化剂的使用是提高产品产率的有效办法
D．正确利用化学反应速率和化学反应限度都可以提高化工生产的综合经济效益

下列说法正确的是

A．将25℃纯水加热至95℃时,增大
B．将pH=11的Na2CO3溶液加水稀释,增大
C．室温下,pH=a的盐酸与pH=b的氨水等体积混合后pH=7,则a+b="14"
D．0．1mol·L-酸HA与0．1mol·L-NaOH溶液等体积混合后pH>7,则
 

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