题目内容

13．汽车作为一种现代交通工具正在进入千家万户，汽车尾气中含有CO、NO2等有毒气体，其污染问题也成为当今社会急需解决的问题．
I．对汽车加装尾气净化装置，可使CO、NOx有毒气体相互反应转化为无毒气体．2xCO+2NOx═2xCO2+N2，当转移电子物质的量为0.8x mol时，该反应生成4.48LN2（标准状况下）．
II．一氧化碳是一种用途相当广泛的化工基础原料．可以还原金属氧化物，可以用来合成很多有机物如甲醇（CH3OH）、二甲醚（CH3OCH3）等，还可以作燃料．
（1）在压强为0.1MPa条件下，将a mol CO与3a mol H2的混合气体在催化剂作用下能自发反应生成甲醇：
CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）△H＜0
①该反应的平衡常数表达式为$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（CO）{c}^{2}（{H}_{2}）}$．
②若容器容积不变，下列措施可增加甲醇产率的是BD．
A．升高温度                       B．将CH3OH（g）从体系中分离
C．充入He，使体系总压强增大      D．再充入1mol CO和3mol H2
（2）已知：①CO（g）+2H2（g）═CH3OH（g）△H=-90.7kJ•mol-1
②2CH3OH（g）═CH3OCH3（g）+H2O（g）△H=-23.5kJ•mol-1
③CO（g）+H2O（g）═CO2（g）+H2（g）△H=-41.2kJ•mol-1
则3CO（g）+3H2（g）═CH3OCH3（g）+CO2（g）的△H=-246.1KJ•mol-1．
（3）CO-空气燃料电池中使用的电解质是掺杂Y2O3的ZrO2晶体，它在高温下能传导O2-．
该电池负极的电极反应式为CO-2e-+O2-=CO2．
（4）甲醇也是新能源电池的燃料，但它对水质会造成一定的污染．有一种电化学法可消除这种污染．其原理是：2滴甲醇，1mL 1.0mol•L-1硫酸，4mL 0.1mol•L-1硫酸钴（CoSO4）混合溶液，插上两根惰性电极，通电后，将Co2+氧化成Co3+，然后以Co3+做氧化剂把水中的甲醇氧化成CO2而净化．实验室用如图装置模拟上述过程：
①检验电解时产生的CO2气体，井穴板穴孔内应盛放澄清石灰水溶液．
②写出净化甲醇的离子方程式6Co3++CH3OH+H2O=CO2↑+6 Co2++6H+．

分析 Ⅰ、依据化学方程式中元素化合价变化计算电子转移总数，每生成1molN2电子转移0.4xmol电子计算；
Ⅱ、（1）①依据化学方程式和平衡常数概念书写平衡常数表达式，平衡常数等于生成物平衡浓度幂次方乘积除以反应物平衡浓度幂次方乘积；
②增加甲醇产率需要平衡正向进行，依据平衡移动原理结合反应特征是气体体积减小的放热反应分析选项判断；
（2）依据热化学方程式和盖斯定律计算得到所需让化学方程式；
（3）CO-空气燃料电池中，燃料一氧化碳在负极失电子发生氧化反应生成二氧化碳，依据传导离子配平电荷守恒；
（4）①检验二氧化碳应用澄清石灰水检验；
②甲醇被氧化生成二氧化碳，Co3+被还原生成Co2+，结合电话守恒和原子守恒写出电极反应；

解答 解：I、2xCO+2NOx═2xCO2+N2，反应中生成1molN2电子转移2xmol电子，当转移电子物质的量为0.8x mol时，反应生成氮气0.2mol，
标准状况下气体体积为0.2mol×22.4L/mol=4.48L，
故答案为：4.48L；
II、（1）①CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）△H＜0，反应的平衡常数K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（CO）{c}^{2}（{H}_{2}）}$，
故答案为：$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（CO）{c}^{2}（{H}_{2}）}$；
②反应是气体体积减小的放热反应，若容器容积不变，下列措施可增加甲醇产率：
A．升高温度，平衡逆向进行，甲醇产率减小，故A错误；
B．将CH3OH（g）从体系中分离，平衡正向进行，甲醇产率增大，故B正确；
C．充入He，使体系总压强增大，分压不变，平衡不动，故C错误；
D．再充入1mol CO和3mol H2 ，反应物浓度增大，平衡正向进行，甲醇产率增大，故D正确；
故答案为：BD；
（2）①CO（g）+2H2（g）═CH3OH（g）△H=-90.7kJ•mol-1
②2CH3OH（g）═CH3OCH3（g）+H2O（g）△H=-23.5kJ•mol-1
③CO（g）+H2O（g）═CO2（g）+H2（g）△H=-41.2kJ•mol-1
依据盖斯定律计算①×2+②+③得到：3CO（g）+3H2（g）═CH3OCH3（g）+CO2（g）的△H=-246.1KJ•mol-1，
故答案为：-246.1KJ•mol-1；
（3）CO-空气燃料电池中使用的电解质是搀杂Y2O3的ZrO2晶体，它在高温下能传导O2-，燃料一氧化碳在负极失电子发生氧化反应生成二氧化碳，用传导离子O2-，配平书写该电池负极的电极反应式为CO-2e-+O2-=CO2，
故答案为：CO-2e-+O2-=CO2；
（4）①检验电解时产生的CO2气体，用澄清石灰水检验二氧化碳的存在，井穴板穴孔内应盛放澄清石灰水，
故答案为：澄清石灰水；
②甲醇被氧化生成二氧化碳，Co3+被还原生成Co2+，溶液呈酸性，则生成物中含有氢离子，所以该反应离子方程式为：6Co3++CH3OH+H2O=CO2↑+6Co2++6H+，
故答案为：6Co3++CH3OH+H2O=CO2↑+6 Co2++6H+．

