题目内容
碳、氮及其化合物在工农业生产生活中有着重要作用．请回答下列问题：
（1）用CH4催化还原NOx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2mol CH4还原NO2至N2，整个过程中放出的热量为1734kJ，则△H2= ；
（2）据报道，科学家在一定条件下利用Fe2O3与甲烷反应可制取“纳米级”的金属铁．其反应如下：
Fe2O3（s）+3CH4（g）?2Fe（s）+3CO（g）+6H2（g）△H＞0
①若反应在5L的密闭容器中进行，1min后达到平衡，测得Fe2O3在反应中质量减少3.2g．则
该段时间内CO的平均反应速率为 ．
②若该反应在恒温恒压容器中进行，能表明该反应达到平衡状态的是 （选填序号）
a．CH4的转化率等于CO的产率
b．混合气体的平均相对分子质量不变
c．v（CO）与v（H2）的比值不变
d．固体的总质量不变
③该反应达到平衡时某物理量随温度变化如图1所示，当温度由T1升高到T2时，平衡常数KA KB（填“＞”、“＜”或“=”）．纵坐标可以表示的物理量有哪些 ．
a．H2的逆反应速率
b．CH4的体积分数
c．混合气体的平均相对分子质量
d．CO的体积分数
（3）工业合成氨气需要的反应条件非常高且产量低，而一些科学家采用高质子导电性的SCY陶瓷
（能传递H+ ）实现氨的电化学合成，从而大大提高了氮气和氢气的转化率．电化学合成氨过程
的总反应式为：N2+3H2
2NH3，该过程中还原反应的方程式为 ．
（4）若往20mL 0.0lmol?L-l的弱酸HNO2溶液中逐滴加入一定浓度的烧碱溶液，测得混合溶液的温度变化如图2所示，下列有关说法正确的是（ ）
①该烧碱溶液的浓度为0.02mol?L-1
②该烧碱溶液的浓度为0.01mol?L-1
③HNO2的电离平衡常数：b点＞a点
④从b点到c点，混合溶液中一直存在：c（Na+）＞c（NO2-）＞c（OH-）＞c（H+）
（1）用CH4催化还原NOx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2mol CH4还原NO2至N2，整个过程中放出的热量为1734kJ，则△H2=
（2）据报道，科学家在一定条件下利用Fe2O3与甲烷反应可制取“纳米级”的金属铁．其反应如下：
Fe2O3（s）+3CH4（g）?2Fe（s）+3CO（g）+6H2（g）△H＞0
①若反应在5L的密闭容器中进行，1min后达到平衡，测得Fe2O3在反应中质量减少3.2g．则
该段时间内CO的平均反应速率为
②若该反应在恒温恒压容器中进行，能表明该反应达到平衡状态的是
a．CH4的转化率等于CO的产率
b．混合气体的平均相对分子质量不变
c．v（CO）与v（H2）的比值不变
d．固体的总质量不变
③该反应达到平衡时某物理量随温度变化如图1所示，当温度由T1升高到T2时，平衡常数KA
a．H2的逆反应速率
b．CH4的体积分数
c．混合气体的平均相对分子质量
d．CO的体积分数
（3）工业合成氨气需要的反应条件非常高且产量低，而一些科学家采用高质子导电性的SCY陶瓷
（能传递H+ ）实现氨的电化学合成，从而大大提高了氮气和氢气的转化率．电化学合成氨过程
的总反应式为：N2+3H2
| 一定条件 |
（4）若往20mL 0.0lmol?L-l的弱酸HNO2溶液中逐滴加入一定浓度的烧碱溶液，测得混合溶液的温度变化如图2所示，下列有关说法正确的是（ ）
①该烧碱溶液的浓度为0.02mol?L-1
②该烧碱溶液的浓度为0.01mol?L-1
③HNO2的电离平衡常数：b点＞a点
④从b点到c点，混合溶液中一直存在：c（Na+）＞c（NO2-）＞c（OH-）＞c（H+）
考点：热化学方程式,化学平衡的影响因素,化学平衡状态的判断
专题：
分析：（1）根据盖斯定律以及热化学方程式的意义来解答；
（2）①结合题干计算铁物质的量，根据化学方程式定量关系计算甲烷消耗的物质的量，依据化学反应速率概念计算得到；
②反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各组分浓度保持不变，据此分析；
③该反应是正反应气体体积增大的吸热反应，升温平衡正向移动，据此分析；
（3）根据题目信息以及电解池的阴极发生得电子发生还原反应来回答；
（4）①②HNO2是弱酸，次氯酸电离是吸热反应，酸碱中和反应是放热反应，当恰好完全中和时放出热量最多，据此确定c（NaOH）；
③电离吸热，温度越高电离平衡常数越大；
