由于催化剂可以为化学工业生产带来巨大的经济效益.催化剂研究和寻找一直是受到重视的高科技领域.(1)V2O5是接触法制硫酸的催化剂.下图为硫酸生产过程中2SO2 (g) + O2(g)2SO3(g) ΔH＝-196.6 kJ·mol-1反应过程的能量变化示意图.①V2O5的使用会使图中B点 .②一定条件下.SO2与空气反应tmin后.SO2� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

由于催化剂可以为化学工业生产带来巨大的经济效益，催化剂研究和寻找一直是受到重视的高科技领域。
（1）V₂O₅是接触法制硫酸的催化剂。下图为硫酸生产过程中2SO₂ (g) + O₂(g)2SO₃(g) ΔH＝－196.6 kJ·mol^－1反应过程的能量变化示意图。

①V₂O₅的使用会使图中B点         （填“升高”、“降低”）。
②一定条件下，SO₂与空气反应tmin后，SO₂和SO₃物质的量浓度分别为a mol/L和b mol/L，则SO₂起始物质的量浓度为     mol/L；生成SO₃的化学反应速率为        mol/(L·min)。
（2）下图是一种以铜、稀硫酸为原料生产蓝矾的生产流程示意图。

①生成CuSO₄的总反应为2Cu+O₂+2H₂SO₄＝2 CuSO₄+2H₂O，少量起催化作用，使反应按以下两步完成：
第一步：Cu＋2Fe³^＋＝2Fe²^＋＋Cu²^＋
第二步：                                   。（用离子方程式表示）
②调节溶液pH为3～4的目的是                                ，调节时加入的试剂可以为        。（选填序号）
a．NaOH溶液     b．CuO粉末     c．Cu₂(OH)₂CO₃d．氨水
（3）纳米TiO₂是优良的光敏催化剂。工业上用钛铁矿制得粗TiO₂；再转化为TiCl₄(l)；由TiCl₄(l)制取纳米TiO₂的方法之一是将TiCl₄气体导入氢氧火焰中（700～1000℃）进行水解。
已知：TiO₂(s)＋2Cl₂(g)＝TiCl₄(l)＋O₂(g)   ΔH＝＋140 kJ·mol^－1
2C(s)＋O₂(g)＝2CO(g) ΔH＝－221 kJ·mol^－1
①写出TiO₂和焦炭、氯气反应生成TiCl₄和CO的热化学方程式：                            。
②写出上述TiCl₄(l)制取纳米TiO₂的化学方程式：                                         。

（1）①降低(1分) ②a+b(1分) (1分) （2） ①4Fe²^＋＋O₂＋4H^＋＝4Fe³^＋＋2H₂O (2分)
②将Fe³⁺转化为Fe(OH)₃沉淀除去(1分) b,c(2分)
（3）①TiO₂(s)＋2Cl₂(g)＋2C(s)＝TiCl₄(l)＋2CO(g) ΔH＝－81 kJ·mol^－1(2分)
②TiCl₄+2H₂OTiO₂+4HCl(2分)

解析试题分析：（1）①催化剂能降低反应的活化能，所以V₂O₅的使用会使图中B点降低。
②一定条件下，SO₂与空气反应tmin后，SO₂和SO₃物质的量浓度分别为a mol/L和b mol/L，则根据S原子守恒可知，SO₂起始物质的量浓度为（a＋b）mol/L；反应速率通常用单位时间内浓度的变化量来表示，所以生成SO₃的化学反应速率为mol/(L·min)。
（2）①由于催化剂在反应前后不变，因此根据总反应式和第一步反应式可知，总反应式减去第一步反应式即得到第二步反应式，即第二步反应式为4Fe²^＋＋O₂＋4H^＋＝4Fe³^＋＋2H₂O
②由于溶液中含有铁离子，会干扰硫酸铜的制备，因此需要将铁离子除去。所以调节溶液pH的目的就是将Fe³⁺转化为Fe(OH)₃沉淀除去。又因为在除去铁离子的同时，不能在引入新的杂质，因此不能选择氢氧化钠和氨水，应该选择氧化铜或碱式碳酸铜，即答案选bc。
（3）①已知反应①TiO₂(s)＋2Cl₂(g)＝TiCl₄(l)＋O₂(g) ΔH＝＋140 kJ·mol^－1、②2C(s)＋O₂(g)＝2CO(g) ΔH＝－221 kJ·mol^－1，则根据盖斯定律可知①＋②即得到反应TiO₂(s)＋2Cl₂(g)＋2C(s)＝TiCl₄(l)＋2CO(g)，所以该反应的反应热ΔH＝140 kJ·mol^－1－221 kJ·mol^－1＝－81 kJ·mol^－1。
②根据TiCl₄(l)制取纳米TiO₂的方法之一是将TiCl₄气体导入氢氧火焰中（700～1000℃）进行水解可知，TiCl₄(l)制取纳米TiO₂的化学方程式为TiCl₄+2H₂OTiO₂+4HCl。
考点：考查催化剂对活化能的影响、反应速率计算；物质的分离与提纯；反应热的计算以及物质制备等