点评 本题考查了化学平衡常数概念、氧化还原反应电子转移的分析应用，原电池原理、盖斯定律等知识点，根据盖斯定律书写热化学方程式，根据得失电子书写电极反应式，注意电极反应式要结合传导离子配平书写，难度中等．

练习册系列答案
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4．已知：CH3CH2CH2CH3（g）+$\frac{13}{2}$O2（g）═4CO2（g）+5H2O（l）△H=-2 878kJ/mol
（CH3）2CHCH3（g）+$\frac{13}{2}$O2（g）═4CO2（g）+5H2O（l）△H=-2 869kJ/mol
下列说法正确的是（　　）
A．正丁烷分子储存的能量大于异丁烷分子
B．正丁烷的稳定性大于异丁烷
C．异丁烷转化为正丁烷的过程是一个放热过程
D．异丁烷分子中的碳氢键比正丁烷的多
5．在一定条件下，向一体积为2L的恒容密闭容器中充入2mol A、1mol B，发生反应：2A（g）+B（g）?3C（g）△H=-Q kJ/mol（Q＞0）．经过60s达到平衡，测得B的物质的量为0.4mol，下列对该平衡的叙述正确的是（　　）
A．用C表示该反应的速率为0.03mol/（L•s）
B．达到平衡，测得放出热量为x kJ，则x=Q
C．若向容器中再充入1 mol C，重新达到平衡，A的体积分数保持不变
D．若升高温度，则V（逆）增大，V（正）减小，平衡逆向移动
1．工业上以侯氏制碱法为基础生产焦亚硫酸钠（Na2S2O5）．其制备工艺流程如下：

已知：反应Ⅱ包含2NaHSO3?Na2S2O5+H2O等多步反应．
（1）反应I的化学方程式为：NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl．
（2）“灼烧”时发生反应的化学方程式：2CuS+3O2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2CuO+2SO2．
（3）已知Na2S2O5与稀硫酸反应放出SO2，其离子方程式为：S2O52-+2H+=2SO2↑+H2O．
（4）反应I时应先通的气体为NH3副产品X的化学式是CuSO4•5H2O．生产中可循环利用的物质为CO2（填化学式）
（5）为了减少产品Na2S2O5中杂质含量，需控制反应Ⅱ中气体与固体的物质的量之比约为2：1．检验产品中含有碳酸钠杂质所需试剂是①③⑥（填编号）
①酸性高锰酸钾        ②品红溶液        ③澄清石灰水
④饱和碳酸氢钠溶液     ⑤NaOH          ⑥稀硫酸．
8．某同学在用稀硫酸与锌制取氢气的实验中，发现加入少量硫酸铜溶液可加快氢气的生成速率．请回答下列问题：
（1）上述实验中发生反应的化学方程式有CuSO4+Zn=ZnSO4+Cu、Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑．
（2）加入硫酸铜溶液后可以加快氢气生成速率的原因是CuSO4与Zn反应产生的Cu与Zn形成Cu-Zn原电池，加快了氢气生成的速率．
（3）实验室中现有Na2SO4、MgSO4、Ag2SO4、K2SO4等4种溶液，可与上述实验中CuSO4溶液起相似作用的是Ag2SO4．
（4）要加快上述实验中氢气生成速率，还可采取的措施有升温；增加H2SO4浓度 （答两种即可）．
（5）为了进一步研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响，该同学设计了如表一系列的实验：将表中所给的混合溶液分别加入到6个盛有过量Zn粒的容器中，收集产生的气体，记录获得相同体积的气体所需时间．

