题目内容

（16分）I、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）     △H=" -574" kJ·mol-l 
②CH4（g）+4NO（g）=2N2（g）+ CO2（g）+ 2H2O（g）       △H=" -1160" kJ·mol-l
③H2O（g）=H2O（1）    △H=-44．0 kJ·mol-l
写出CH4（g）与NO2（g）反应生成N2（g）、CO2（g）和H2O（1）的热化学方程式____   。
II、开发新能源和三废处理都是可持续发展的重要方面。
（1）由碳的氧化物赢接合成乙醇燃料已进入大规模生产。如采取以CO和H2为原料合成乙醇，化学反应方程式：2CO（g）+4H2（g）－CH3CH2OH（g）+H2O（g）;若密闭容器中充有10 mol CO与20mol H2，在催化剂作用下反应生成乙醇：CO的转化率（a）与温度、压强的关系如图所示。

①若A、B两点表示在某时刻达到的平衡状态，此时在A点时容器的体积为10L，则该温度下的平衡常数：K=____     ；
②若A、C两点都表示达到的平衡状态，则白反应开始到达平衡状态所需的时间tA    tC（填 “>”、“<”或“=”）。
（2）日前工业上也可以用CO2来生产甲醇。一定条件下发生反应：CO2（g）+3H2（g）   CH3OH（g）+H2O（g）△H<0，若将6mo1 CO2和8mol H2充入2L的密闭容器中，测得H2的物质的量随时间变化的曲线如右图所示（实线）。
①若改变某一实验条件再进行两次实验，测得H2的物质的量随时间变化如图中虚线所示，曲线I对应的实验条件改变可能是       ，曲线II对应的实验条件改变可能是____  。
②请在答题卷图中绘出甲醇的物质的量随时间变化曲线。

III、用MnO2制KMnO4的工艺流程如图：电解池中两极材料均为碳棒，在水或酸性溶液中K2MnO4发生歧化而变成MnO2和KMnO4。

①写出240℃熔融时发生反应的化学方程式              ，投料时必须满足n（KOH）:n（MnO2）              。
②阳极的电极反应为                   。
③B物质是          （填化学式），可以循环使用的物质是           （填化学式）。

28.（16分）Ⅰ、 CH4(g)+2NO2(g) = N2(g) + CO2(g) +2H2O(l)  ⊿H=" -955" kJ·mol－1（2分）
Ⅱ、（1）①K="0.25" （2分）   ② > （1分）
（2）①升温（1分）增压（1分）（其他合理答案参照给分）
②如右图（2分）
Ⅲ、① 2MnO2 + O2 + 4KOH 2K2MnO4 + 2H2O（2分）
大于2 : 1  (1分)
② MnO42- - e- =  MnO4-   (2分)    
③ H2（1分）    KOH固体 （1分）

解析试题分析：Ⅰ：(1)将方程式（①+②+③×4）/2得CH4（g）与NO2（g）反应生成N2（g）、CO2（g）和H2O的方程式，故△H=（-574 -1160-44．0×4）/2= -955 kJ·mol－1；Ⅱ：（1）①A点时CO的转化率为50％，转化量为5mol，故平衡时CO、H2、CH3CH2OH、H2O的物质的量分别为5mol、10mol、2.5mol、2.5mol，平衡浓度分别为0.5mol/L、1mol/L、0.25mol/L、0.25mol/L，代入平衡常数表达式K==0.25；②C点的温度高，反应速率快，达到平衡所用的时间短；（2）①曲线Ⅰ和实线相比较，加快了反应速率，平衡向左移动了，故为升高温度；虚线Ⅱ和实线相比较，反应速率加快，平衡向右移动了，故为加压；②甲醇的物质的量从零开始逐渐增大，达到平衡状态时氢气消耗6mol，生成甲醇2mol，以后甲醇的物质的量不再发生变化了；Ⅲ①由题目信息可得通过二氧化锰和KOH、氧气在熔融条件下生成K2MnO4，结合原子守恒和氧化还原方程式的配平方法写出化学方程式；当KOH和二氧化锰之比为2:1时恰好完全反应，当在水或酸性溶液中K2MnO4发生歧化而变成MnO2和KMnO4，需保持碱性环境，故两者物质的量之比大于2:1；②阳极MnO42-失去电子发生氧化反应生成MnO4- ，故为MnO42- - e- =  MnO4- ；③阴极氢离子得电子生成氢气，同时生成氢氧化钾，氢氧化钾可以循环使用。
考点：盖斯定律、化学平衡常数的计算、影响化学平衡的条件、电极反应式的书写和电极产物的判断等知识

