题目内容

11．用NH3催化还原NxOy可以消除氮氧化物的污染．
已知：反应I：4NH3（g）+6NO（g）?5N2（g）+6H2O（l）△H1
反应II：2NO（g）+O2（g）?2NO2（g）△H2 （且|△H1|=2|△H2|）
温度/K反应I反应II已知：
K2＞K1＞K2′＞K1′
298K1K2
398K1′K2′
①现用NH3与NO2以2：3混合可得空气中的两主要气体和液态水，写出此反应的热化学方程式4NH3（g）+6NO2（g）?5N2（g）+3O2（g）+6H2O（l）△H=△H1-3△H2（用△H1．△H2的代数式表示反应热） 推测该反应是吸热反应（填“吸热”或“放热”）
②下列说法不正确的是C
A．反应I：单位时间内H-O键与N-H键断裂的数目相等时，说明反应已经达到平衡
B．反应I：若在恒容绝热的密闭容器中发生反应，当K值不变时，说明反应已经达到平衡
C．反应II：增大压强能使反应速率加快，是因为增加了活化分子百分数
D．恒温恒容条件下，反应II达到平衡时体系中n（NO）：n（O2）：n（NO2）=2：1：2．在其它条件不变时，再充入NO2气体达到平衡，NO2体积分数变大．

分析 ①已知：反应I：4NH3（g）+6NO（g）?5N2（g）+6H2O（l）△H1
反应II：2NO（g）+O2（g）?2NO2（g）△H2
根据盖斯定律，Ⅰ-Ⅱ×3可得：4NH3（g）+6NO2（g）?5N2（g）+3O2（g）+6H2O（l），则为△H3=△H1-3△H2；
已知K1＞K1′，说明反应I升高温度平衡逆向移动，则反应Ⅰ为放热反应，则△H1＜0；而K2＞K2′，说明反应Ⅱ升高温度平衡逆向移动，则反应Ⅱ为放热反应，则△H2＜0，结合△H3=△H1-3△H2、且|△H1|=2|△H2|）判断；
②A．反应I：单位时间内H-O键与N-H键断裂的数目相等，说明单位时间消耗NH3的物质的量与消耗H2O的物质的量相等；
B．在恒容绝热的密闭容器中发生反应，当K值不变时，说明温度不再改变；
C．压强不改变活化分子百分数；
D．在其它条件不变时，再充入NO2气体，相当于增大压强．

解答 解：①已知：反应I：4NH3（g）+6NO（g）?5N2（g）+6H2O（l）△H1
反应II：2NO（g）+O2（g）?2NO2（g）△H2
根据盖斯定律，Ⅰ-Ⅱ×3可得：4NH3（g）+6NO2（g）?5N2（g）+3O2（g）+6H2O（l），则为△H3=△H1-3△H2，热化学方程式为4NH3（g）+6NO2（g）?5N2（g）+3O2（g）+6H2O（l）△H=△H1-3△H2，
已知K1＞K1′，说明反应I升高温度平衡逆向移动，则反应Ⅰ为放热反应，则△H1＜0；而K2＞K2′，说明反应Ⅱ升高温度平衡逆向移动，则反应Ⅱ为放热反应，则△H2＜0，已知|△H1|=2|△H2|，所以△H3=△H1-3△H2=|△H2|＞0，即反应Ⅲ为吸热反应，
故答案为：4NH3（g）+6NO2（g）?5N2（g）+3O2（g）+6H2O（l）△H=△H1-3△H2；吸热；
②A．反应I：单位时间内H-O键与N-H键断裂的数目相等，说明单位时间消耗NH3的物质的量与消耗H2O的物质的量相等，说明正逆反应速率相等，达到平衡状态，故A正确；
B．在恒容绝热的密闭容器中发生反应，当K值不变时，说明温度不再改变，达到平衡状态，故B正确；
C．压强不改变活化分子百分数，故C错误；
D．在其它条件不变时，再充入NO2气体，相当于增大压强，则平衡正向移动，NO2体积分数变大，故D正确．
故答案为：C．