实验
混合溶液		ABCDEF
4mol/L H2SO4（mL）30V1V2V3V4V5
饱和CuSO4溶液（mL）00.52.55V620
H2O（mL）V7V8V9V10100
①请完成此实验设计，其中：V1=30，V6=10．
②该同学最后得出的结论为：当加入少量CuSO4溶液时，生成氢气的速率会大大提高，但当加入的CuSO4溶液超过一定量时，生成氢气的速率反而会下降．请分析氢气生成速率下降的主要原因当加入一定量的CuSO4后，生成的单质Cu会沉积在Zn的表面，降低了Zn与H2SO4溶液的接触面积．
18．硫及其化合物有广泛应用．
（1）硫酸生产过程中涉及以下反应．已知25℃、101KPa时：
①2SO2（g）+O2（g）+2H2O（l）═2H2SO4（l）△H=-457kJ•mol-1
②SO3（g）+H2O（l）═H2SO4（l）△H=-130kJ•mol-1
则SO2催化氧化为SO3（g）的热化学方程式为2SO2（g）+O2（g）═2SO3（g）△H=-197kJ•mol-1．
（2）对于SO3催化氧化反应：2SO2（g）+O2（g）?2SO3（g）．
①甲图是SO2催化氧化反应时SO2（g）和SO3（g）的浓度随时间的变化情况．反应从开始到达到平衡时，用O2表示的平均反应速率为0.0375mol/（L．min）．
②在一容积可变的密闭容器中充入20molSO2（g）和l0molO2（g），O2的平衡转化率随温度（T）、压强（P）的变化如图乙所示．则P1与P2的大小关系是P1＜P2（填＞、=或＜）；A、B、C三点的平衡常数大小关系是KA=KB＞KC（用KA、KB、KC和＞、=、＜表示）．理由是平衡常数只受温度影响，与压强无关，A、B温度相同，则平衡常数相等，C点温度最高，正反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，平衡常数减小．
（3工业生成硫酸过程中，通常用氨水吸收尾气．
①如果在25℃时，相同物质的量的SO2与NH3溶于水，发生反应的离子方程式为SO2+NH3+H2O=NH4++HSO3-．所得溶液中c（H+）-c（OH-）=CD（填序号）．
A．c（SO32-）-c（H2SO3）
B．c（HSO3-）+c（SO32-）-c（NH4+）
C．c（SO32-）+c（NH3•H2O）-c（H2SO3）
D．c（HSO3-）+2c（SO32-）-c（NH4+）
②已知：在25℃时NH3•H2O、H2SO3电离平衡常数如下表，则上述所得溶液中，各离子浓度由大到小的顺序为c（NH4+）＞c（HSO3-）＞c（H+）＞c（SO32-）＞c（OH-）．
 NH3•H2OH2SO3
电离平衡常数为
（mol•L-1）		1.7×10-5Ka1Ka2
1.54×10-21.02×10-7
5．根据要求完成下列各小题实验．（a、b为弹簧夹，加热及固定装置已略去）

（1）验证SO2的氧化性、还原性和酸性氧化物的通性．
①若大量的SO2通入NaOH溶液中，其离子方程式是：SO2+NaOH═NaHSO3
②打开b，关闭a．能验证SO2具有氧化性的化学方程式是：2H2S+SO2═3S↓+2H2O．
③BaCl2溶液中无沉淀现象，将其分成两份，分别滴加下列溶液，将产生的沉淀的化学式填入下表相应位置．
滴加的溶液氯水氨水
沉淀的化学式
写出其中SO2显示还原性并生成沉淀的离子方程式Ba2++SO2+Cl2+2H2O═BaSO4↓+4H++2Cl-．
（2）验证碳、硅非金属性的相对强弱．（已知酸性：亚硫酸＞碳酸）
①铜与浓硫酸反应的化学方程式是Cu+2H2SO4（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO4+SO2↑+2H2O，装置A中的试剂是酸性KMnO4溶液．
②连接仪器、检验装置的气密性、加药品后，打开a关闭b，然后滴入浓硫酸，加热．
③能说明碳的非金属性比硅强的实验现象是：A中酸性KMnO4溶液不退色，Na2SiO3溶液中出现白色沉淀．
2．A、B、C、D都是短周期元素，原子序数依次增大，A、B处于同一周期，C、D同处另一周期，C、B可按原子个数比2：1和1：1分别形成两种离子化合物甲和乙，A原子的最外层电子数比次外层电子层多3个，D是地壳中含量最高的金属元素．根据以上信息回答下列问题：
（1）A元素在周期表中的位置是第二周期VA族、
（2）A、B的氢化物的熔沸点较低的是NH3（用化学用语填写，下同）．
（3）A、C、D三种元素的原子半径由大到小的顺序是Na＞Al＞N．
（4）D的最高价氧化物对应的水化物和A的最高价氧化物对应的水化物溶液发生反应的离子方程式是Al（OH）3+OH-=AlO2-+2H2O．
（5）A可与周期表中非金属性最强的元素形成一种相对分子质量为66的共价化合物X，X分子中各原子均达到“8电子稳定结构”，X的结构式为F-N=N-F．
3．下列实验能达到目的是（　　）
A．用可见光束照射以区别溶液和胶体
B．用萃取分液的方法出去酒精中的水
C．通过盛有酸性高锰酸钾的洗气瓶除去甲烷中的乙烯
D．只滴加氨水鉴别NaCl  MgCl2  AlCl3 Na2SO4 四种无色溶液

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