氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点.(1)已知:下列有关该反应的叙述正确的是A．正反应活化能小于169.8kJ·mol-1 B．逆反应活化能一定小于169.8kJ·mol-1 C．正反应活化能不小于169.8kJ·mol-1 D．正反应活化能比逆反应活化能小169.8kJ·mol-1 (2)H2S热分解制氢时.常向反应器中通入一定比例空气.使� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点。
（1）已知：
下列有关该反应的叙述正确的是

A．正反应活化能小于169.8kJ·mol^-1

B．逆反应活化能一定小于169.8kJ·mol^-1

C．正反应活化能不小于169.8kJ·mol^-1

D．正反应活化能比逆反应活化能小169.8kJ·mol^-1

（2）H₂S热分解制氢时，常向反应器中通入一定比例空气，使部分H₂S燃烧，其目的是。
（3）H₂O的热分解也可得到H₂，高温下水分解体系中主要气体的体积分数与温度的关系，如图1所示。在4000℃~5000℃时可能发生下列哪些反应（填写字母）。

（4）制取氢气的另一种方法是电解尿素[CO（NH₂）₂]的碱性溶液，装置示意图见图2（电解池中隔膜仅阻止气体通过，阴、阳极均为惰性电极）。该电解装置中电解排出液中的主要成分是（写化学式）。
（5）已知下列物质的K_SP：

5.6×10^-12；Ca（OH）₂；1.4×10^-5。氯碱工业中电解饱和食盐水也能得到氢气，电解所用的盐水需精制，去除有影响的Ca²⁺、Mg²⁺、NH₄⁺、SO₄²^—[c（SO₄²^—）>c(Ca²⁺)]。某精制流程如下：

①盐泥a除泥沙外，还含有的物质是            。
②过程I中将NH₄⁺转化为N₂的离子方程式是            。
③过程II中除去的离子有            。
④经过程III处理，需求盐水c中剩余Na₂SO₃的含量小于5mg/L。若盐水b中NaClO的含量是7.45mg/L，则处理10m³盐水b，至多添加10%Na₂SO₃溶液      kg（溶液体积变化忽略不计）

（15分，第(1) 1分，其余每空2分）
（1）C （2）为H₂S热分解反应提供热量
（3）ABC （只写BC给1分，其它答案不给分）
（4）K₂CO₃或K₂CO₃和KOH（只答KOH不给分）
（5）①Mg(OH)₂
②2NH₄⁺+3Cl₂+8OH^- N₂↑+6Cl^-+8H₂O
③SO₄^2-、Ca²⁺ ④1.26

解析试题分析：
（1）△H>0说明正反应吸热，正反应活化能大于或等于169.8kJ，C正确；A、B错误；正反应活化能比逆反应活化能大169.8kJ，D错误。
（2）硫化氢分解需吸收热量，通入空气使部分硫化氢燃烧以提供硫化氢分解所需热量。
（3）A、B分别为H、O原子，所以4000℃~5000℃时A、B、C三个反应均能发生。
（4）阴极反应为2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-，阳极产生了氮气，尿素中N为-3价，所以阳极同时生成二氧化碳，二氧化碳与KOH生成碳酸钾。电解排出液中的主要成分是碳酸钾或碳酸钾和氢氧化钾。
（5）①当pH=11时，溶液中c(Mg²⁺)==5.6×10^-6<10^-5；Mg²⁺沉淀完全，所以盐泥a中含有氢氧化镁。②氯气碱性条件下将NH₄⁺氧化生成N₂，本身被还原为Cl^-，根据得失电子相等、电荷守恒、质量守恒配平。③BaCO₃(s) Ba²⁺(aq)+CO₃^2-(aq)，SO₄^2-与Ba²⁺、CO₃^2-与Ca²⁺形成更难溶的硫酸钡和碳酸钙，所以过程II加入碳酸钡除去Ca²⁺和SO₄^2-。④过程III加入亚硫酸钠溶液还原溶液的ClO^-，由得失电子相等得n(ClO^-)=n(SO₃^2-)，，m(Na₂SO₃溶液)=1.26kg。
考点：化学反应与能量活化能图像的分析电化学溶度积离子方程式氧化还原反应化学计算