点评 本题考查较为综合，涉及化学平衡影响因素、平衡状态的判断、反应热计算等，为高考常见题型和高频考点，题目难度中等，侧重于考查学生对基础知识的综合应用能力．

练习册系列答案
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12．反应4NH3+5O2$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{△}$4NO+6H2O是工业制硝酸的重要一步，有关该反应的说法正确的是（　　）
A．NH3被氧化B．NH3是氧化剂C．NO是还原产物D．H2O是氧化产物
2．一定温度下，向容积为2L的恒容密闭容器中充入6mol CO2和8mol H2，发生反应：CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）△H=-49.0kJ•mol-1，测得n（H2）随时间变化如曲线Ⅰ所示．下列说法正确的是（　　）
A．该反应在0～8 min内CO2的平均反应速率是 0.375 mol•L-1•min-1
B．若起始时向上述容器中充入3 mol CO2和4 mol H2，则平衡时H2的体积分数大于20%
C．若起始时向上述容器中充入4 mol CO2、2 mol H2、2 mol CH3OH和1mol H2O（g），则此时反应向正反应方向进行
D．改变条件得到曲线Ⅱ、Ⅲ，则曲线Ⅱ、Ⅲ改变的条件分别是升高温度、充入氦气
19．硫单质及其化合物在工农业生产中有着重要的应用．
（1）己知25℃时：SO2（g）+2CO（g）=2CO2（g）+$\frac{1}{x}$Sx（s）△H=a kJ/mol
2COS（g）+SO2（g）=2CO2（g）+$\frac{3}{x}$Sx（s）△H=b kJ/mol
则COS的电子式为；生成CO（g）与Sx（s）反应的热化学方程式是xCOS（g）=xCO（g）+Sx（s）△H=0.5x（b-a）kJ/mol
（2）焦亚硫酸钠（Na2S2O5）是常用的食品抗氧化剂之一，它一般由Na2SO3和SO2直接反应获得．焦亚硫酸钠遇水后立即生成一种酸式盐，写出与水发生反应的化学方程式Na2S2O5+H2O=2NaHSO3 ．
（3）工业上用硫碘开路循环联产氢气和硫酸的工艺流程如图3所示：
①写出反应器中发生反应的化学方程式是SO2+x I2+2H2O═H2SO4+2HIX，若仅在SO2的水溶液中滴加几滴碘水，c（SO32-）/c（HSO3-）将减小（填“增大”、“减小”或“不确定”）．
②图1为电渗析装置，该装置中发生的总反应的化学方程式是2HIx$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$（x-1）I2+2HI．
③若向膜反应器中加入1molHI，在一定条件下n随时间（t）的变化关系如图2所示．该温度下，反应平衡常数K=$\frac{1}{64}$，若将HI通入量变为原来的4倍，则平衡混合物中H2所占体积分数为10%．
6．T K时，向2L恒容密闭容器中充入1molCOCl2，发生反应COCl2（g）?Cl2（g）+CO（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：
t/%02468
n（Cl2）/mol00.160.190.200.20
下列说法正确的是（　　）
A．反应在前2s的平均速率v（CO）=0.080mol/L/s
B．保持其他条件不变，升高温度，平衡时c（Cl2）=0.11mol/L
C．T K时起始向容器中充入0.9molCOCl2/0.10molCO，反应达到平衡前v（正）＞v（逆）
D．T K时起始向容器中充入1.0molCl2和0.9molCO．达到平衡时，Cl2的转化率小于80%
16．甲醇是重要的化工原料，气态甲醇催化脱氢制备甲醛转化的能量关系如图所示．
（1）甲醇脱氢转化为甲醛是吸热反应，（填“放热”或“吸热”），过程Ⅰ与过程Ⅱ的反应热相同（填“相同”或“不同”），E4-E3的含义是降低的活化能值．