练习册系列答案
相关题目

以黄铁矿(主要成分是FeS2)为原料生产硫酸的工艺流程图如下：

(1)若从下列四个城市中选择一处新建一座硫酸厂，你认为厂址宜选在______的郊区(填标号）
A.有丰富黄铁矿资源的城市      B.风光秀丽的旅游城市
C.消耗硫酸甚多的工业城市     D.人口稠密的文化、商业中心城市
(2)沸腾炉中发生反应的化学方程式为_____，接触室中发生反应的化学方程式是_____。
(3) 在硫酸工业制法中，下列生产操作与说明生产操作的主要原因二者都正确的是_____。
A. 硫铁矿燃烧前要粉碎，因为大块的黄铁矿不能在空气中反应
B. 从沸腾炉出来的气体要净化，因为炉气中的SO2会与杂质反应
C. SO2氧化成SO3要用催化剂，这样可提高SO2的转化率
D. SO3用98. 3%的浓硫酸来吸收，目的是为了防止形成酸雾，以提髙SO3吸收效率
(4) 下表是压强对SO2平衡转化率的影响

对于SO2转化SO3的反应,增大压强可使转化率______________，但在实际工业生产中常采用常压条件，理由是________________________________。
(5)某工厂用500t含硫量为48%的黄铁矿制备硫酸，若在沸腾炉中有2%的FeS2损失,在接触室中SO3的产率为96%,则可得到98%的浓硫酸的质量是_____t。

一定温度时，在容积一定的密闭容器中，反应A(？)＋B(g)  C(g)＋D(g)达到平衡后，升高温度容器内气体的密度增大。请回答下列问题：
（1）正反应是        （填“放热”或“吸热”）反应；该反应的化学平衡常数的表达式是             。
（2）能判断该反应一定达到平衡状态的依据是         。（填写字母编号）
A．体积分数组成C％＝D％
B．单位时间内生成n molA的同时生成n molC
C．温度和体积一定时，某一生成物浓度不再变化
D．温度和体积一定时，容器内压强不再变化
（3）该反应的正反应速率随时间变化的关系如图所示。t2时改了某种条件，改变的条件是     。（填写字母编号）

A．升温           B．加压         C．催化剂        D．增加A的量
（4）升高温度到T℃时，在一密闭容器中充入2mol A和3mol B，发生上述反应。平衡后测得K=1。然后在温度不变的情况下，扩大容器容积至原来的10倍，结果A的百分含量始终未改变，则此时B的转化率是        。

(18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（g）+O2（g）2NO（g），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v (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）利用下图所示装置(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 molLBa(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)。

(18分)碱金属元素的单质及其化合物被广泛应用于生产、生活中。

②一定量的Na在足量O2中充分燃烧，参加反应的O2体积为5.6 L(标准状况)，则该反应过程中转移电子的数目为_________。
（2）金属锂广泛应用于化学电源制造，锂水电池就是其中的一种产品。该电池以金属锂和 钢板为电极材料，以LiOH为电解质，加入水即可放电。
总反应为：2Li+2H2O=2LiOH+H2↑
①锂水电池放电时，向_________极移动。
②写出该电池放电时正极的电极反应式：_________________。
③电解熔融LiCl可以制备金属Li。但LiC1熔点在873 K以上，高温下电解，金属Li产量极低。经过科学家不断研究，发现电解LiCl—KCl的熔盐混合物可以在较低温度下生成金属Li。
你认为，熔盐混合物中KCl的作用是_________________________________________。
写出电解该熔盐混合物过程中阳极的电极反应式：______________________________。
（3）最新研究表明，金属钾可作工业上天然气高温重整的催化剂，有关反应为：
。一定温度下，向2 L容积不变的密闭容器中充入4 mol 和6 mo1 H2O(g)发生反应，10 min时，反应达到平衡状态，测得CH4(g)和H2(g)的物质的量随时间变化的曲线如图所示。

①0～10 min内用(CO)表示的化学反应速率为_________。
②下列叙述中，能够证明该反应已达到平衡状态的是_________(填序号)。
a．生成3 molH-H键的同时有4 molC-H键断裂
b．其他条件不变时，反应体系的压强保持不变
c．反应混合气体的质量保持不变
d．
③此温度下，该反应的化学平衡常数K=_________mo12·L-2。

（14分）工业上一般在恒容密闭容器中可以采用下列反应合成甲醇：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)
（1）判断反应达到平衡状态的依据是（填字母序号）__________

A．生成CH3OH的速率与消耗CO的速率相等 B．混合气体的密度不变
C．混合气体的相对平均分子质量不变 D．CH3OH、CO、H2的浓度都不再发生变化
（2）下表所列数据是反应在不同温度下的化学平衡常数（K）
温度
250℃
300℃
350℃
K
2.041
0.270
0.012
 