练习册系列答案

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合成氨反应N₂（g）+3H₂（g）2NH₃（g），反应过程的能量变化如图所示。已知N₂（g）与H₂（g）反应生成17 g NH₃（g），放出46.1 kJ的热量。

请回答下列问题：
(1)该反应通常用铁作催化剂，加催化剂会使图中E变_____（填“大”或“小”），E的大小对该反应的反应热有无影响？_ _。理由是_________ ；
(2)图中ΔH＝________kJ·mol^－1；
(3)起始充入2mol·L^－1 N₂和5.5 mol·L^－1 H₂，经过50 min，NH₃的浓度为1mol·L^－1，
则v(N₂)＝____________mol·L^－1·min^－1、C(H₂)＝______________mol·L^－1；
已知NH₃（g）= NH₃ (l) ΔH=－QkJ·mol^-1，书写N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃ (l)的热化学方程式 ________ 。

氮可以形成多种化合物，如NH₃、N₂H₄、HCN、NH₄NO₃等。
（1）已知：N₂(g)+2H₂(g)=N₂H₄(l)            △H=" +" 50.6kJ·mol^-1
2H₂(g)+O₂(g)=2H₂O(l)            △H="-571.6" kJ·mol^-1
则①N₂H₄(l)+O₂(g)=N₂(g)+2H₂O(l)     △H=    kJ·mol^-1
②N₂(g)+2H₂(g)=N₂H₄(l) 不能自发进行的原因是  。
③用次氯酸钠氧化氨，可以得到N₂H₄的稀溶液，该反应的化学方程式是    。
（2）采矿废液中的CN^-可用H₂O₂处理。已知：H₂SO₄=H⁺+ HSO₄^-  HSO₄^-H⁺+ SO₄^2-
用铂电极电解硫酸氢钾溶液，在阳极上生成S₂O₈^2-，S₂O₈^2-水解可以得到H₂O₂。写出阳极上的电极反应式   。
（3）氧化镁处理含NH₄⁺的废水会发生如下反应：
MgO+H₂OMg(OH)₂       Mg(OH)₂+2NH₄⁺ Mg²⁺ +2NH₃·H₂O。
①温度对氮处理率的影响如图所示。在25℃前，升高温度氮去除率增大的原因是    。

②剩余的氧化镁，不会对废水形成二次污染，理由是    。
（4）滴定法测废水中的氨氮含量（氨氮以游离氨或铵盐形式存在于水中）步骤如下：①取10 mL废水水样于蒸馏烧瓶中，再加蒸馏水至总体积为175 mL②先将水样调至中性，再加入氧化镁使水样呈微碱性，加热③用25 mL硼酸吸收蒸馏出的氨[2NH₃+4H₃BO₃＝(NH₄)₂B₄O₇+5H₂O]④将吸收液移至锥形瓶中，加入2滴指示剂，用c mol·L^-1的硫酸滴定至终点[(NH₄)₂B₄O₇+H₂SO₄+5H₂O＝(NH₄)₂SO₄+4H₃BO₃]，记录消耗的体积V mL。则水样中氮的含量是    mg·L^-1（用含c、V的表达式表示）。

研究NO₂．SO₂．CO等大气污染气体的处理具有重要意义。
（1）NO₂可用水吸收，也可用NH₃处理，也可用CH₄催化还原NO_x可以消除氮氧化物的污染。例如：
CH₄(g)＋4NO₂(g)＝4NO(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g)    △H＝－574 kJ·mol^－1
CH₄(g)＋4NO(g)＝2N₂(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g)     △H＝－1160 kJ·mol^－1
若用标准状况下2．24L CH₄还原NO₂至N₂整个过程中转移的电子总数为______（阿伏加德罗常数的值用N_A表示），放出的热量为______kJ。
（2）已知：2SO₂(g)+O₂(g) 2SO₃(g)  ?H=-196．6 kJ·mol^-1
2NO(g)+O₂(g) 2NO₂(g) ?H=-113．0 kJ·mol-1
（ⅰ）则反应NO₂(g)+SO₂ (g) SO₃(g)+NO(g)的?H=           kJ·mol^-1。
（ⅱ）一定条件下，将NO₂与SO₂以体积比1:2置于密闭容器中发生上述反应，下列能说明反应达到平衡状态的是       。
A．每消耗1 mol SO₃的同时生成1 mol NO₂     B．体系压强保持不变
C．混合气体颜色保持不变                   D． SO₃和NO的体积比保持不变
（ⅲ）某温度下，SO₂的平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关系如下图（左）所示。
平衡状态由A变到B时．平衡常数K(A)_______K(B)（填“＞”．“＜”或“＝”）

