题目内容

实施以减少能源浪费和降低废气排放为基本内容的节能减排政策，是应对全球气候问题、建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择．化工行业的发展必须符合国家节能减排的总体要求，依靠理论知识做基础．试运用所学知识，解决下列问题：

（1）已知某反应的平衡表达式为：K=
c(H2)?c(CO)
c(H2O)
，它所对应的化学反应为：
 
．
（2）利用水煤气合成二甲醚的三步反应如下：
①2H2（g）+CO（g）?CH3OH（g）；△H=-90.8kJ?mol-1
②2CH3OH（g）?CH3OCH3（g）+H2O（g）；△H=-23.5kJ?mol-1
③CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）；△H=-41.3kJ?mol-1
总反应：3H2（g）+3CO（g）?CH3OCH3（g）+CO2（g）的△H=
 
；二甲醚（CH3OCH3）直接作燃料电池具有启动快，效率高等优点，若电解质为酸性，该电池的负极反应为
 
．
（3）煤化工通常通过研究不同温度下平衡常数以解决各种实际问题．已知等体积的一氧化碳和水蒸气进入反应器时，会发生如下反应：CO（g）+H2O（g）?H2（g）+CO2（g），该反应平衡常数随温度的变化如下表所示：
温度/℃400500800
平衡常数K9.9491
该反应的正反应方向是
 
反应（填“吸热”或“放热”），若在500℃时进行，设起始时CO和H2O的起始浓度均为0.020mol/L，在该条件下，CO的平衡转化率为：
 
．
（4）从氨催化氧化可以制硝酸，此过程中涉及氮氧化物，如NO、NO2、N2O4等．对反应N2O4（g）?2NO2（g）△H＞0，在温度为T1、T2时，平衡体系中NO2的体积分数随压强变化曲线如图甲所示．下列说法正确的是
 
．
A．A、C两点的反应速率：A＞C
B．A、C两点气体的颜色：A深，C浅
C．B、C两点的气体的平均相对分子质量：B＜C
D．由状态B到状态A，可以用加热的方法
E．A、C两点的化学平衡常数：A＞C
（5）NO2可用氨水吸收生成NH4NO3，25℃时，将m mol NH4NO3溶于水，溶液显酸性，向该溶液滴加n L氨水后溶液呈中性，则滴加氨水的过程中水的电离平衡将
 
（填”正向”“不”或“逆向”）移动，所滴加氨水的浓度为
 
mol?L-1．（NH3H2O的电离平衡常数取Kb=2×10-5mol?L-1）
（6）某科研单位利用原电池原理，用SO2和O2来制备硫酸，装置如图乙所示，电极为多孔的材料能吸附气体，同时也能使气体与电解质溶液充分接触．
①溶液中H+的移动方向由
 
