题目内容

2013年雾霾天气多次肆虐我国中东部地区．其中，汽车尾气和燃煤尾气是造成空气污染的原因之一．

（1）CO2是大气中含量最高的一种温室气体，控制和治理CO2是解决温室效应的有效途径．目前，由CO2来合成二甲醚已取得了较大的进展，其化学反应是：2CO2（g）+6H2（g）?CH3OCH3（g）+3H2O（g）△H＞0．
①写出该反应的平衡常数表达式
 
．
②判断该反应在一定条件下，体积恒定的密闭容器中是否达到化学平衡状态的依据是
 
．
A．容器中密度不变         
B．单位时间内消耗2molCO2，同时消耗1mol二甲醚
C．v（CO2）：v（H2）=1：3      
D．容器内压强保持不变
（2）汽车尾气净化的主要原理为：2NO（g）+2CO （g） 
催化剂
2CO2 （g）+N2 （g）
在密闭容器中发生该反应时，c（CO2）随温度（T）、催化剂的表面积（S）和时间（t）的变化曲线，如图1所示．据此判断：
①该反应的△H
 
0（选填“＞”、“＜”）．
②当固体催化剂的质量一定时，增大其表面积可提高化学反应速率．若催化剂的表面积S1＞S2，在图中画出c（CO2）在T2、S2条件下达到平衡过程中的变化曲线．
（3）已知：CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）△H=-a kJ?mol-1．
①经测定不同温度下该反应的平衡常数如下：
温度（℃）250300350
   K2.0410.2700.012
若某时刻、250℃测得该反应的反应物与生成物的浓度为c（CO）=0.4mol?L-1、c（H2）=0.4mol?L-1、c（CH3OH）=0.8mol?L-1，则此时v正
 
v逆（填“＞”、“＜”或“=”）．
②某温度下，在体积固定的2L的密闭容器中将1mol CO和2mol H2混合，测得不同时刻的反应前后压强关系如下：
时间（min）51015202530
压强比（P后/P前）0.980.900.800.700.700.70
达到平衡时CO的转化率为
 
．
（4）氨有着广泛的用途，如可用于化肥、硝酸、合成纤维等工业生产．用0.10mol?L-1盐酸分别滴定20.00mL0.10mol?L-1的NaOH溶液和20.00mL0.10mol?L-1氨水所得的滴定曲线（图2）如下：请指出盐酸滴定氨水的曲线为
 
（填A、B），请写出曲线a点所对应的溶液中各离子浓度由大到小的排列顺序
 
．
（5）液氨作为一种潜在的清洁汽车燃料已越来越被研究人员重视．它在安全性、价格等方面较化石燃料和氢燃料有着较大的优势．氨在燃烧实验验中相关的反应有：
4NH3（g）+3O2（g）=2N2（g）+6H2O（l）△H1①
4NH3（g）+5O2（g）=4NO（g）+6H2O（l）△H2②
4NH3（g）+6NO（g）=5N2（g）+6H2O（l）△H3③
请写出上述三个反应中△H1、△H2、△H3三者之间关系的表达式，△H1=
 
．
（6）美国Simons等科学家发明了使NH3直接用于燃料电池的方法，其装置为用铂作为电极，加入电解质溶液中，其电池反应为 4NH3+3O2=2N2+6H2O
写出该燃料电池的正极反应式
 