（3）CO可用于合成甲醇，反应方程式为CO(g)+2H₂(g) CH₃OH(g)。CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如上图（右）所示。该反应?H      0（填“>”或“ <”）。

最近几年我国已加大对氮氧化物排放的控制力度。消除氮氧化物污染有多种方法。
（l）用CH₄还原氮氧化物可以消除氮氧化物的污染。已知：
①CH₄(g)＋4NO₂(g)= 4NO(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g) △H=-574kJ·mol^-1
②CH₄(g)＋4NO (g)=2N₂(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g) △H=-1160kJ·mol^-1
③H₂O(g)= H₂O(l) △H=-44.0kJ·mol^-1
CH₄(g)与NO₂(g)反应生成N₂(g)、CO₂(g)和H₂O(1)的热化学方程式为                 。
（2）用活性炭还原法也可处理氮氧化物。有关反应为：2C(s)＋2NO₂(g)=N₂(g)＋2CO₂(g) △H<0，起始时向密闭容器中充入一定量的C(s)和NO₂(g)，在不同条件下，测得各物质的浓度变化状况如下图所示。

①0?10min内，以CO₂表示的平均反应速率v(CO₂)=               。
②0～10min，10?20 min，30?40 min三个阶段NO₂的转化率分别为α₁、α₂、α₃，其中最小的为         ，其值是                   。
③计算反应达到第一次平衡时的平衡常数K=            。
④第10min时，若只改变了影响反应的一个条件，则改变的条件为      (填选项字母）。
A．增加C(s)的量       B．减小容器体积      C．加入催化剂
⑤20～30min、40?50 min时体系的温度分别为T₁和T₂，则T₁_____T₂(填“> “<”或“=”），判断的理由是                         。

⑴20世纪30年代，Eyring和Pzer在碰撞理论的基础上提出化学反应的过渡态理论：化学反应并不是通过简单的碰撞就能完成的，而是在反应物到生成物的过程中经过一个高能量的过渡态。如图⑴所示是NO₂和CO反应生成CO₂和NO过程中的能量变化示意图，说明这个反应是        （填“吸热”或“放热”）反应，NO₂和CO的总能量     （填“＞”、“＜”或“＝”）CO₂和NO的总能量。

⑵某温度时，在一个2 L的密闭容器中，X、Y、Z三种物质物质的量随时间的变化曲线如图⑵所示。根据图中数据，试填写下列空白：
①该反应在            min时达到平衡状态（反应限度）；
②该反应的化学方程式为：                                       ；

（14分）已知用NaAlO₂制备α—Al(OH)₃及能量转化关系如图：

（1）反应②的热化学方程式为                          。
（2）根据上述能量转化关系，拜耳公司找到了一种简捷的从铝土矿获取Al₂O₃的方法，流程如下：

①物质A的化学式为           ；
②步骤Ⅲ的化学反应方程式为                                    ；检验步骤Ⅲ中沉淀是否洗净的方法是                          ；
③步骤Ⅱ采用冷却的方法析出α—Al(OH)₃，该措施的依据是               ；
④工业上可电解上述产物Al₂O₃以获得Al，若获得2.7kgAl，则理论上消耗A的物质的量至少为       mol。有人提出用熔融Na[AlCl4]与NaCl的混合物代替Al₂O₃进行电解获得Al，则阴极反应为              。