 极到
 
极；（用A、B表示）
②B电极的电极反应式为
 
．
考点：化学平衡的影响因素,热化学方程式,化学电源新型电池,弱电解质在水溶液中的电离平衡
专题：基本概念与基本理论
分析：（1）根据平衡常数的定义判断反应的方程式；
（2）根据热化学方程式和盖斯定律计算得到所需热化学方程式；依据燃料电池在酸性溶液中反应原理，燃料做负极失电子生成二氧化碳，结合电荷守恒书写电极反应；
（3）温度升高K值减小，所以正反应为放热反应；令CO的浓度变化为c，用三段式表示出各物质变化的浓度、平衡时的浓度，再根据平衡常数计算；
（4）从平衡移动的角度分析各物理量的变化；
（5）依据铵根离子水解分析回答；依据同粒子效应，一水合氨对铵根离子水解起到抑制作用；依据一水合氨的电离平衡常数计算得到氨水浓度；
（6）本题为SO2与O2反应生成SO3，SO3再与水化合生成硫酸，根据硫酸的出口判断正负极，负极发生氧化反应，正极发生还原反应，原电池放电时，电解质溶液中阳离子向正极移动．
解答： 解：（1）平衡常数为生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积，平衡常数中，分子为生成物，分母为反应物，再结合质量守恒定律，所以该反应的方程式为C（s）+H2O（g）?CO（g）+H2（g），故答案为：C（s）+H2O（g）?CO（g）+H2（g）；
（2）①2H2（g）+CO（g）?CH3OH（g）；△H=-90.8kJ?mol-1
②2CH3OH（g）?CH3OCH3（g）+H2O（g）；△H=-23.5kJ?mol-1
③CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）；△H=-41.3kJ?mol-1
依据盖斯定律计算①×2+②+③得到总反应的热化学方程式：3H2（g）+3CO（g）?CH3OCH3（g）+CO2（g）△H=-246.4KJ/mol；
二甲醚（CH3OCH3）直接作燃料电池具有启动快，效率高等优点，若电解质为酸性，该电池的负极反应为二甲醚失电子生成二氧化碳，电极反应为：CH3OCH3-12e-+3H2O=2CO2+12H+；
故答案为：-246.4KJ/mol；CH3OCH3-12e-+3H2O=2CO2+12H+；
（3）温度升高K值减小，所以正反应为放热反应，
对于反应      CO（g）+H2O（g）?H2（g）+CO2（g），
开始（mol/L）：0.02   0.02      0       0
变化（mol/L）：c      c         c       c
平衡（mol/L）：0.02-c  0.02-c    c      c
所以
c×c
(0.02-c)(0.02-c)
=9，解得c=0.015，
所以CO的转化率为
0.015mol/L
0.02mol/L
×100%=75%，
故答案为：放热；75%；
（4）对反应N2O4（g）?2NO2（g），在温度为T1、T2时，平衡体系中NO2的体积分数随压强变化曲线如图2所示．则
A．A点压强小于C点的压强，压强越大，反应速率越大，则反应速率：A＜C，故A错误；
B．增大压强，平衡向正反应移动，但浓度的增大幅度大于转化的程度，所以C点浓度大，颜色深，故B错误；
C．B、C两点二氧化氮的体积分数相同，则混合气体的平均相对分子质量相同，故C错误；
D．在相同压强下，升高温度，平衡向逆反应方向移动，则二氧化氮的体积分数增大，所以由状态B到状态A，可以用加热的方法，故D正确；
E．A、C两点的化学平衡常数，温度相同，平衡常数相等，故E错误；
故答案为：D；
（5）NO2可用氨水吸收生成NH4NO3．25℃时，将a mol NH4NO3溶于水，溶液显酸性，是因为铵根离子水解；反应的离子方程式为：NH4++H2O?NH3?H2O+H+；加入氨水溶液抑制铵根离子水解，平衡逆向进行；将a mol NH4NO3溶于水，向该溶液滴加b L 氨水后溶液呈中性，依据电荷守恒计算可知，溶液中氢氧根离子浓度=10-7mol/L，c（NH4+）=c（NO3-）；NH3?H2O的电离平衡常数取Kb=2×10-5 mol?L-1，设混合后溶液体积为1L，（NH4+）=c（NO3-）=amol/L；根据一水合氨电离平衡得到：NH3?H2O?NH4++OH-，平衡常数K=
c(NH4+)c(OH-)
c(NH3?H2O)
=
amol/L×10-7mol/L
bL×c(NH3?H2O)mol/L
=2×10-5 mol?L-1，计算得到c（NH3?H2O）=
a
200b
mol/L，
故答案为：逆向；
a
200b
；
（6）该原电池中，负极上失电子被氧化，所以负极上投放的气体是二氧化硫，二氧化硫失电子和水反应生成硫酸根离子和氢离子，正极上投放的气体是氧气，正极上氧气得电子和氢离子反应生成水，根据硫酸和水的出口方向知，B极是负极，A极是正极，所以B极上的电极反应式为：SO2-2e-+2H2O═SO42-+4H+，原电池放电时，氢离子由负极B移向正极A，所以其电池反应式为：2SO2+O2+2H2O=2H2SO4，
故答案为：B；A；SO2-2e-+2H2O═SO42-+4H+．
点评：本题考查化学平衡常数、平衡移动相关计算、原电池原理应用、盐类水解判断、弱电解质电离平衡分析应用等，题目较为综合，涉及多方面的知识，难度中等，本题中注意把握图象分析方法、原电池电极反应的书写应用．
练习册系列答案
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下列物质分子中，各原子均处于同一平面的是①甲烷  ②乙烷  ③乙烯  ④丙烷  ⑤苯（　　）
A、①②B、①④C、②③D、③⑤
下列实验操作或对实验事实的描述正确的是
 
．
①用量筒量取稀硫酸溶液8.0mL；
②中和热的测定实验中，可用金属丝（棒）代替环形搅拌玻璃棒；
③用热的浓盐酸洗涤附着有MnO2的试管；
④在硫酸铜晶体结晶水含量的测定中，若加热后的无水硫酸铜粉末表面发黑，则所测结晶水含量可能会偏高；      
⑤Fe（OH）3胶体与FeCl3溶液可用过滤的方法分离；
⑥用碱式滴定管量得KMnO4溶液20.50mL；
⑦将水沿烧杯内壁缓缓注入浓硫酸中，不断用玻璃棒搅拌以稀释浓硫酸；
⑧用湿润的pH试纸测量某溶液pH时，测量值一定比真实值小；
⑨锌和一定量稀硫酸反应，为加快速率而不影响H2的量可向溶液中加适量Cu（NO3）2晶体．
（1）已知在常温常压下：
①2CH3OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+4H2O（g）△H=-1275.6kJ/mol
②2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）△H=-566.0kJ/mol
③H2O（g）=H2O（l）△H=-44.0kJ/mol
写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式：
 