．
考点：化学平衡的计算,用盖斯定律进行有关反应热的计算,原电池和电解池的工作原理,中和滴定
专题：
分析：（1）①化学平衡常数等于各产物平衡浓度系数次方的乘积和各反应物平衡浓度系数次方的乘积之比，据此书写；
②根据化学平衡状态的标志：正逆反应速率相等以及化学平衡的特征来回答；
（2）①根据到达平衡的时间判断温度高低，根据平衡时二氧化碳的浓度判断温度对平衡的影响；
②接触面积越大反应速率越快，到达平衡的时间越短，催化剂的表面积S1＞S2，S2条件下达到平衡所用时间更长，但催化剂不影响平衡移动，平衡时二氧化碳的浓度与温度T1到达平衡时相同；
（3）①依据计算浓度商和该温度下的平衡常数比较分析判断反应进行方向；
②温度、体积不变的可逆反应中，气体的压强之比等于其物质的量之比，据此计算反应后气体体积的物质的量，从而计算氢气反应的物质的量，转化率=
消耗量
起始量
×100%；
（4）0.10mol?L-1的NaOH溶液的pH=13，由图象可知，A为盐酸滴定氢氧化钠的曲线，则B为盐酸滴定氨水的曲线，曲线a点溶液为氯化铵和氨水的混合溶液，溶液显碱性，
c（OH-）＞c（H+），再由电荷守恒来分析离子浓度的关系；
（5）利用已知的反应及盖斯定律来分析三个反应中△H1、△H2、△H3三者之间关系；
（6）在保证电子守恒的前提下，利用总反应减去正极反应式可得负极反应式．
解答： 解：（1）①反应：2CO2（g）+6H2（g）?CH3OCH3（g）+3H2O（g）的K=
c(CH3OCH3)?c3(H2O)
c2(CO2)?c6(H2)
，故答案为：K=
c(CH3OCH3)?c3(H2O)
c2(CO2)?c6(H2)
；
②A．反应质量前后守恒，始终不变，体积不变，所以容器中密度始终不变，当密度不变了，不一定是平衡，故A错误；     
B．单位时间内消耗2molCO2，同时消耗1mol二甲醚，证明正逆反应速率相等，故B正确；
C．v（CO2）：v（H2）=1：3不能说明正逆反应速率相等，故C错误；      
D．反应是前后体积变化的反应，所以容器内压强保持不变，证明达到了平衡，故D正确．
故选：BD；
（2）①由图1可知，温度T1先到达平衡，故温度T1＞T2，温度越高平衡时，二氧化碳的浓度越低，说明升高温度平衡向逆反应移动，故正反应为放热反应，△H＜0，故答案为：＜；
②接触面积越大反应速率越快，到达平衡的时间越短，催化剂的表面积S1＞S2，S2条件下达到平衡所用时间更长，但催化剂不影响平衡移动，平衡时二氧化碳的浓度与温度T1到达平衡时相同，故c（CO2）在T1、S2条件下达到平衡过程中的变化曲线为：，
故答案为：；
（3）①250℃测得该反应的反应物与生成物的浓度为c（CO）=0.4mol?L-1、c（H2）=0.4mol?L-1、c（CH3OH）=0.8mol?L-1，浓度商Q=
0.8
0.4×0．42
=12.5＞K=2.041，说明反应逆向进行v正＜v逆；
故答案为：＜；
②温度、体积不变的可逆反应中，气体的压强之比等于其物质的量之比，15min，压强比（P后/P前）=0.80，则反应后气体的物质的量=3mol×0.80=2.40mol，气体减少的物质的量=3mol-2.4mol=0.6mol，平衡状态压强比（P后/P前）=0.70，则反应后气体的物质的量=3mol×0.70=2.10mol，气体减少的物质的量=3mol-2.1mol=0.9mol，根据气体减少的物质的量与氢气之间的关系式知参加反应的CO的物质的量
0.9mol
2
=0.45mol，则CO的转化率=
0.45mol
1mol
×100%=45%，
故答案为：45%；
（4）由0.10mol?L-1的NaOH溶液的pH=13，由图象可知，A为盐酸滴定氢氧化钠的曲线，则B为盐酸滴定氨水的曲线，在曲线a点pH＞7可知，溶液显碱性，c（OH-）＞c（H+），再根据电荷守恒可知，c（Cl-）+c（OH-）=c（NH4+）+c（H+），则c（NH4+）＞c（Cl-），电离产生氢氧根离子，则c（NH4+）＞c（Cl-）＞c（OH-）＞c（H+），
故答案为：B；c（NH4+）＞c（Cl-）＞c（OH-）＞c（H+）；  
（5）由反应4NH3（g）+3O2（g）=2N2（g）+6H2O（l）△H1 ①
4NH3（g）+5O2（g）=4NO（g）+6H2O（l）△H2 ②
4NH3（g）+6NO（g）=5N2（g）+6H2O（l）△H3③
则反应
②×3+③×2
5
可得到反应①，则△H1=
3△H2+2△H3
5
，故答案为：
3△H2+2△H3
5
；
（6）由总反应4NH3+3O2=2N2+6H2O，负极反应为2NH3+6OH--6e-=N2+6H2O，由电子守恒，则总反应除以2减去负极反应即可得正极反应式，即O2+2H2O+4e-=4OH-，故答案为：O2+2H2O+4e-=4OH-．
点评：本题考查化学平衡图象、化学反应速率、影响化学平衡的因素、平衡常数计算等，题目综合性较大，较难，是对知识的综合利用、注意基础知识的理解掌握．
练习册系列答案
相关题目
某结晶水合物中含有两种阳离子和一种阴离子．称取两份质量均为45.3g的该结晶水合物，分别制成溶液．向其中一份逐滴加入NaOH溶液，开始发现溶液中出现白色沉淀并逐渐增多；一段时间后有气体逸出，该气体有刺激性气味，能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，加热后共收集到2.24L该气体（标况下）；最后白色沉淀逐渐减少并最终消失．另一份滴加Ba（OH）2溶液，开始现象类似，但最终仍有白色沉淀；过滤，并用稀硝酸处理沉淀物，得到白色固体46.6g．
请回答下列问题：
（1）该结晶水合物中含有的两种阳离子是
和
，阴离子是
．
（2）试通过计算确定该结晶水合物的化学式
．
（3）该物质与过量的Ba（OH）2溶液反应的离子方程式为
．
有一包白色粉末，可能含有Ba（NO3）2、CaCl2、K2CO3一种或几种，某兴趣小组欲通过实验确定其成分，实验步骤如下：
①取部分粉末加入水中，振荡，有白色沉淀生成；
②取①所得悬浊液少许，加入过量稀硝酸，白色沉淀消失，并有气泡产生；
③取少量步骤②中所得溶液滴入硝酸银溶液，有白色沉淀生成．试回答下列问题：
（1）由步骤①可得到的结论是
 