氮可以形成多种化合物，如NH₃、N₂H₄、HCN、NH₄NO₃等。
（1）已知：N₂(g)+2H₂(g)=N₂H₄(l)            △H=" +" 50.6kJ·mol^-1
2H₂(g)+O₂(g)=2H₂O(l)            △H="-571.6" kJ·mol^-1
则①N₂H₄(l)+O₂(g)=N₂(g)+2H₂O(l)     △H=     kJ·mol^-1
②N₂(g)+2H₂(g)=N₂H₄(l) 不能自发进行的原因是   。
③用次氯酸钠氧化氨，可以得到N₂H₄的稀溶液，该反应的化学方程式是   。
（2）采矿废液中的CN^-可用H₂O₂处理。已知：H₂SO₄=H⁺+ HSO₄^-   HSO₄^-H⁺+ SO₄^2-
用铂电极电解硫酸氢钾溶液，在阳极上生成S₂O₈^2-，S₂O₈^2-水解可以得到H₂O₂。写出阳极上的电极反应式   。
（3）氧化镁处理含的废水会发生如下反应：
MgO+H₂OMg(OH)₂       Mg(OH)₂+2NH₄⁺ Mg²⁺ +2NH₃·H₂O。
①温度对氮处理率的影响如图所示。在25℃前，升高温度氮去除率增大的原因是   。

②剩余的氧化镁，不会对废水形成二次污染，理由是   。
（4）滴定法测废水中的氨氮含量（氨氮以游离氨或铵盐形式存在于水中）步骤如下：①取10 mL废水水样于蒸馏烧瓶中，再加蒸馏水至总体积为175 mL②先将水样调至中性，再加入氧化镁使水样呈微碱性，加热③用25 mL硼酸吸收蒸馏出的氨[2NH₃+4H₃BO₃＝(NH₄)₂B₄O₇+5H₂O]④将吸收液移至锥形瓶中，加入2滴指示剂，用c mol·L^-1的硫酸滴定至终点[(NH₄)₂B₄O₇+H₂SO₄+5H₂O＝(NH₄)₂SO₄+4H₃BO₃]，记录消耗的体积V mL。则水样中氮的含量是   mg·L^-1（用含c、V的表达式表示）。

某实验小组用0.50 mol·L^-1NaOH溶液和0.50 mol·L^-1硫酸溶液进行中和热的测定。
Ⅰ.配制0.50 mol·L^-1NaOH溶液
(1)若实验中大约要使用470 mL NaOH溶液,至少需要称量NaOH固体　　　　g。
(2)从图中选择称量NaOH固体所需要的仪器是(填字母):　　　　。

名称	托盘天平 (带砝码)	小烧杯	坩埚钳	玻璃棒	药匙	量筒
仪器
序号	a	b	c	d	e	f

Ⅱ.测定中和热
(1)实验桌上备有烧杯(大、小两个烧杯)、泡沫塑料、泡沫塑料板、胶头滴管、盐酸、NaOH溶液,尚缺少的实验玻璃用品是　　　　。
(2)取50 mL NaOH溶液和30 mL硫酸溶液进行实验,实验数据如下表。
①请填写下表中的空白:

实验次数	起始温度t₁/℃				终止温度 t₂/℃	温度差平均值 (t₂-t₁)/℃
实验次数	H₂SO₄	NaOH		平均值	终止温度 t₂/℃	温度差平均值 (t₂-t₁)/℃
1	26.2	26.0	26.1	30.1
2	27.0	27.4	27.2	33.3
3	25.9	25.9	25.9	29.8
4	26.4	26.2	26.3	30.4

②近似认为0.50 mol·L^-1NaOH溶液和0.50 mol/L硫酸溶液的密度都是1 g/cm³,中和后生成溶液的比热容c=“4.18”J/(g·℃)。则中和热ΔH=　　　　　　(取小数点后一位)。
③上述实验数值结果与57.3 kJ·mol^-1有偏差,产生偏差的原因可能是(填字母)　　　　。
A.实验装置保温、隔热效果差
B.量取NaOH溶液的体积时仰视读数
C.分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中
D.用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定H₂SO₄溶液的温度

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