（2）已知：N2（g）+O2（g）=2NO（g）△H=+180.5kJ?mol-1
2C（s）+O2（g）=2CO（g）△H=-221.0kJ?mol-1
C（s）+O2（g）=CO2（g）△H=-393.5kJ?mol-1
则反应2NO（g）+2CO（g）=N2（g）+2CO2（g）的△H=
 
kJ?mol-1
（3）依据氧化还原反应：2Ag+（aq）+Cu（s）=Cu2+（aq）+2Ag（s）设计的原电池如图甲所示
请回答：

①电极X的材料是
 
（填化学式）．
②银电极发生的电极反应是：
 
．
（4）Allis-Chalmers制造公司发现可以用氨作为燃料电池的燃料．其总反应式为4NH3+3O2=2N2+6H2O，正极上的电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，则负极上的电极反应式为
 
．
（5）如图乙所示，通电5min后，第③极增重2.16g，同时在A池中收集到标准状况下的气体224mL，设A池中原混合液的体积为200mL．
①电源F为
 
极；
②A池中第②极上的电极反应式为
 
；
③A池中第①极上产生气体体积为
 
 mL；（标准状况下）通电前A池中原混合溶液Cu2+的浓度为
 
．
（1）图甲是实验室常用的一种仪器，其名称是
 
；其主要用途是
 
；
（2）小明用某规格的量筒量取一定体积的液体，液面位置如图乙，则其量得液体体积为
 
（用a、b来表示）．
现有①铁片 ②NaCl晶体 ③氨水 ④无水醋酸 ⑤液态SO2 ⑥盐酸 ⑦H2SO4⑧蔗糖，其中属于电解质的是
 
，属于非电解质的是
 
，上述状态下可导电的是
 
．
发射航天火箭常用氮的氢化物肼（N2H4）作燃料．试回答下列有关问题：
（1）写出N2的电子式
 
； N2H4的结构式
 
．
（2）液态NH3类似H2O，也能微弱电离且产生电子数相同的两种离子，则液态NH3电离方程式为
 
．
（3）25℃时，0.1mol?L-1 NH4NO3溶液中水的电离程度
 
（填“大于”、“等于“或“小于”）.0.1mol?L-l NaOH溶液中水的电离程度．若将0.1mol?L-1 NaOH和0.2mol?L-1 NH4NO3两溶液等体积混合，所得溶液中离子浓度由大到小的顺序为
 
．
（4）在结构上N2H4和NH3的关系有如H2O2和H2O的关系．N2H4能发生下列反应：
N2H4+H3O+═N2H5++H2O        N2H4+H2O?N2H5++OH-
N2H5++H2O?N2H62++OH-        N2H5++H2O?N2H4+H3O+
据此可得出的结论是
 
．
A．肼水解显酸性    B．肼在水中电离出H+离子   C．肼是二元弱碱   D．肼是二元弱酸
（5）完成下列反应方程式并配平：
 
NH3+
 
NaClO═
 
NaCl+
 
N2H4+
 

（6）发射火箭时肼（N2H4）为燃料，二氧化氮作氧化剂，两者反应生成氮气和气态水．已知4g N2H4（g）在上述反应中放出71kJ的热量，写出该反应的转化学方程式
 
．
下表是元素周期表的一部分，回答下列有关问题：
主族
周期		ⅠAⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA0
2①⑩②
3③④⑤⑥⑦
4⑧⑨
（1）①-⑩元素中，某元素的氧化物既可作漂白剂又是空气质量日报的监测对象，该元素是
 
（填元素名称），此种氧化物中的化学键类型为
 
（填“极性键”或“非极性键”）．
（2）在这些元素的最高价氧化物的水化物中，酸性最强的是
 
（填化学式），呈两性的氢氧化物是
 
（填化学式）；写出两者反应的离子方程式
 
．
（3）写出工业上元素⑩的氢化物发生催化氧化的化学方程式
 
．
（4）用电子式表示元素②和元素⑨组成的化合物的形成过程
 
．
（5）元素⑥与元素①形成的化合物能溶解元素⑥的单质，该化合物的电子式为
 
．
（6）在元素③与元素④中，化学性质较活泼的是
 
（填元素符号），证明该结论的化学实验及其现象是
 
．
丙烷和氯气发生取代反应生成二氯丙烷的同分异构体的数目有（　　）
A、2种B、3种C、4种D、5种

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