题目内容

11．节能减排是中国转型发展的必经之路，工业生产中联合生产是实现节能减排的重要措施，如图是几种工业生产的联合生产工艺：

请回答下列问题：
（1）装置甲为电解池（惰性电极），根据图示转化关系可知：A为Cl2（填化学式），阴极反应式为2H++2e-=H2 ↑．
（2）装置丙的反应物为Ti，而装置戊的生成物为Ti，这两个装置在该联合生产中并不矛盾，原因是进入装置丙的Ti含有的杂质较多，从装置戊中出来的Ti较为纯净装置戊进行反应时需要的环境为C（填字母序号）．
A．HCl气体氛围中      B．空气氛围中        C．氩气氛围中      D．水中
（3）装置乙中发生的是工业合成甲醇的反应：CO（g）+2H2（g）=CH3OH（g）△H＜0．
①该反应在不同温度下的化学平衡常数（K）如下表：
温度/℃250350
K2.041x
符合表中的平衡常数x的数值是B（填字母序号）．
A．0      B．0.012      C．32.081      D．100
②若装置乙为容积固定的密闭容器，不同时间段各物质的浓度如下表：
c（CO）/mol•L-1c（H2）/mol•L-1c（CH3OH）/mol•L-1
0min0.8mol•L-11.6mol•L-10
2min0.6mol•L-1y0.2mol•L-1
4min0.3mol•L-10.6mol•L-10.5mol•L-1
6min0.3mol•L-10.6mol•L-10.5mol•L-1
反应从2min到4min之间，H2的平均反应速率为0.3mol•L-1•min-1，反应达到平衡时CO的转化率为62.5%，反应在第2min时改变了反应条件，改变的条件可能是A（填字母序号）．
A．使用催化剂     B．降低温度     C．增加H2的浓度．

分析 由图可知，甲为电解饱和食盐水生成NaOH、氢气、氯气，丙中Ti与氯气反应生成四氯化钛，乙中合成甲醇，可知A为氯气，B为氢气，C为NaOH，装置戊中Na还原出Ti，应防止钠被氧化，装置丁中C还原二氧化钛生成Ti和CO，装置己是碱性条件下的甲醇燃料电池．
（1）装置甲为电解池，用惰性电极电解饱和氯化钠溶液，A和金属钛反应生成四氯化钛，故A为氯气；电解饱和氯化钠溶液阴极上是溶液中氢离子得到电子生成氢气；（2）反应前有金属钛，戊装置生成钛，一开始是含有较多杂质的钛和氯气反应生成四氯化钛后再用金属钠还原，制得较为纯净的钛，目的是提纯钛；金属钠能与空气、水、氯化氢反应，故装置戊反应的环境为在惰性气体的氛围中进行．
（3）①反应为放热反应，故温度升高，K减小，250℃时平衡常数为2.041，则350℃时的平衡常数小于2.041；
②反应从2min到4min之间，反应速率之比等于化学方程式计量数之比，氢气的反应速率为CO反应速率的2倍，反应达到平衡时CO的转化率=$\frac{消耗量}{起始量}$×100%，反应第2min改变了反应条件，反应速率比0-2min增大，改变的条件是加入了催化剂．

解答 解：（1）装置甲为电解池，用惰性电极电解饱和氯化钠溶液，A和金属钛反应生成四氯化钛，故A为氯气；电解饱和氯化钠溶液阴极上是溶液中氢离子得到电子发生还原反应生成氢气，电极反应式为：2H++2e-=H2 ↑，
故答案为：Cl2；2H++2e-=H2↑；
（2）反应前有金属钛，戊装置生成钛，前后并不矛盾，一开始是含有较多杂质的钛和氯气反应生成四氯化钛后再用金属钠还原，制得较为纯净的钛，故从戊装置中出来的金属钛较纯净．金属钠能与空气、水、氯化氢反应，故装置戊反应的环境为在惰性气体的氛围中进行，选项中只有氩气氛围中符合，故选C；
故答案为：进入装置丙的Ti含有的杂质较多，从装置戊中出来的Ti较为纯净；C；
（3）①反应为放热反应，故温度升高平衡逆向进行，平衡常数K减小，250℃时平衡常数为2.041，则350℃时的平衡常数小于2.041，
故答案为：B；
②反应从2min到4min之间，反应速率之比等于化学方程式计量数之比，氢气的反应速率为CO反应速率的2倍，V（H2）=2V（CO）=2×$\frac{0.6mol/L-0.3mol/L}{2min}$=0.3mol•L-1•min-1；反应达到平衡时CO的转化率为$\frac{0.8mol/L-0.3mol/L}{0.8mol/L}$×100%=62.5%，反应第2min时未达到平衡状态，改变了反应条件，反应速率比0-2min增大，说明改变的条件是加入了催化剂，选A；
故答案为：0.3mol•L-1•min-1；62.5%；A．