④当c（NaOH）较大时，可能出现：c（Na+）＞c（OH-）＞c（NO2-）＞c（H+）．
（2）①结合题干计算铁物质的量，根据化学方程式定量关系计算甲烷消耗的物质的量，依据化学反应速率概念计算得到；
②反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各组分浓度保持不变，据此分析；
③该反应是正反应气体体积增大的吸热反应，升温平衡正向移动，据此分析；
（3）根据题目信息以及电解池的阴极发生得电子发生还原反应来回答；
（4）①②HNO2是弱酸，次氯酸电离是吸热反应，酸碱中和反应是放热反应，当恰好完全中和时放出热量最多，据此确定c（NaOH）；
③电离吸热，温度越高电离平衡常数越大；
④当c（NaOH）较大时，可能出现：c（Na+）＞c（OH-）＞c（NO2-）＞c（H+）．
解答：
解：（1）CH4（g）+4NO2（g）=4NO（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H1=-574kJ?mol-1 ①
CH4（g）+4NO（g）=2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H2 ②
根据盖斯定律得：2CH4（g）+4NO2（g）=2CO2（g）+4H2O（g）+2N2（g）△H1+△H2
而 1mol CH4还原NO2至N2，整个过程中放出的热量为867kJ，所以△H1+△H2=-1734kJ?mol-1，则△H2=-1734kJ?mol-1+574kJ?mol-1=-1160 kJ?mol-1，
故答案为：-1160kJ?mol-1；
（2）①若反应在5L的密闭容器中进行，1min后达到平衡，测得Fe2O3在反应中质量减少3.2g的物质的量=
=0.02mol，结合化学方程式，Fe2O3（s）+3CH4（g）═2Fe（s）+3CO（g）+6H2（g），计算反应的甲烷物质的量为0.06mol，则该段时间内CH4的平均反应速率=
=0.012mol/（L?min）；
故答案为：0.012mol/（L?min）；
②a．CH4的转化率与CO的产率与是否达到平衡状态无关，故a错误；
b．反应前后气体的物质的量和质量都不同，所以混合气体的平均相对分子质量不变说明反应达到平衡状态，故b正确；
c、v（CO）与v（H2）的比值始终不变，所以其不能说明反应达到平衡状态，故c错误；
d、固体的总质量不变，说明正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故d正确；
故答案为：bd；
③Fe2O3（s）+3CH4（g）═2Fe（s）+3CO（g）+6H2（g）△H＞0，反应是气体体积增大的吸热反应，升温平衡正向移动，平衡常数增大，KA＜KB；
a．H2的逆反应速率随温度的升高而增大，故a错误；
b．升温平衡正向移动，CH4的体积分数减小，故b正确；
c．升温平衡正向移动，混合气体的平均相对分子质量减小，故c正确；
d．升温平衡正向移动，CO的体积分数增大，故d错误；
故答案为：＜；bc；
（3）阴极得电子发生还原反应：N2+6H++6e-=2NH3，故答案为：N2+6H++6e-=2NH3；
（4）①HNO2是弱酸，次氯酸电离是吸热反应，酸碱中和反应是放热反应，当恰好完全中和时放出热量最多，c（NaOH）=
=0.01mol/L；
故①错误，②正确；
③电离吸热，温度越高电离平衡常数越大，所以HNO2的电离平衡常数：b点＞a点，故③正确；
④从b点到c点，当C（NaOH）较大时，可能出现：c（Na+）＞c（OH-）＞c（NO2-）＞c（H+），故错误；
故答案为：②③．
CH4（g）+4NO（g）=2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H2 ②
根据盖斯定律得：2CH4（g）+4NO2（g）=2CO2（g）+4H2O（g）+2N2（g）△H1+△H2
而 1mol CH4还原NO2至N2，整个过程中放出的热量为867kJ，所以△H1+△H2=-1734kJ?mol-1，则△H2=-1734kJ?mol-1+574kJ?mol-1=-1160 kJ?mol-1，
故答案为：-1160kJ?mol-1；
（2）①若反应在5L的密闭容器中进行，1min后达到平衡，测得Fe2O3在反应中质量减少3.2g的物质的量=
| 3.2g |
| 160g/mol |
| ||
