题目内容
20．氢是一种理想的绿色清洁能源，氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究重点． 已知利用FeO与Fe3O4循环制氢的相关反应如下：反应I．H2O（g）+3FeO（s）?Fe3O4 （s）+H2（g）△H=a kJ•mo1-1；
反应II 2Fe3O4（s）?FeO （s）+O2（g）△H=b kJ•mo1-1．
（1）反应：2H2O（g）=2H2（g）+O2（g）△H=2a+b（用含 a、b的代数式表示）kJ•mo1-1．
（2）上述反应中a＜0、b＞0，从能源利用及成本的角度考虑，实现反应II可采用的方案是用反应Ⅰ放出的热量向反应Ⅱ供热能．
（3）900℃时，在甲、乙两个体积均为2.0L的密闭容器中分别投入0.60mol FeO（s）并通入0.20mol H2O（g），甲容器用 FeO细颗粒，乙容器用FeO粗颗粒．反应过程中H2的生成速率的变化如图1所示．
①用FeO细颗粒和FeO粗颗粒时，H2的生成速率不同的原因是FeO细颗粒表面积大，与H2O的接触面越大，反应速率加快．．
②用FeO细颗粒时H2O（g）的平衡转化率与用FeO粗颗粒时H2O（g）的平衡转化率的关系是相等（填“前者大”“前者小”或“相等”）．
（4）FeO的平衡转化率与温度的关系如图2所示．请在图3中画出1000℃、用FeO细颗粒时，H2O（g）转化率随时间的变化曲线（进行相应的标注）．
分析 （1）根据已知方程式构建目标方程式，利用盖斯定律计算反应热；
（2）a＜0，反应I放热，用反应Ⅰ放出的热量向反应Ⅱ供热能；
（3）①固体的表面积越大，反应速率越大；
②固体的表面加大小与平衡移动无关，与反应速率有关；
（4）由图1可知，升高温度，FeO的转化率降低，说明正反应为放热反应，升高温度，反应速率增大，但反应物的转化率降低．
解答 解：（1）已知反应I．H2O（g）+3FeO（s）?Fe3O4（s）+H2（g）△H=akJ/mol（Ⅰ）
反应II．2Fe3O4═6FeO（s）+O2g△H=bkJ/mol （Ⅱ），
利用盖斯定律，将（Ⅰ）×2+（Ⅱ）可得2H2O（g）═2H2（g）+O2（g）△H=（2a+b）kJ/mol，
故答案为：2a+b；
（2）b＞0，要使该制氢方案有实际意义，应给反应Ⅱ提供能量才能使反应发生，a＜0，反应I放热，可利用反应Ⅰ放出的热量向反应Ⅱ供热能，
故答案为：用反应Ⅰ放出的热量向反应Ⅱ供热能；
（3）①因细颗粒FeO表面积大，固体的表面积越大，与H2O的接触面越大，则反应速率越大，
故答案为：FeO细颗粒表面积大，与H2O的接触面越大，反应速率加快；
②固体的表面加大小与平衡移动无关，则平衡状态相同，
故答案为：相等；
（4）由图1可知，升高温度，FeO的转化率降低，说明正反应为放热反应，升高温度，反应速率增大，但反应物的转化率降低，则图象为
，故答案为：．
点评 本题考查较为综合，涉及反应热的计算、平衡移动等问题，侧重于学生的分析能力的考查，为高考高频考点，注意把握题给信息，（4）为解答该题的难点，题目难度中等．
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已知：A、B、C、D、E、F五种元素核电荷数依次增大，属周期表中前四周期的元素．其中A原子核外有三个未成对电子；化合物B2E的晶体为离子晶体，E原子核外的M层中只有两对成对电子；C元素是地壳中含量最高的金属元素；D单质的熔点在同周期元素形成的单质中是最高的；F原子核外最外层电子数与B相同，其余各层均充满．请根据以上信息，回答下列问题：
（用箭头表示出提供孤对电子的原子）．将 F 单质的粉末加入A的气态氢化物的水化物浓溶液中，通入 O2，充分反应后溶液呈深蓝色，该反应的离子方程式为2Cu+8NH3•H2O+O2=2[Cu（NH3）4]2++4OH-+6H2O．
8．
汽车尾气排放的NO和CO都是有毒的气体，科学家正在研究利用催化技术将尾气中的NO和CO转变成无毒的CO2和N2，减少污染．
（1）已知：N2（g）+O2（g）=2NO（g）△H=+180.0kJ/mol
2C（s）+O2（g）=2CO（g）△H=-221.0kJ/mol
2C（s）+2O2（g）=2CO2（g）△H=-787.0kJ/mol
则尾气转化反应：2NO（g）+2CO（g）?N2（g）+2CO2（g）△H=-746kJ/mol．
（2）对于反应2NO（g）+2CO（g）?N2（g）+2CO2（g），为了测定在某种催化剂作用下的反应速率，用气体传感器测得不同时间的NO和CO浓度如表