点评 本题考查化学平衡的计算，为高频考点，把握电化学原理、氧化还原反应、平衡常数与温度、转化率的计算、平衡移动为解答的关键，侧重分析与应用能力的考查，综合性较强，题目难度中等．

练习册系列答案
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18．按要求填空：
（1）将质量比为7：15的N2和NO混合，则混合气体中N2和NO的物质的量之比为1：2；氮原子和氧原子的个数之比为2：1；22克该混合气体在标准状况下的体积为16.8 L．
（2）在氯化镁和硫酸镁的混合液中，若Mg2+与Cl-的物质的量浓度之比为4：3时，则Mg2+与SO物质的量浓度之比为8：5
（3）将8g铁片放入100mL硫酸铜溶液中，溶液中的Cu2+全部被还原时，“铁片”变为8.4g，则原c（CuSO4）为0.5mol/L．
（4）使4.48L CO2气体迅速通过Na2O2固体后得到3.36L（标准状况下）气体，这3.36L气体的质量是6 g．
19．某研究小组为探究Cu的化学性质及溶液环境对反应的影响，设计并完成了下列实验．
Ⅰ．探究Cu的化学性质
实验试剂1试剂2操作及现象
①

铜丝		氯气将加热后的铜丝伸入盛有氯气的集气瓶中，产生棕黄色的烟
②稀硝酸产生无色气体，遇空气变为红棕色
③0.1mol/LKMnO4溶液加热后，铜丝表面有黑色物质，溶液颜色无明显变化
（1）根据化合价分析，在化学反应中铜主要体现出的化学性质是还原性．
（2）写出铜与稀硝酸反应的离子方程式3Cu+8H++2NO3-═3Cu2++2NO↑+4H2O．
（3）向实验①的集气瓶中加水，随着水量的增加，溶液由黄色变为绿色，最后变为蓝色．
【查阅资料】
ⅰ．黄色与蓝色混合呈现绿色．
ⅱ．溶液中存在如下平衡：[Cu（H2O）4]2++4Cl-?[CuCl4]2-+4H2O
利用化学用语和文字解释溶液颜色变化的原因：[CuCl4]2-+4H2O?[Cu（H2O）4]2++4 Cl-，加水过程中，平衡正向移动，随着[Cu（H2O）4]2+的增加，溶液由黄色变为绿色，最后变为蓝色．
（4）反应③中溶液颜色无明显变化，是因为中性环境下反应很难进行．铜表面黑色的物质为CuO，同时有MnO2生成，则中性环境下反应很难进行的原因是：生成的CuO覆盖在铜的表面阻止反应继续．
Ⅱ．探究溶液环境对反应的影响
为进一步研究酸碱性对铜与0.1mol/L KMnO4溶液反应的影响，设计如图实验：
环境反应现象
酸性溶液紫红色变浅
碱性（1mL 1mol/L NaOH溶液）无明显现象
（1）探究酸性条件下反应时，试剂X是．溶液颜色变浅能否说明铜与0.1mol/L KMnO4溶液在酸性条件下发生了反应，理由是如果加入H2SO4溶液的体积是1 mL，对比碱性条件下的实验现象，则能说明发生了反应，如果加入H2SO4溶液的体积是大于1 mL，则有可能是稀释作用导致的溶液颜色变浅．
（2）对于铜与0.1mol/L KMnO4溶液在碱性环境下的反应提出如下假设：
假设Ⅰ：0.1mol/L KMnO4溶液在碱性环境下不能将铜氧化；
假设Ⅱ：0.1mol/L KMnO4溶液在碱性环境下与铜反应较慢．
设计实验验证：
将铜丝紧密缠绕在碳棒上放入碱性的溶液A中，溶液很快由紫红色变为深绿色、．一段时间后，溶液变为浅蓝绿色，试管底部出现棕褐色粉末（MnO2）．①反应加快的原因是发生了电化学腐蚀，其正极发生的电极反应式为：MnO4-+e-→MnO42-、MnO42-+2e-+2H2O=MnO2+4OH-．
②通过上述实验得出结论．
16．下列实验原理或操作正确的是（　　）
A．浓硝酸光照逐渐变黄，说明光照分解生成的有色产物能溶于其中
B．中和滴定时，眼睛应注视滴定管中的液面下降
C．向饱和FeCl3溶液中滴加过量氨水，可制得Fe（OH）3胶体
D．配制一定物质的量浓度的溶液时，应将刚溶解后的溶液立即转移到容量瓶中
6．在一固定体积的密闭容器中，充入2mol CO2和1mol H2发生如下化学反应：CO2（g）+H2（g）?CO（g）+H2O（g），其化学平衡常数与温度（T）的关系如下表：
