题目内容

碳和氮的化合物与人类生产、生活密切相关。
(1)在一恒温、恒容密闭容器中发生反应: Ni(s)+4CO(g)Ni(CO)4(g),H<0。利用该反应可以将粗镍转化为纯度达99.9%的高纯镍。对该反应的说法正确的是     (填字母编号)。

A.增加Ni的量可提高CO的转化率,Ni的转化率降低
B.缩小容器容积,平衡右移,H减小
C.反应达到平衡后,充入CO再次达到平衡时,CO的体积分数降低
D.当4v[Ni(CO)4]=v(CO)时或容器中混合气体密度不变时,都可说明反应已达化学平衡状态
(2)CO与镍反应会造成镍催化剂中毒。为防止镍催化剂中毒,工业上常用SO2将CO氧化,二氧化硫转化为单质硫。
已知:C(s)+O2(g)=CO(g)  H=-Q1 kJmol-1
C(s)+ O2(g)=CO2(g)   H=-Q2 kJmol-1
S(s)+O2(g)=SO2(g)    H=-Q3 kJmol-1
则SO2(g)+2CO(g)=S(s)+2CO2(g)  H=          。
(3)金属氧化物可被一氧化碳还原生成金属单质和二氧化碳。图28(3)是四种金属氧化物(Cr2O3、SnO2、PbO2、Cu2O)被一氧化碳还原时与温度(t)的关系曲线图。
700oC时,其中最难被还原的金属氧化物是         (填化学式),用一氧化碳还原该金属氧化物时,若反应方程式系数为最简整数比,该反应的平衡常数(K)数值等于             。

(4)NO2、O2和熔融NaNO3可制作燃料电池,其原理如上图28(4)所示。该电池在使用过程中石墨I电极上生成氧化物Y,其电极反应式为              
若该燃料电池使用一段时间后,共收集到20mol Y,则理论上需要消耗标准状况下氧气的体积为       L。

(1)C (3分)
(2)-(2Q2-2Q1-Q3) kJ·mol-1或(2Q1-2Q2+Q3)kJ·mol-1  (3分)
(3)Cr2O3   (3分)  10-12 (3分)
(4)NO2+NO3-e=N2O(2分)   224 (3分)

解析试题分析:(1)Ni为固体,增加Ni的量,平衡不移动, CO的转化率和Ni的转化率不变,错误;B、?H不受压强的影响,所以缩小容器容积,?H不变,错误;C、反应达到平衡后,充入CO,容器的压强增大,有利于平衡向正反应方向移动,所以再次达到平衡时,CO的体积分数降低,正确;D、因为没有指明是正反应速率还是逆反应速率,所以当4v[Ni(CO)4]=v(CO)不能说明反应是否平衡,错误。
(2)根据盖斯定律,已知的3个反应与要求的反应分别对比CO、CO2和SO2可得?H=—2?H1+2?H2—?H3=-(2Q2-2Q1-Q3) kJ·mol-1或(2Q1-2Q2+Q3)kJ·mol-1   
(3)700℃时,Cr2O3反应的最大,说明CO的转化率最小,因此最难被还原的金属氧化物是Cr2O3;根据曲线可知700℃时,Cr2O3反应的=4,则c(CO)/c(CO2)=104,根据CO还原Cr2O3的化学方程式:3CO+Cr2O33CO2+2Cr可知平衡常数K=c3(CO2)/c3(CO)= 10-12  
(4)NO2在负极上失去电子生成的氧化物为N2O5,所以电极反应式为NO2+NO3-e=N2O5 ;该燃料电池的总反应为:4NO2+O2 = 2N2O5,收集N2O5共20mol,则消耗O2为10mol,在标准状况下的体积为224L。
考点:本题考查化学平衡移动、盖斯定律、平衡常数的计算、燃料电池。

练习册系列答案
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(14分)2013年10月我市因台风菲特遭受到重大损失,市疾控中心紧急采购消毒药品,以满足灾后需要。复方过氧化氢消毒剂具有高效、环保、无刺激无残留,其主要成分H2O2是一种无色粘稠液体,请回答下列问题:
⑴火箭发射常以液态肼(N2H4)为燃料,液态H2O2为助燃剂。已知:
N2H4(1)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g)  △H="-" 534 kJ·mol-1    ①
H2O2(1)=H2O(1)+1/2O2(g)  △H="-" 98.64 kJ·mol-1           
H2O(1)=H2O(g)  △H=+44kJ·mol-l            ③
则反应N2H4(1)+2H2O2(1)=N2(g)+4H2O(g)的△H=       
⑵据报道,以硼氢化合物NaBH4(B元素的化合价为+3价)和H2O2作 原料的燃 料电池,负极材料采用Pt/C,正极材料采用MnO2,可用作空军通信卫星电,其工作原理如图所示。