请回答下列问题（均不考虑温度变化对催化剂催化效率的影响）：
①前2s内的平均反应速率 υ（CO2）=6.25×10-5mol/（L•s）．
②在该温度下，反应的平衡常数K=10000．
（3）假设在恒容密闭容器中发生上述反应，下列有关说法正确的是C．
A．选用更有效的催化剂能提高尾气的转化率
B．升高反应体系的温度能提高反应速率，提高尾气的转化率
C．相同温度下，若NO和CO的起始浓度分别为1.50×10-4mol/L和2.00×10-4mol/L，平衡时N2的体积分数比原平衡体系中N2的体积分数低
D．单位时间内消耗NO的物质的量等于生成CO2的物质的量时即达平衡状态
（4）用尾气NO2为原料可制新型硝化剂N2O5，原理：先将NO2转化为N2O4，再采用电解法制备N2O5，装置如图所示则电源b极是负极（填“正”“负”），生成N2O5电极反应式为N2O4+2HNO3-2e-=2N2O5+2H+，电解一段时间后硝酸溶液的pH不变（填“增大”“减小”“不变”）．
汽车尾气排放的NO和CO都是有毒的气体，科学家正在研究利用催化技术将尾气中的NO和CO转变成无毒的CO2和N2，减少污染．（1）已知：N2（g）+O2（g）=2NO（g）△H=+180.0kJ/mol
2C（s）+O2（g）=2CO（g）△H=-221.0kJ/mol
2C（s）+2O2（g）=2CO2（g）△H=-787.0kJ/mol
则尾气转化反应：2NO（g）+2CO（g）?N2（g）+2CO2（g）△H=-746kJ/mol．
（2）对于反应2NO（g）+2CO（g）?N2（g）+2CO2（g），为了测定在某种催化剂作用下的反应速率，用气体传感器测得不同时间的NO和CO浓度如表
| 时间/s | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| c（NO）/×10-4mol/L | 3.00 | 2.25 | 1.75 | 1.36 | 1.00 | 1.00 |
| c（CO）/×10-4mol/L | 4.00 | 3.25 | 2.75 | 2.36 | 2.00 | 2.00 |
①前2s内的平均反应速率 υ（CO2）=6.25×10-5mol/（L•s）．
②在该温度下，反应的平衡常数K=10000．
（3）假设在恒容密闭容器中发生上述反应，下列有关说法正确的是C．
A．选用更有效的催化剂能提高尾气的转化率
B．升高反应体系的温度能提高反应速率，提高尾气的转化率
C．相同温度下，若NO和CO的起始浓度分别为1.50×10-4mol/L和2.00×10-4mol/L，平衡时N2的体积分数比原平衡体系中N2的体积分数低
D．单位时间内消耗NO的物质的量等于生成CO2的物质的量时即达平衡状态
（4）用尾气NO2为原料可制新型硝化剂N2O5，原理：先将NO2转化为N2O4，再采用电解法制备N2O5，装置如图所示则电源b极是负极（填“正”“负”），生成N2O5电极反应式为N2O4+2HNO3-2e-=2N2O5+2H+，电解一段时间后硝酸溶液的pH不变（填“增大”“减小”“不变”）．
15．下列说法正确的是（ ）
| A． | 相同条件下，1molCH4和2molCH4的燃烧热不同，后者是前者的2倍 | |
| B． | 对于一个确定的反应，反应热的大小与反应路径有关 | |
| C． | 对于反应CaCO3（s）═CaO（s）+CO2（g）△H=+178.2kJ/mol，在高温下才能发生分解，说明能量变化是物质变化的基础 | |
| D． | 化学平衡常数（K）的大小反映了化学反应进行的程度，K值越大，反应物的转化率越高 |
5．下列说法正确的是（ ）
| A． | 在100℃、101 kPa条件下，液态水的汽化热为40.69 kJ•mol-1，则H2O（g）?H2O（l）△H=40.69 kJ•mol-1 | |||||||||||
| B． | 已知：
 的焓变为△H=[（4×348+3×610+8×413）+3×436-（7×348+14×413）]kJ•mol-1=-384 kJ•mol-1 | |||||||||||
| C． | 在一定条件下，某可逆反应的△H=+100kJ•mol-1，则该反应正反应活化能比逆反应活化能大100kJ•mol-1 | |||||||||||
| D． | 同温同压下，反应H2（g）+Cl2（g）=2HCl（g）在光照和点燃条件下的△H不同 |