T/℃7008008301 0001 200
K0.60.91.01.72.6
回答下列问题：
（1）该反应的化学平衡常数表达式为K=$\frac{c（CO）•c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）•c（{H}_{2}）}$．
（2）若反应在830℃下达到平衡，则CO2气体的转化率为33.3%．
（3）若绝热时（容器内外没有热量交换），平衡发生移动的结果是使容器内CO2的浓度增大，则容器内气体温度升高（填“升高”、“降低”或“不能确定”）．
（4）能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是AD（填字母序号）．
A．H2的浓度保持不变             
B．容器内的总压强不随时间而变化
C．单位时间内生成n mol CO的同时，生成n mol的H2O      
D．υ（正、CO）=υ（逆、CO2）
16．在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：CO2（g）+H2（g）?CO（g）+H2O（g），其化学平衡常数K和温度t的关系如下表：
t℃70080083010001200
K0.60.91.01.72.6
回答下列问题：
（1）该反应的化学平衡常数表达式为K=$\frac{c（CO）c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）c（{H}_{2}）}$
（2）该反应为吸热反应（选填“吸热”“放热”）．
（3）能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是BC．
A．容器中压强不变           B．混合气体中c（CO）不变
C．v正（H2）=v逆（H2O）       D．c（CO2）=c（CO）
（4）某温度下，平衡浓度符合c（CO2）•c（H2）=c（CO）．c（H2O），试判断此时的温度为830℃．在此温度下2L密闭容器中进行反应CO2（g）+H2（g）?CO（g）+H2O（g），CO2（g）和H2（g）的起始量均为2.0mol，达到平衡时CO2的转化率为50%，CO的平衡浓为0.5mol/L．
（5）在密闭容器中进行反应①Fe（s）+CO2（g）?FeO（s）+CO（g）△H1=akJ•mol-1
反应②2CO（g）+O2（g）?2CO2（g）△H2=b kJ•mol-1
反应③2Fe（s）+O2（g）?2FeO（s）△H3
则△H3=（2a+b）kJ/mol（用含a、b的代数式表示）．
3．写出下列反应的方程式（①②写化学方程式，③④写离子方程式）
①钠与水的反应2Na+2H2O=2NaOH+H2↑
②鉄与水蒸气的反应3Fe+4H2O（g）$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe3O4+4H2
③氢氧化铝和氢氧化钠的反应Al（OH）3+OH-=AlO2-+2H2O
④偏铝酸钠和过量的盐酸的反应AlO2-+4H+=Al3++2H2O．
20．下列化学方程式中，书写正确的是（　　）
A．Al+O2$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$AlO2B．C+O2$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$CO2
C．2H2O═2H2+O2D．Fe2O3+3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO2↑
1．观察下列几个装置示意图，有关叙述正确的是（　　）
A．装置②的待镀铁制品应与电源正极相连
B．装置①中阴极上析出红色固体
C．装置③闭合开关后，外电路电子由a极流向b极
D．装置④的X电极是外接电源的正极

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