题目内容
9．加强汽车尾气、燃煤企业废气的监测和处理，对于减少雾霾具有重要意义．（1）利用原电池工作原理测定汽车尾气中CO的浓度，其装置如图1所示．该电池中O2-可以在固体介质NASICON（固溶体）内自由移动，工作时O2-的移动方向b到a（填“从a到b”或“从b到a”），负极发生的电极反应式为CO-2e-+O2-=CO2．
（2）汽车尾气的主要污染物为NO，用H2催化还原NO可以达到消除污染的目的．
已知：2NO（g）?N2（g）+O2（g）△H=-180.5kJ•mol-1
2H2O（l）═2H2（g）+O2（g）△H=+571.6kJ•mol-1
则H2（g）与NO（g）反应生成N2（g）和H2O（l）的热化学方程式是2H2（g）+2NO（g）=N2（g）+2H2O（l）△H=-752.1kJ•mol-1．
（3）上述消除过程中第一步反应起决定作用，某研究小组模拟研究如下：
向1L恒容密闭容器中充入a mol NO，其浓度与温度和时间的关系如图2所
①T2下，在0～t1时间内，ν（O2）=$\frac{a-b}{2t{\;}_{1}}$mol•L-1•min-1；反应N2（g）+O2（g）?2NO（g）平衡常数K==$\frac{4m{\;}^{2}}{（a-m）{\;}^{2}}$（用相关字母表示）．
②该反应进行到M点放出的热量小于进行到W点放出的热量 （填”大于””小于”或’等于”）；M点时再加入一定量NO，平衡后NO的转化率不变（填”变大””变小”或’不变”）
③反应开始至达到平衡的过程中，容器中下列各项发生变化的是cd（填序号）．
a．混合气体的密度 b．混合气体的压强 c．逆反应速率
d．单位时间内，N2和NO的消耗量之比 e．气体的平均相对分子质量
（4）工业上用氨水吸收废气中的SO2．已知NH3•H2O的电离平衡常数Kb=1.8×10-5mol•L-1 H2SO3的电离平衡常数Ka1=1.2×10-2mol•L-1 Ka2=1.3×10-8mol•L-1．在通入废气的过程中
①当恰好形成正盐时，溶液中离子浓度的大小关系为c（NH4+）＞c（SO32-）＞c（OH-）＞c（HSO3-）＞c（H+）．
②当恰好形成酸式盐时，加入少量NaOH溶液，反应的离子方程式为HSO3-+OH-=SO32-+H2O．
分析 （1）原电池放电时电子从负极流向正极，阴离子向负极移动，负极上一氧化碳失电子和氧离子反应生成二氧化碳；
（2）利用已知反应方程式，结合盖斯定律解答；
（3）①依据图可知T2下，起始时NO浓度为amol/L，在0～t1时间内，NO浓度为bmol/L，则浓度变化量为：（a-b）mol/L，依据速率公式计算V（NO），依据速率之比等于方程式计量系数之比计算ν（O2）；
利用三段法列出各组分数据，代入化学平衡常数表达式；
②依据2NO（g）?N2（g）+O2（g）△H=-180.5kJ•mol-1，可知平衡向正向进行程度越大，反应放出热量越多，结合图象判断T1与T2大小关系，判断反应正向进行程度，进而判断反应放出热量多少；2NO（g）?N2（g）+O2（g）为气体系数不变的反应，同温同压同体积可以建立等比等效平衡；
③a．混合气体的总质量不变，容器的体积不变，据此判断；
b．混合气体总的物质的量不变，容器体积不变，据此判断；
c．随反应进行，生成物浓度升高，逆反应速率逐渐升高；
d．随反应进行，反应物浓度降低，正反应速率逐渐降低，生成物的浓度增大，逆反应速率增大，故单位时间内，N2的消耗量减小，NO的消耗量增大；
e．混合气体总的物质的量不变，混合气体的总质量不变，据此判断；
（4）①当恰好形成正盐亚硫酸铵，亚硫酸根离子存在水解，铵根离子存在水解，溶液酸碱性取决于二者水解能力，依据NH3•H2O的电离平衡常数Kb=1.8×10-5mol•L-1 H2SO3的电离平衡常数Ka1=1.2×10-2mol•L-1 Ka2=1.3×10-8mol•L-1．比较Kb（NH4+）与Kb（SO32-）
②氨根离子结合氢氧根离子能力弱于亚硫酸氢根，氢氧化钠少量，先与亚硫酸氢根离子反应．亚硫酸氢铵中加入少量氢氧化钠反应，生成亚硫根离子与水．
解答 解：（1）依据图可知：一氧化空气形成燃料电池，一氧化碳失电子和氧离子反应生成二氧化碳发生氧化反应，电极反应式CO-2e-+O2-=CO2，所以一氧化碳所在极为负极，通入空气的一极为正极，原电池放电时电子从负极流向正极，阴离子向负极移动，所以工作时O2-的移动方向从b到a；