则该电池的正极反应____                       ___
⑶H2O2是一种不稳定易分解的物质。右图是H2O2在没有催化剂时反应进程与能量变化图,请在图上画出使用催化剂加快分解速率时能量与进程图 。

⑷某化学兴趣小组欲测定H2O2的分解速率,取溶液0.5L进行分析,数据如表格所示:

t(S)
0
2
4
6
8
10
n(H2O2) (moL)
0.8
0.7
0.62
0.55
0.27
0.03
在上述表格中已知某一时刻向H2O2溶液中加入催化剂,则加入催化剂后整段时间内H2O2的平均分解速率___________。
⑸H2O2还是一种药物化学分析的氧化剂,能用于药物的分析。


①此检验过程中加过量H2O2反应的离子方程式为______________。
②从红褐色的悬浊液到最后的称量,其过程中所需的基本操作有___________(按操作的顺序填写)。
A.过滤      B.洗涤      C.萃取     D.分液     E.冷却     F.灼烧
③最后称量红棕色固体的质量为0.8960g,那么该药片中硫酸亚铁的质量分数为
_________(小数点后面保留一位有效数字)。

I.“低碳循环”引起各国的高度重视,而如何降低大气中CO2的含量及有效地开发利用CO2,引起了全世界的普遍重视。所以“低碳经济”正成为科学家研究的主要课题:
(1)将不同量的CO(g)和H2O(g)分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中,进行反应:
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),得到如下二组数据:

实验组
温度℃
起始量/mol
平衡量/mol
达到平衡所需时间/min
CO
H2O
H2
CO
1
650
4
2
1.6
2.4
6
2
900
2
1
0.4
1.6
3
 
①实验1中以v (CO2)表示的反应速率为                (保留两位小数,下同)。
②该反应为      (填“吸”或“放”)热反应,实验2条件下平衡常数K=         
(2)已知在常温常压下:
① 2CH3OH(l)+ 3O2(g)= 2CO2(g)+ 4H2O(g) ΔH = -1275.6 kJ/mol
② 2CO (g)+ O2(g)= 2CO2(g)                  ΔH = -566.0 kJ/mol
③ H2O(g)= H2O(l)                          ΔH = -44.0 kJ/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:                     
II.(1)海水中锂元素储量非常丰富,从海水中提取锂的研究极具潜力。锂是制造化学电源的重要原料。如LiFePO4电池某电极的工作原理如下图所示:

该电池的电解质为能传导Li+的固体材料。放电时该电极是电池的    极(填“正”或“负”),该电极反应式为         
(2)用此电池电解含有0.1 mol/L CuSO4和0.1 mol/L NaCl的混合溶液100 mL,假如电路中转移了0.02 mole,且电解池的电极均为惰性电极,阳极产生的气体在标准状况下的体积是       L,将电解后的溶液加水稀释至1L,此时溶液的pH=           

四氯化钛(TiCl4)是制取航天航空工业材料——钛合金的重要原料。由钛铁矿(主要成分是FeTiO3)制备TiCl4等产品的一种工艺流程示意图如下:

(1)往①中加入铁屑至浸出液显紫色,此时溶液仍呈强酸性。该过程中有如下反应发生:
Fe+2Fe3=3Fe2
2TiO2(无色)+Fe+4H=2Ti3(紫色)+Fe2+2H2O
Ti3(紫色)+Fe3+H2O=TiO2(无色)+Fe2+2H
加入铁屑的作用是                                                          
(2)在②→③工艺过程中需要控制条件以形成TiO2·nH2O溶胶,该溶胶的分散质颗粒直径大小在       范围。
(3)若把③中制得的固体TiO2·nH2O用酸清洗除去其中的杂质,还可制得钛白粉。已知25 ℃时,Ksp[Fe(OH)3]=2.79×10-39,该温度下反应Fe(OH)3+3HFe3+3H2O的平衡常数K=       
(4)已知:TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(l)+O2(g)   ΔH=+140 kJ·mol-1
2C(s)+O2(g)=2CO(g) ΔH=-221 kJ·mol-1
写出④中TiO2和焦炭、氯气反应生成液态TiCl4和CO气体的热化学方程式:               
(5)上述工艺具有成本低、可用低品位矿物为原料等优点。依据绿色化学理念,该工艺流程中存在的不足之处是                 (只要求写出一项)。
(6)依据下表信息,要精制含少量SiCl4杂质的TiCl4,可采用       方法。

 
TiCl4
SiCl4
熔点/℃
-25.0
-68.6
沸点/℃
136.4
57.6
 

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