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（Ⅰ）甲醇是一种新型的汽车动力燃料，工业上可通过CO和H₂化合制备甲醇，该反应的热化学方程式为：CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g) △H
已知某些化学键的键能数据如下表：

化学键	C—C	C—H	H—H	C—O	C≡O	H—O
键能/kJ·mol^－1	348	413	436	358	1072	463

请回答下列问题：
（1）已知CO中的C与O之间为叁键连接，该反应的△H= ；
（2）某化学研究性学习小组模拟工业合成甲醇的反应，在容积固定为2L的密闭容器内充入1molCO和2molH₂，加入合适催化剂（体积可以忽略不计）后在250°C开始反应，并用压力计监测容器内压强的变化如下：

反应时间/min	0	5	10	15	20	25
压强/MPa	12．6	10．8	9．5	8．7	8．4	8．4

则从反应开始到20min时，以CO表示的平均反应速率= ，该温度下平衡常数K= ，若升高温度则K值（填“增大”、“减小”或“不变”）；
（3）下列描述中能说明上述反应已达平衡的是；
A．2v(H₂)_正=v(CH₃OH)_逆
B．容器内气体的平均摩尔质量保持不变
C．容器中气体的压强保持不变
D．单位时间内生成nmolCO的同时生成2nmolH₂
（Ⅱ）回答下列问题：
（1）体积均为100ml pH=2的CH₃COOH与一元酸HX，加水稀释过程中pH与溶液体积的关系如图所示，则Ka(HX) ______ Ka(CH₃COOH)（填＞、＜或＝）

（2）25℃时，CH₃COOH与CH₃COONa的混合溶液，若测得pH=6，则溶液中C(CH₃COO^?)-c(Na⁺)=____________mol·L^-1(填精确值)。

（1）已知：①Fe(s)+1／2O₂(g)=FeO(s)      △H₁=-272.0KJ·mol^-1
②2Al(s)+3／2(g)=Al₂O₃(s)    △H₂=-1675.7KJ·mol^-1
Al和FeO发生铝热反应的热化学方程式是__                                 __。
某同学认为，铝热反应可用于工业炼铁，你的判断是_   (填“能”或“不能”)，你的理由

（2）反应物与生成物均为气态的某可逆反应在不同条件下的反应历程分别为A．B，如图所示。①据图判断该反应是  (填“吸”或“放” )热反应，当反应达到平衡后，其他条件不变，，升高温度，反应物的转化率将      (填“增大”、 “减小”或“不变”)。
②其中B历程表明此反应采用的条件为
(填字母)。
A.升高温度        B.增大反应物的浓度
C.降低温度        D.使用催化剂

（11分）研究燃料的燃烧和对污染气体产物的无害化处理，对于防止大气污染有重要意义。
（1）将煤转化为清洁气体燃料：
已知：H₂(g)+1/2O₂(g)=H₂O(g) H= ?241．8kJ/mol
C(s)+1/2O₂(g)=CO(g)  H= ?110．5kJ/mol
写出焦炭与水蒸气反应制H₂和CO的热化学方程式                         。
（2）一定条件下，在密闭容器内，SO₂被氧化成SO₃的热化学方程式为：2SO₂(g)+O₂(g) 2SO₃(g)；
△H=?a kJ/mo1，在相同条件下要想得到2akJ热量，加入各物质的物质的量可能是
A．4mo1 SO₂和2mol O₂　　　　　 B．4mol SO₂、2mo1 O₂和2mol SO₃
C．4mol SO₂和4mo1 O₂　　　     D．6mo1 SO₂和4mo1 O₂
（3）汽车尾气中NO_x和CO的生成及转化：
①已知气缸中生成NO的反应为：N₂(g)+O₂(g) 2NO(g) H＞0
在一定温度下的定容密闭容器中，能说明此反应已达平衡的是
A．压强不变                   B．混合气体平均相对分子质量不变
C．2v_正(N₂)＝v_逆(NO)           D． N₂的体积分数不再改变
②汽车燃油不完全燃烧时产生CO，有人设想按下列反应除去CO：2CO(g)=2C(s)+O₂(g) H＞0，
简述该设想能否实现的依据                                                             。
（4）燃料CO、H₂在一定条件下可以相互转化：CO(g)＋H₂O(g) CO₂(g)＋H₂(g)。在420℃时，平衡常数K=9。若反应开始时，CO、H₂O的浓度均为0．1mol/L，则CO在此反应条件下的转化率为              。

甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景．
（1）工业上一般采用下列两种反应合成甲醇：

反应I： CO(g)+2H₂(g) CH₃OH(g)       ΔH₁
反应II： CO₂(g)+3H₂(g)CH₃OH(g)+ H₂O(g)   ΔH₂
①上述反应符合“原子经济”原则的是         (填“I”或“Ⅱ”)．
②在其他条件不变得情况下，考察温度对反应II的影响，实验结果如图所示
由图中数据判断  ΔH₂        0 (填“＞”，“=”或“＜”)．
③某温度下，将2 mol CO₂和6 mol H₂充入2L的密闭容器中，发生反应II，达到平衡后，测得c(CO₂)= 0．2 mol/L，则此时容器中的压强为原来的         倍
（2）已知在常温常压下：
① 2CH₃OH(l) + 3O₂(g) = 2CO₂(g) + 4H₂O(g)  ΔH =-1275．6 kJ/mol
② 2CO (g)+ O₂(g) = 2CO₂(g)            ΔH =-566．0 kJ/mol
③ H₂O(g) = H₂O(l)                  ΔH =-44．0 kJ/mol
请计算1 mol甲醇不完全燃烧生成1 mol一氧化碳和液态水放出的热量为               。
（3）某实验小组依据甲醇燃烧的反应原理，设计如图所示的电池装置．

①该电池负极的电极反应为
②此电池消耗甲醇1．6克时，反应中电子转移数目为
③若以此燃料电池为铅蓄电池充电，则应将图中右侧电极连接蓄电池的       (填正极或负极)

盖斯定律在生产和科学研究中有很重要的意义。有些反应的反应热虽然无法直接测得，但可通过间接的方法测定。现根据下列3个热化学反应方程式：
①Fe₂O₃(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO₂(g)△H＝―24．8kJ?mol^-1
②3Fe₂O₃(s)+CO(g)=2Fe₃O₄(s)+CO₂(g)△H＝―47．2kJ?mol^-1
③Fe₃O₄(s)+CO(g)=3FeO(s)+CO₂(g)△H＝+640．5kJ?mol^-1
写出CO气体还原FeO固体得到Fe固体和CO₂气体的热化学反应方程式：__________________________________________________

已知单质硫在通常条件下以S₈(斜方硫)的形式存在，而在蒸气状态时，含有S₂、S₄、S₆及S₈等多种同素异形体，其中S₄、S₆和S₈具有相似的结构特点，其结构如下图所示：

在一定条件下，S₈(s)和O₂(g)发生反应依次转化为SO₂(g)和SO₃(g)。反应过程和能量关系可用下图简单表示(图中的ΔH表示生成1 mol含硫产物的数据)。

(1)写出表示S₈燃烧热的热化学方程式_____________________。
(2)写出SO₃分解生成SO₂和O₂的热化学方程式_________________________。
(3)若已知SO₂中硫氧键的键能为d kJ·mol^-1，O₂中氧氧键的键能为e kJ·mol^-1，则S₈分子中硫硫键的键能为___________。

(8分)(1)肼(N₂H₄)是发射航天飞船常用的高能燃料。将NH₃和NaClO按一定物质的量比混合反应，生成肼、NaCl和水，该反应的化学方程式是_____________________________。
(2)在火箭推进器中装有强还原剂肼(N₂H₄)和强氧化剂过氧化氢，当它们混合时，即产生大量气体，并放出大量热。已知：H₂O(l)H₂O(g) ΔH=" +44" kJ/mol。12.8 g液态肼与足量过氧化氢反应生成氮气和水蒸气，放出256.65 kJ的热量。
①请写出液态肼与过氧化氢反应生成液态水的热化学方程式______________________。
②则16 g液态肼与足量过氧化氢反应生成液态水时放出的热量是___________________。

已知反应：3I^－(aq)+S₂O₈²^－(aq) I₃^－(aq)+2SO₄²^－(aq)+Q
（1）写出反应的平衡常数表达式：K= 。
（2）如图表示反应过程中有关物质的能量，则反应过程中的Q 0（填>、<、=）；（I）、（II）两曲线中，使用催化剂的是曲线。

（3）反应的速率可以用I₃^－与加入的淀粉溶液反应显蓝色的时间t来度量，t越小，反应速率越大。下表是在20℃进行实验时所记录的数据

实验编号	①	②	③	④	⑤
c(I^－)/mol·L^－1	0．040	0．080	0．080	0．160	0．160
c(S₂O₈²^－)/mol·L^－1	0．040	0．040	0．080	0．080	0．040
t/s	88	44	22	11	t₁

从表中数据分析，该实验的目的是；
表中显色时间t₁= s；最终得出的结论是。

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