故答案为：b到a；CO-2e-+O2-=CO2；
（2）由①2NO（g）=N2（g）+O2（g）?△H=-180.5kJ•mol-1
②2H2O（l）=2H2（g）+O2（g）△H=+571.6kJ•mol-1
据盖斯定律，①-②得：2H2（g）+2NO（g）=N2（g）+2H2O（l）△H=-752.1kJ•mol-1，
故答案为：2H2（g）+2NO（g）=N2（g）+2H2O（l）△H=-752.1kJ•mol-1．
（3）①依据图可知T2下，起始时NO浓度为amol/L，在0～t1时间内，NO浓度为bmol/L，则浓度变化量为：（a-b）mol/L，则V（NO）=$\frac{a-b}{{t}_{1}}$mol•L-1•min-1；则V（O2）=$\frac{1}{2}$V（NO）=$\frac{a-b}{2{t}_{1}}$mol•L-1•min-1；
T2下，向1L恒容密闭容器中充入a mol NO，达到平衡时NO物质的量为m，则：
2NO（g）?N2（g）+O2（g）
起始浓度（mol/L） a 0 0
转化浓度 a-m 0.5（a-m ） 0.5（a-m ）
平衡浓度 m 0.5（a-m ） 0.5（a-m ）
则反应N2（g）+O2（g）?2NO（g）平衡常数：K=$\frac{m{\;}^{2}}{0.5（a-m）×0.5（a-m）}$=$\frac{4m{\;}^{2}}{（a-m）{\;}^{2}}$；
故答案为：$\frac{a-b}{2t{\;}_{1}}$；$\frac{4m{\;}^{2}}{（a-m）{\;}^{2}}$；
②依据先拐先平，可知T1温度高于T2，而反应为2NO（g）?N2（g）+O2（g）△H=-180.5kJ•mol-1，为放热反应，所以低温时有利于反应正向进行，所以反应进行到M点放出的热量小于进行到W点放出的热量；2NO（g）?N2（g）+O2（g）为气体系数不变的反应，同温同压同体积可以建立等比等效平衡，所以M点时再加入一定量NO，建立等比等效平衡状态，平衡后NO的转化率不变；
故答案为：小于；等于；
③a．混合气体的总质量不变，容器的体积不变，混合气体的密度不变，故a不符合；
b．混合气体总的物质的量不变，容器体积不变，混合气体的压强不变，故b不符合；
c．随反应进行，生成物浓度升高，逆反应速率逐渐升高，故c符合；
d．随反应进行，反应物浓度降低，正反应速率逐渐降低，生成物的浓度增大，逆反应速率增大，故单位时间内，N2的消耗量减小，NO的消耗量增大，单位时间内，N2和NO的消耗量之比减小，故d符合；
e．混合气体总的物质的量不变，混合气体的总质量不变，依据M=$\frac{m}{n}$可知气体的平均相对分子质量为定值，始终不变，故e不符合；
故答案为：cd；
（4）①氨根离子水解平衡常数Kb（NH4+）=$\frac{c（NH{\;}_{3}•{H}_{2}O）c（OH-）c（H{\;}^{+}）}{c（N{H}_{4}{\;}^{+}）c（OH{\;}^{-}）}$=$\frac{K{\;}_{W}}{Kb}$=$\frac{1}{1.8}$×10-13，Kb（SO32-）=$\frac{c（HS{O}_{3}{\;}^{-}）c（OH{\;}^{-}）c（H{\;}^{+}）}{c（S{O}_{3}{\;}^{2}{\;}^{-}）c（H{\;}^{+}）}$=$\frac{K{\;}_{W}}{Ka{\;}_{2}}$=$\frac{1}{1.3}$×10-6，所以：Kb（SO32-）＞Kb（NH4+），亚硫酸根离子水解程度大于氨根离子，所以溶液显碱性，则c（NH4+）＞c（SO32-）＞c（OH-）＞c（HSO3-）＞c（H+）；
故答案为：c（NH4+）＞c（SO32-）＞c（OH-）＞c（HSO3-）＞c（H+）；
②亚硫酸氢铵中加入少量氢氧化钠反应，生成亚硫根离子与水，离子方程式：HSO3-+OH-=SO32-+H2O；
故答案为：HSO3-+OH-=SO32-+H2O．
点评 本题为综合题，考查了燃料电池电极反应式的书写、热化学方程式书写、反应速率、平衡常数计算、盐类水解规律的应用，题目综合性强，难度中等，侧重考查学生的计算能力和对化学平衡知识的综合应用能力，注意三段式是解平衡题常用的方法．
（1）在常温、常压、光照条件下，N2在掺有少量Fe2O3的TiO2催化剂表面与水发生下列反应：