相关反应的离子方程式为
 

（2）步骤②中所涉及到的化学反应方程式为
 

（3）根据实验，白色粉末中肯定存在的物质是
 
（填化学式，下同），可能存在的物质是
 

（4）欲进一步确定“可能存在的物质”是否肯定存在，需要补充的实验操作是
 
．
现有3.36升氯气（1.01×105Pa、273K）跟铁反应，经以下实验步骤配置FeCl2溶液．

（1）C和E的名称分别是
 
和
 
．
（2）a、d的质量（克）分别是
 
、
 
．
（3）若在FeCl2溶液中加入NaOH溶液，现象为
 
，在空气中放置一段时间时的化学方程式为
 
．
物质A～D都是由下表中的离子形成的，且为中学化学常见物质．各含有下列阴阳离子各一种．四种物质的离子不可重复．
阳离子K+　Al3+　Fe2+　Ba2+
阴离子OH-　Cl-　SO42-　HCO3-
A物质受热易分解，且焰色反应为紫色（透过蓝色钴玻璃）；向B、C中加氨水都有沉淀，若将B中的沉淀加入氢氧化钠中，则沉淀溶解；将D溶液加入C溶液中得到不溶于硝酸的物质；
（1）分别填出下列物质的化学式  B
 
；C
 
；D
 
．
（2）写出A分解的化学方程式：
 
．
（3）少量的A与D反应的离子方程式：
 
．
（4）C溶液的颜色：
 
．
氯碱工业是最基本的化学工业之一，它的产品除应用于化学工业本身外，还广泛应用于轻工业、纺织工业、冶金工业、石油化学工业以及公用事业．氯碱工业中制碱的原料是饱和食盐水，由于粗盐中含有泥沙和Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-杂质，不符合电解要求，因此必须经过精制．学校实验小组精制粗盐水的实验过程如下：

请回答以下问题：
（1）操作a的名称是
 
，所用玻璃仪器是
 
．
（2）在第Ⅱ步中，加入过量试剂甲后，生成了两种大量的沉淀，则试剂甲为
 
溶液．
（3）判断加入试剂乙已过量的方法是
 
．
（4）在第Ⅴ步中，加入试剂丁直到溶液无明显变化时，写出此过程的化学方程式
 
．
回答下列问题：
（1）下列物质中 ①Cu  ②液态SO2③CH3COOH  ④NaHCO3  ⑤Ba（OH）2溶液  ⑥熔融NaCl  ⑦稀氨水  ⑧BaSO4 ⑨H2O．属于强电解质的是
 
（填序号），属于弱电解质的是
 
（填序号）；写出③的电离方程式
 

（2）25℃时，向pH均为1的盐酸和醋酸溶液中分别加水，随加水量的增多，两溶液pH的变化如图所示，则符合盐酸pH变化的曲线是
 
；

（3）一定温度下，有a．盐酸、b．硫酸、c．醋酸三种酸（用a、b、c来回答）．当它们的pH相同、体积相同时，分别加入足量锌，相同状况下产生的气体体积由大到小的顺序为
 
；当它们的物质的量浓度相同时，pH由大到小的顺序是
 
．
（4）现有25℃、pH=13的Ba（OH）2溶液，与某浓度盐酸溶液按体积比（碱与酸之比）1：9混合后，所得溶液pH=11（假设混合溶液的体积等于混合前两溶液的体积和），该盐酸溶液的pH=
 
．
（1）在9.5g某二价金属的氯化物中含0.2mol Cl-，此氯化物的摩尔质量为
 
；该金属元素的相对原子质量为
 
．
（2）常温下，在27.5g水中溶解12.5g CuSO4?5H2O，恰好达到饱和，该溶液密度为1.21g/cm3，求：
①该溶液中阴阳离子的总物质的量   
②该溶液中CuSO4的物质的量浓度
③取出20.0ml该溶液，配成浓度为1.00mol/L的稀溶液，则稀释后溶液的体积是多少毫升？
25℃时，已知弱酸的电离常数：K（CH3COOH）=1.8×10-5；K1（H2CO3）=4.4×10-7；K2（H2CO3）=4.7×10-11；K（HClO）=4.0×10-8．则下列说法正确的是（　　）
A、25℃时，0.1mol/L的醋酸溶液比0.01mol/L的醋酸溶液的K值小
B、25℃时，甲基橙滴入0.1mol/L的醋酸溶液中，溶液呈黄色
C、新制氯水与碳酸氢钠不反应
D、等物质的量浓度的碳酸钠溶液、醋酸钠溶液、次氯酸钠溶液的pH：pH（Na2CO3）＞pH（NaClO）＞pH（CH3COONa）

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