9．某小组同学设计如下实验，研究亚铁盐与H2O2溶液的反应．
【实验Ⅰ】
试剂：酸化的0.5mol•L-1FeSO4溶液（pH=0.2），5% H2O2溶液（pH=5）
（1）上述实验中H2O2溶液与FeSO4溶液反应的离子方程式是2Fe2++2H++H2O2=+2Fe3++2H2O．
（2）产生气泡的原因是Fe3+催化下H2O2分解生成O2．
【实验Ⅱ】
试剂：未酸化的0.5mol•L-1FeSO4溶液（pH=3），5% H2O2溶液（pH=5）
（3）将上述混合物分离，得到棕黄色沉淀和红褐色胶体．取部分棕黄色沉淀洗净，加4mol•L-1盐酸，沉淀溶解得到黄色溶液．初步判断该沉淀中含有Fe2O3，经检验还含有SO42-．检验棕黄色沉淀中SO42-的方法是取加入盐酸后的黄色溶液少许于试管中，加入BaCl2溶液，产生白色沉淀，说明棕黄色沉淀中含有SO42-．
（4）对于生成红褐色胶体的原因，提出两种假设：
i． H2O2溶液氧化Fe2+消耗H+
ii．Fe2+氧化的产物发生了水解
①根据实验II记录否定假设 i，理由是反应后溶液的pH降低．
②实验验证假设 ii：取Fe2（SO4）3溶液，加热，溶液变为红褐色，pH下降，证明假设 ii成立．
（5）将FeSO4溶液加入H2O2溶液后，产生红褐色胶体，反应的离子方程式是2Fe2++4H2O+H2O2=+2Fe（OH）3（胶体）+2H+．
【实验Ⅲ】
若用FeCl2溶液替代FeSO4溶液，其余操作与实验 II相同，除了产生与 II相同的现象外，还生成刺激性气味气体，该气体能使湿润的蓝色石蕊试纸变红但不褪色．
（6）产生刺激性气味气体的原因是H2O2分解反应放热，促进Fe3+的水解平衡正向移动，产生的HCl受热挥发．
（7）由实验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ可知，亚铁盐与H2O2反应的现象与pH、阴离子种类、温度、反应物用量（至少写两点）有关．
【实验Ⅰ】
试剂：酸化的0.5mol•L-1FeSO4溶液（pH=0.2），5% H2O2溶液（pH=5）
| 操作 | 现象 |
| 取2mL上述FeSO4溶液于试管中，加入5滴5% H2O2溶液 | 溶液立即变为棕黄色，稍后，产生气泡．测得反应后溶液pH=0.9 |
| 向反应后的溶液中加入KSCN溶液 | 溶液变红 |
（2）产生气泡的原因是Fe3+催化下H2O2分解生成O2．
【实验Ⅱ】
试剂：未酸化的0.5mol•L-1FeSO4溶液（pH=3），5% H2O2溶液（pH=5）
| 操作 | 现象 |
| 取2mL 5% H2O2溶液于试管中，加入5滴上述FeSO4溶液 | 溶液立即变为棕黄色，产生大量气泡，并放热，反应混合物颜色加深且有浑浊．测得反应后溶液pH=1.4 |
（4）对于生成红褐色胶体的原因，提出两种假设：
i． H2O2溶液氧化Fe2+消耗H+
ii．Fe2+氧化的产物发生了水解
①根据实验II记录否定假设 i，理由是反应后溶液的pH降低．
②实验验证假设 ii：取Fe2（SO4）3溶液，加热，溶液变为红褐色，pH下降，证明假设 ii成立．
（5）将FeSO4溶液加入H2O2溶液后，产生红褐色胶体，反应的离子方程式是2Fe2++4H2O+H2O2=+2Fe（OH）3（胶体）+2H+．
【实验Ⅲ】
若用FeCl2溶液替代FeSO4溶液，其余操作与实验 II相同，除了产生与 II相同的现象外，还生成刺激性气味气体，该气体能使湿润的蓝色石蕊试纸变红但不褪色．
（6）产生刺激性气味气体的原因是H2O2分解反应放热，促进Fe3+的水解平衡正向移动，产生的HCl受热挥发．
（7）由实验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ可知，亚铁盐与H2O2反应的现象与pH、阴离子种类、温度、反应物用量（至少写两点）有关．
10．化学与社会、生活密切相关．对下列化学应用的判断和解释均正确的是（ ）
| 选项 | 化学应用 | 判断及解释 |
| A | 燃烧法可以鉴别羊毛和棉线 | 对．羊毛的主要成分是蛋白质，燃烧有烧焦羽毛气味． |
| B | 高锰酸钾可用于水果保鲜 | 错．因为高锰酸钾会氧化水果中的有机物 |
| C | SiO2可用于制备光导纤维 | 对．因为SiO2有导电性 |
| D | 误食重金属盐引起人体中毒均可以喝大量食盐水解毒 | 对．因为食盐水有解毒功能 |
| A． | A | B． | B | C． | C | D． | D |