N2（g）+3H2O（l）?2NH3（g）+$\frac{3}{2}$O2（g）△H=a kJ•mol-1．
为进一步研究生成NH3的物质的量与温度的关系，常压下达到平衡时测得部分实验数据如表：
| T/K | 303 | 313 | 323 |
| n（NH3）/（l0-2 mol） | 4.8 | 5.9 | 6.0 |
（2）一定温度和压强下，在2L的恒容密闭容器中合成氨气：N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H=-92.4kJ•mol-1．在反应过程中反应物和生成物的物质的量随时间的变化如图所示．
①0～10min内，以NH3表不的平均反应速率为0.005mol•L-1•min-1．
②在10～20min内，NH3浓度变化的原因可能是AB．
A．加入催化剂 B．缩小容器体积 C．降低温度 D．增加NH3的物质的量
③在反应进行至25min时，曲线发生变化的原因是移走0.1molNH3，达到第二次平衡时，新平衡的平衡常数K2=K1（填“＞”“＜”或“=”）
有关苏糖的说法不正确的是（ ）| A． | 苏糖能发生银镜反应 | |
| B． | 苏糖属于单糖 | |
| C． | 苏糖在一定条件下，能发生加成和取代反应 | |
| D． | 苏糖与葡萄糖互为同分异构体 |
甲烷，甲醇，乙酸是化工产品的重要原料．
碳、氮和铝的单质及其化合物在工农业生产和生活中有重要的作用．（1）真空碳热还原-氯化法可实现由铝矿制备金属铝，其相关的热化学方程式如下：
2Al2O3（s）+2AlCl3（g）+6C（s）=6AlCl（g）+6CO（g）△H=a kJ•mol-1
3AlCl（g）=2Al（l）+AlCl3（g）△H=b kJ•mol-1
反应Al2O3（s）+3C（s）=2Al（l）+3CO（g）的△H=0.5a+bkJ•mol-1（用含a、b的代数式表示）；
（2）用活性炭还原法可以处理氮氧化物．某研究小组向某密闭容器中加入一定量的活性炭和NO，发生反应C（s）+2NO（g）?N2（g）+CO2（g）△H=Q kJ•mol-1在T1℃时，反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下：
| 时间（mol/L） 浓度（mol/L） | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 |
| NO | 1.00 | 0.68 | 0.50 | 0.50 | 0.60 | 0.60 |
| N2 | 0 | 0.16 | 0.25 | 0.25 | 0.30 | 0.30 |
| CO2 | 0 | 0.16 | 0.25 | 0.25 | 0.30 | 0.30 |
②30min后，只改变某一条件，反应重新达到平衡，根据上表中的数据判断改变的条件可能是ad（填字母编号）．
a．通入一定量的NO b．加入一定量的活性炭
c．加入合适的催化剂 d．适当缩小容器的体积
③若30min后升高温度至T2℃，达到平衡时，容器中NO、N2、CO2的浓度之比为3：1：1，则Q＜0（填“＞”或“＜”）．
④在恒容条件下，能判断该反应一定达到化学平衡状态的依据是bc（填选项编号）．
a．单位时间内生成2n mol NO（g）的同时消耗n mol CO2（g）
b．反应体系的温度不再发生改变
c．混合气体的密度不再发生改变
d．反应体系的压强不再发生改变
（3）铝电池性能优越，Al-Ag2O电池可用作水下动力电源，其原理如图所示：
请写出该电池正极反应式Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-；常温下，用该化学电源和惰性电极电解300ml硫酸铜溶液（过量），消耗27mg Al，则电解后溶液的pH=2（不考虑溶液体积的变化）．
| A． | 向Al2（SO4）3溶液中加入过量NH3•H2O：Al3++4NH3•H2O═-+4NH4+ | |
| B． | 铅酸蓄电池充电时的正极反应：PbO2+4H++SO42-+2e-═PbSO4+2H2O | |
| C． | Fe2（SO4）3溶液与Ba（OH）2溶液反应：Fe3++SO42-+Ba2++3OH-═Fe（OH）3↓+BaSO4↓ | |
| D． | （NH4）2Fe（SO4）2溶液与过量NaOH溶液反应：2NH4++Fe2++4OH-═Fe（OH）2↓+2NH3•H2O |