①该反应化学平衡常数表达式K=                          
②由表中数据判断该反应的△H__________0（填“>”、“=”或“<”）；
③某温度下，将2molCO和6mol H2充入2L的密闭容器中，充分反应后，达到平衡时测得C(CO)=0.2mol·L-1，此时的温度为__________
（3）25℃101KPa下，1g液态甲醇完全燃烧生成CO2和液态水时放出热量22.68kJ，表示甲醇燃烧热的热化学方程式为                                   
（4）据报道，最近摩托罗拉公司研发了一种由甲醇和氧气以及强碱做电解质溶液的新型手机电池，电量可达现在使用的镍氢电池或锂电池的十倍，该电池工作时负极电极反应式为                  。若反应时消耗16g甲醇所产生的电能电解足量的CuSO4溶液，则将产生标准状况下的O2________升

[15分]甲烷自热重整是先进的制氢方法，包含甲烷氧化和蒸汽重整。向反应系统同时通入甲烷、氧气和水蒸气，发生的主要化学反应有：

反应过程
化学方程式
焓变△H
(kJ/mol)
活化能Ea
(kJ/mol)
甲烷氧化
CH4(g)＋2O2(g)CO2(g)＋2H2O(g)
－802.6
125.6
CH4(g)＋O2(g)CO2(g)＋2H2(g)
－322.0
172.5
蒸汽重整
CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)
206.2
240.1
CH4(g)＋2H2O(g)CO2(g)＋4H2(g)
165.0
243.9
回答下列问题：
（1）反应CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)的△H=        kJ/mol。
（2）在初始阶段,甲烷蒸汽重整的反应速率    甲烷氧化的反应速率（填大于、小于或等于）。
（3）对于气相反应，用某组分(B)的平衡压强(PB)代替物质的量浓度(cB)也可以平衡常数（记作KP），则反应CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)的KP＝                         ；
随着温度的升高，该平衡常数           （填“增大”、“减小”或“不变”）。
（4）从能量阶段分析，甲烷自热重整方法的先进之处在于                           。
（5）在某一给定进料比的情况下，温度、压强对H2和CO物质的量分数的影响如下图：

①若要达到H2物质的量分数>65%、CO的物质的量分数<10%，以下条件中最合适的是  。
A．600℃，0.9Mpa    B．700℃，0.9MPa    C．800℃，1.5Mpa    D．1000℃，1.5MPa
②画出600℃，0.1Mpa条件下，系统中H2物质的量分数随反应时间（从常温进料开始即时）
的变化趋势示意图：

（6）如果进料中氧气量过大，最终导致H2物质的量分数降低，原因是              。


I．800℃时，向容积为2L的恒容密闭容器中充入一定量的CO和H2O维持恒温，发生反应CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)，反应过???中测定的部分数据见下表：

反应时间/min
0
2
4
6
n(CO)/mol
1.20
0.90
 
0.80
n(H2O)/ mol
0.60
 
0.20
 
①反应在2 min内的平均速率为v(H2O)＝__________；
②800℃时，化学平衡常数K的值为______________；
③保持其他条件不变，向平衡体系中再通入0.20 mol H2O，与原平衡相比，达到新平衡时CO转化率______（填“增大”或“减小”或“不变”）。
④在恒温恒压密闭容器中通入CO和H2O各1 mol发生该反应，当反应达到平衡后，维持温度与压强不变，t1时再通入各1 mol的CO和H2O的混合气体，请在下图中画出正(v正)、逆(v逆)反应速率在t1后随时间t变化的曲线图。

II.实验室中利用复分解反应制取Mg(OH)2。实验数据和现象如下表所示（溶液体积均取用1mL）：

①现象III是            ；
②如果向0.028 mol/L的MgCl2溶液中加入等体积的NaOH溶液，请计算NaOH溶液的浓度至少达到     mol/L时，溶液中开始出现白色沉淀（Ksp(Mg(OH)2)= 5.6×10-12）。
③MgCl2溶液和氨水混合后存在下列化学平衡：
Mg2+(aq) + 2NH3·H2O(aq)2NH4+(aq) + Mg(OH)2(s)该反应化学平衡常数的表达式为K=                  ，列出该反应平衡常数K与Kb(NH3·H2O)、Ksp(Mg(OH)2)的关系式       。

（1）将不同量的CO（g）和H2O（g）分别通入体积2L的恒容密闭容器中，进行反应CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g），得到如下两组数据：

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)表示的平均反应速率为        （第二位小数）。
②该反应为      （填“吸热”或“放热”）反应。
③求实验2的平常常数K，要求写出计算过程，结果取二位小数。
（2）已知在常温常压下：

写出甲醇不完全燃烧生成CO和液态水的热化学方程式                         。
（3）甲醇和氧气完全燃烧的反应可以设计为燃料电池，装置如图，该电池通过K2CO3溶液吸收反应生的CO2。则负极的电极反应为              。

（4）CaCO3的KSP=2.8×10¯9。将等体积CaCl2溶液与Na2CO3溶液混合，若Na2CO3溶液的浓度为2×10¯4mol/L，则生成沉淀所需该CaCl2溶液的最小浓度为        。

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