题目内容

2007年诺贝尔化学奖授予德国科学家格哈德?埃特尔，以表彰他在表面化学研究领域作出的开拓性贡献．
（1）某校化学研究性学习小组的同学在技术人员的指导下，按下列流程探究不同催化剂对NH3还原NO反应的催化性能．
NO、NH3混合气体→催化反应器→检测→尾气处理
若控制其他实验条件均相同，在催化反应器中装载不同的催化剂，将经催化反应后的混合气体通过滴有酚酞的稀硫酸溶液（溶液的体积、浓度均相同）．为比较不同催化剂的催化性能，需要测量并记录的数据是
 
．
（2）在汽车的排气管上安装“催化转化器”（用铂、钯合金作催化剂），它的作用是使CO、NO反应生成可参与大气生态环境循环的无毒气体，并促使烃类充分燃烧．
①写出CO与NO反应的化学方程式：
 
，该反应作氧化剂的物质是
 
．
②用CH4催化还原NOx也可以消除氮氧化物的污染．例如：
CH4（g）+4NO2（g）═4NO（g）+CO2（g）+2H2O（g）；△H1=-574kJ?mol-1
CH4（g）+4NO（g）═2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）；△H2
若1mol CH4还原NO2至N2，整个过程中放出的热量为867kJ，则△H2=
 
．
（3）①有人认为：该研究可以使氨的合成反应，在铁催化剂表面进行时的效率大大提高，从而使原料的转化率大大提高．请你应用化学基本理论对此观点进行评价：
 
．
②合成氨工业生产中所用的α-Fe催化剂的主要成分是FeO、Fe2O3，当催化剂中Fe2+与Fe3+的物质的量之比为1：2时，其催化活性最高，以Fe2O3为原料制备上述催化剂，可向其中加入适量炭粉，发生如下反应：2Fe2O3十C
  △  
.
 
4FeO十CO2↑．为制得这种活性最高的催化剂，应向480g Fe2O3粉末中加入炭粉的质量为
 
g．
考点：探究浓度、催化剂对化学平衡的影响,化学方程式的有关计算,有关反应热的计算,探究化学反应机理
专题：计算题,基本概念与基本理论
分析：（1）催化剂不同催化效果不同，可将经催化反应后的混合气体通过滴有酚酞的稀硫酸溶液（溶液的体积、浓度均相同），测量并记录的溶液显色的时间；
（2）①CO、NO和氧气反应生成了CO2和N2，据此写出反应的化学方程式，然后判断氧化剂；
②写出CH4还原NO2至N2的热化学方程式，然后结合CH4（g）+4NO2（g）=4NO（g）+CO2（g）+2H2O（g）；△H1=-574kJ?mol-1反应，求算出△H2；
（3）①催化剂只能加快反应速度，不能改变化学平衡；
②先根据题干信息计算出参加被还原成氧化亚铁的氧化铁的质量，再根据反应方程式2Fe2O3十C
  △  
.
 
4FeO十CO2↑计算出需要加入碳粉的质量．
解答： 解：I（1）溶液显色的时间不同，说明催化剂的催化效果不同，需要测量并记录溶液显色所需要的时间，
故答案为：溶液显色所需要的时间；
（2）①根据图示，CO、NO和氧气反应生成了CO2和N2，反应的化学方程式为：2NO+O2+4CO4CO2+N2，该反应中一氧化氮被还原生成氮气，NO为氧化剂，
故答案为：2CO+2NO
 催化剂 
.
 
N2+2CO2；NO；
②1molCH4还原NO2至N2，热化学方程式是：CH4（g）+2NO2（g）═N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）；△H3=-867kJ?mol-1；结合热化学方程式CH4（g）+4NO2（g）=4NO（g）+CO2（g）+2H2O（g）；△H1=-574kJ?mol-1，可以得出：CH4（g）+4NO（g）=2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）；△H2=-1160 kJ?mol-1；
故答案为：-1160 kJ?mol-1；
（3）①该研究只能提高化学反应速率，不能使化学平衡发生移动，
故答案为：该研究只能提高化学反应速率，不能使化学平衡发生移动；
 ②合成氨工业生产中所用的α-Fe催化剂的主要成分是FeO、Fe2O3，当催化剂中Fe2+与Fe3+的物质的量之比为1：2时，FeO与Fe2O3的物质的量之比为1：1，即氧化铁中与碳粉反应生成氧化亚铁的铁元素为氧化铁中铁元素的
1
3
，480g氧化铁中被还原生成氧化亚铁的质量为：480g×
1
3
=160g，
根据反应2Fe2O3十C
  △  
.
 