| 1min |
故答案为：0.012mol/（L?min）；
②a．CH4的转化率与CO的产率与是否达到平衡状态无关，故a错误；
b．反应前后气体的物质的量和质量都不同，所以混合气体的平均相对分子质量不变说明反应达到平衡状态，故b正确；
c、v（CO）与v（H2）的比值始终不变，所以其不能说明反应达到平衡状态，故c错误；
d、固体的总质量不变，说明正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故d正确；
故答案为：bd；
③Fe2O3（s）+3CH4（g）═2Fe（s）+3CO（g）+6H2（g）△H＞0，反应是气体体积增大的吸热反应，升温平衡正向移动，平衡常数增大，KA＜KB；
a．H2的逆反应速率随温度的升高而增大，故a错误；
b．升温平衡正向移动，CH4的体积分数减小，故b正确；
c．升温平衡正向移动，混合气体的平均相对分子质量减小，故c正确；
d．升温平衡正向移动，CO的体积分数增大，故d错误；
故答案为：＜；bc；
（3）阴极得电子发生还原反应：N2+6H++6e-=2NH3，故答案为：N2+6H++6e-=2NH3；
（4）①HNO2是弱酸，次氯酸电离是吸热反应，酸碱中和反应是放热反应，当恰好完全中和时放出热量最多，c（NaOH）=
| 0.020L×0.01mol/L |
| 0.020L |
故①错误，②正确；
③电离吸热，温度越高电离平衡常数越大，所以HNO2的电离平衡常数：b点＞a点，故③正确；
④从b点到c点，当C（NaOH）较大时，可能出现：c（Na+）＞c（OH-）＞c（NO2-）＞c（H+），故错误；
故答案为：②③．
点评：本题综合考查学生有关电化学、热化学、化学反应速率和平衡的有关计算等知识，综合性较强，难度大．
练习册系列答案
相关题目
如图为向25mL 0.1mol?L-1NaOH溶液中逐滴滴加0.2mol?L-1CH3COOH溶液过程中溶液pH的变化曲线．请回答：常温下，下列表述正确的是（ ）
| A、pH=3的CH3COOH溶液的浓度小于pH=2的盐酸的浓度 |
| B、向NaHCO3溶液中加入少量NaOH固体，可抑制HCO3-的水解，使c（HCO3-）增大 |
| C、将任意量的CH3COOH溶液与NaOH溶液混合，其混合溶液均存在：c（Na+）+c（H+）=c（CH3COO-）+c（OH-） |
| D、Na2CO3溶液中：c（Na+）＞c（CO32-）＞c（OH-）=c（HCO3-）＞c（H+） |
某温度下，向2L恒容密闭容器中充入1.0molA和1.0molB，反应A（g）+B（g）?C（g）经过一段时间后达到平衡．反应过程中测定的部分数据见下表，下列说法正确的是（ ）
| t/s | 0 | 5 | 15 | 25 | 35 |
| n（A）/mol | 1.0 | 0.85 | 0.81 | 0.80 | 0.80 |
| A、反应在前5 s的平均速率v（A）=0.17mol?L-1?s-1 |
| B、保持其他条件不变，升高温度，平衡时c（A）=0.41mol?L-1，则反应的△H＞0 |
| C、相同温度下，起始时向容器中充入0.20molA、0.20molB和1.0molC，反应达到平衡前v（正）＞v（逆） |
| D、相同温度下，起始时向容器中充入2.0 molC达到平衡时，C的转化率小于80% |
物质在反应中可表现氧化性、还原性、酸性、碱性等，下面方程式中划线的物质，能在同一反应中同时表现上述两种或两种以上性质的有（ ）
①3FeO+10HNO3=3Fe（NO3）3+NO↑+5H2O
②C+2H2SO4（浓）=CO2↑+2SO2↑+2H2O
③8NH3+3Cl2=6NH4Cl+N2
④2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑
①3FeO+10HNO3=3Fe（NO3）3+NO↑+5H2O
②C+2H2SO4（浓）=CO2↑+2SO2↑+2H2O
③8NH3+3Cl2=6NH4Cl+N2
④2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑
| A、①②③ | B、①③④ |
| C、②③④ | D、全部 |
根据图装置判断下列说法错误的是（ ）
| A、铜片上有大量气泡产生 |
| B、铜片上发生氧化反应 |
| C、锌片为负极 |
| D、该装置将化学能转化为电能 |
有如下化学反应：2A（g）+B（g）?2C（g），△H＜0．