（2）工业上用甲烷氧化法合成甲醇的反应有：
①CH4（g）+CO2（g）?2CO（g）+2H2（g）△H1=+247.3kJ•mol-1
②CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）△H2=-90.1kJ•mol-1
③2CO（g）+O2（g）?2CO2（g）△H3=-566.0kJ•mol-1
用CH4和02直接制备甲醇蒸气的热化学方程式为2CH4（g）+O2（g）?2CH3OH（g）△H=-251.6kJ•mol-1．
（3）甲醇可用于制备绿色碱性燃料电池，既可提高能源利用率，又利于分环境保护．甲醇、KOH溶液、空气构成的燃料电池工作时负极的电极反应式为CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O．
（4）用此电池作电源进行模拟工业上精炼铜，则应用粗铜（含Fe、Zn、Ag、Au等杂质）作电解池的阳极，该电极发生反应的电极反应为Cu-2e-=Cu2+，若阴极增重19.2g，则理论上需要甲醇3.2g．
3．写出下列反应的热化学方程式：
（1）8g硫粉在O2中完全燃烧生成SO2，放出74KJ热量S（s）+O2（g）═SO2（g）△H=-296kJ/mol；
（2）标况下，5.6LC2H4（乙烯）气体在氧气中完全燃烧生成CO2和液态水放出352KJ热量C2H4+O2（g）═CO2（g）+H2O（l）△H=-1408kJ/mol；
（3）氢气在氧气中燃烧生成气态水，当转移0.4NA个电子，放出48.3KJ热量2H2（g）+O2（g）═2H2O（l）△H=-483kJ/mol．
20．SO2和NOx在化学工业上有重要用途，也是大气污染的主要来源，开发和利用并重，预防和治理并举是当前工业上和环境保护领域研究的主要课题之一．
（1）在接触法制硫酸的过程中，发生2SO2（g）+O2（g） $?_{△}^{催化剂}$2SO3（g）△H＜0反应，某温度下，SO2的平衡转化率（α）与体系总压强（p）的关系如图所示，根据图示回答下列问题：
①平衡状态由A到B时，平衡常数K（A）=K（B）（填“＞”、“＜”或“=”）；
②将2.0molSO2和1.0molO2置于10L的密闭容器中，若40s后反应达到平衡，此时体系总压强为0.10MPa，这一段时间内SO2的平均反应速率为0.0040mol•L-1•s-1．该反应的平衡常数为800L•mol-1．
（2）用CH4催化还原NOx可消除氮的氧化物的污染，例如：
CH4（g）+4NO2（g）=4NO（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=-574kJ•mol-1
CH4（g）+4NO（g）=2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=-1160kJ•mol-1
取标准状况下4.48LCH4并使之完全反应：
①若将NO2还原至N2，整个过程中转移电子的物质的量为1.6mol；
②若还原NO2和NO的混合物，放出的总热量Q的取值范围是173.4kJ＜Q＜232kJ．
1．某混合物澄清透明的水溶液中，可能含有以下离子中若干种：K+、Ca2+、Fe2+、Cu2+、Cl-、CO32-、SO42-，现每次取该溶液100.00ml溶液进行以下实验：
①第一份加入AgNO3溶液发现有沉淀生成；
②第二份加足量BaCl2溶液生成沉淀，洗涤后干燥得沉淀6.27g，再将该沉淀加入足量盐酸溶解后再过滤洗涤干燥得沉淀2.33g．．
请回答下列问题：
（1）根据以上实验判断，原溶液中可能存在的离子是Cl-．
（2）原溶液中一定存在的阳离子是K+，其物质的量浓度至少为0.6mol/l．
（3）原溶液中一定存在的阴离子是CO32-、SO42-，
（4）第二步操作中沉淀部分溶解的离子反应方程式BaCO3+2H+=Ba2++H2O+CO2↑．

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