4FeO十CO2↑可知，
        320    12
        160g   m
需要加入的碳粉的质量为：320m=160×12，
解得：m=6g，
即：为制得这种活性最高的催化剂，应向480g Fe2O3粉末中加入炭粉的质量为6g，
故答案为：6．
点评：本题考查了催化剂对化学平衡的影响、化学反应速率的影响及化学实验方案的评价，题目难度中等，注意明确催化剂对化学反应速率、化学平衡的影响，正确解读题目给出的信息是解决信息性题目的关键，要善于从信息中捕捉最有效的信息用来处理问题．
练习册系列答案
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NA为阿伏伽德罗常数的值．下列叙述正确的是（　　）
A、标准状态下，22.4L水中含有的氧原子数为NA
B、常温常压下，8gO2含有4 NA个电子
C、25℃时，pH=13的1L Ba（OH）2溶液中含有OH-的数目为0.2NA
D、53.5gNH4Cl中含有H-Cl键的个数为4NA
下列是工业上制备对苯二酚的两条合成线路，有关说法正确的是（　　）
A、G→D和D→E的反应都属于取代反应
B、B有机物中含有的官能团是羧基
C、G→A，A→B这两步反应都可以做到原子被100%利用
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如图表示的反应关系中，部分产物被略去．已知白色固体粉末X受热分解，恢复到室温生成白色固体A，无色液体B，无色气体C．X、E、G的焰色反应均为黄色，D为白色沉淀．
回答下列问题：
（1）写出下列物质的化学式：B
 
，D
 
．
（2）写出C和Na2O2化学方程式：
 
．
（3）写出E和Al反应的化学方程式：
 
．
（4）写出X与E反应的离子方程式：
 
．
某饱和一元醛和一元醇的混合物共3g，与足量的银氨溶液充分反应后，得到16.2g银．试通过计算确定该混合物中醛的结构式．
A、B、C是三种常用制备氢气的方法．
A．煤炭制氢气，相关反应为：
C（s）+H2O（g）?CO（g）+H2（g），△H=a kJ?mol-1
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B．氯碱工业中电解饱和食盐水制备氢气．
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回答问题：
（1）某温度（T1）下，向容积为2L的密闭容器中充入一定量的CO和H2O，发生煤炭制氢气的一个反应：反应过程中测定的部分数据见下表（表中t1＜t2）：
反应时间/minn（CO）/molH2O/mol
01.200.60
t10.80
t20.20
保持其他条件不变，向平衡体系中再通入0.20molH2O，与原平衡相比，达到新平衡时CO转化率
 
（增大、减小、不变），H2O的体积分数
 
（增大、减小、不变）；
保持其他条件不变，温度由T1升至T2，上述反应平衡常数为0.64，则正反应为
 
（吸热、放热）反应．
保持其他条件不变，起始时向容器中充入0.60molCO和1.20molH2O，到达平衡时，n（CO2）=
 
．
（2）写出方法B制备氢气的离子方程式：
 

（3）膜反应器常利用膜的特殊功能实现反应产物的选择性分离．方法C在HI分解反应中使用膜反应器分离出H2的目的是
 
．
（4）反应：C（s）+CO2（g）=2CO（g），△H=
 
．
1mol锌与足量的稀硫酸反应，求反应后生成的标准状况下的气体的体积为多少升？
某中学化学实验小组为了证明和比较SO2和氯水的漂白性，设计了如图1装置：

（1）实验室常用装置E制各Cl2，写出该反应的离子方程式
 
．指出该反应中浓盐酸所表现出的性质
 
．
（2）反应开始后，发现B、D两个容器中的品红溶液都褪色，停止通气后，给B、D两个容器加热，两个容器中的现象分别为：B
 
．D
 
．
（3）装置C的作用是
 
．
（4）该实验小组的甲、乙两位同学利用上述两发生装置按图2装置继续进行实验：
通气一段时间后，甲同学实验过程中品红溶液几乎不褪色，而乙同学的实验现象是品红溶液随时间的推移变得越来越浅．试根据该实验装置和两名同学的实验结果回答问题．
①试分析甲同学实验过程中，品红溶液不褪色的原因是：
 
．（用离子方程式进行说明）
②你认为乙同学是怎样做到让品红溶液变得越来越浅的．
 
．
用氯化铝溶液与氢氧化钠溶液反应时：
（1）当Al3+的物质的量与OH-的物质的量之比为
 
时，Al（OH）3沉淀量最多；
（2）当Al3+的物质的量与OH-的物质的量之比
 
时，Al（OH）3全部溶解；
（3）当Al3+的物质的量与OH-的物质的量之比
 
或
 
 时，Al（OH）3沉淀量为最多沉淀量的一半．

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