题目内容

3．对氮、碳及其化合物的研究具有重要意义．
（1）用肼（N2H4）为燃料，四氧化二氮做氧化剂，两者反应生成氮气和气态水．
已知：N2（g）+2O2（g）=N2O4（g）△H1   K1
N2H4（g）+O2（g）=N2（g）+2H2O（g）△H2   K2
则2N2H4（g）+N2O4（g）=3N2（g）+4H2O（g）△H=2△H2-△H1 （用△H1、△H2表示），该反应的化学平衡常数K=$\frac{{{K}_{2}}^{2}}{{K}_{1}}$（用K1、K2表示）
（2）汽车尾气转化反应：NO+CO→N2+CO2（未配平），将NO和CO转化为和N2 和CO2，实现除污，每生成1molN2还原剂失去电子数为4×6.02×1023．
（3）大气污染物氮氧化物可以用活性炭还原法处理．某研究小组向某2L的密闭容器中加入一定量的活性炭和NO，发生反应C（s）+2NO（g）?N2（g）+CO2 （g）．在T1℃时，反应进行到不同时间测得各物质的物质的量如下：
时间（min）
物质的量（mol）		01020304050
NO2.001.160.800.800.960.96
N200.420.600.600.720.72
CO200.420.600.600.720.72
①0～10min内，NO的平均反应速率v（NO）=0.042mol/（L．min）；T1℃时，该反应的平衡常数K=$\frac{9}{16}$．
②30min后，只改变某一条件，反应重新达到平衡，根据上表中的数据判断改变的条件可能是b（填字母编号）．
a．加入一定量的活性炭    b．通入一定量的NO c．恒容时，充入一定量的氦气   d．加入合适的催化剂
（4）氨燃料电池使用的电解质溶液是2mol•L-1的KOH溶液，电池反应为：4NH3+3O2=2N2+6H2O．放电时，该电池正极的电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-．
（5）实验室中用NaOH溶液吸收CO2，发生反应为2CO2+3NaOH=Na2CO3+NaHCO3+H2O．所得混合液中所有离子浓度由大到小的顺序为c（Na+）＞c（HCO3-）＞c（CO32-）＞c（OH-）＞c（H+）．

分析 （1）已知：①N2（g）+2O2（g）=N2O4（g）△H1
②N2H4（g）+O2（g）=N2（g）+2H2O（g）△H2
根据盖斯定律，②×2-①可得：2N2H4（g）+N2O4（g）=3N2（g）+4H2O（g），焓变也进行相应的计算，平衡常数为②的平衡常数的平方与①的平衡常数商；
（2）反应中N元素化合价由+2价降低为0价，进而计算转移电子数目；
（3）①根据v=$\frac{△c}{△t}$计算0～10min内，NO的平均反应速率v（NO）；
由表中数据可知，20min时处于平衡状态，反应前后气体的体积不变，用物质的量代替浓度代入平衡常数表达式K=$\frac{c（{N}_{2}）×c（C{O}_{2}）}{{c}^{2}（NO）}$计算；
②反应重新达到平衡，NO增大0.16mol，N2、CO2 均增大0.08mol，等于化学计量数之比，应是通入一定量的NO；
（4）氨燃料电池使用的电解质溶液是KOH溶液，电池反应为：4NH3+3O2=2N2+6H2O．放电时，正极发生还原反应，氧气在正极获得电子，碱性条件下生成氢氧根离子；
（5）实验室中用NaOH溶液吸收CO2，发生反应为2CO2+3NaOH=Na2CO3+NaHCO3+H2O，溶液中碳酸钠、碳酸氢钠物质的量相等，碳酸根、碳酸氢根水解，溶液呈碱性，而碳酸根的水解程度大于碳酸氢根水解程度，而水解程度比较微弱．

解答 解：（1）已知：①N2（g）+2O2（g）=N2O4（g）△H1
②N2H4（g）+O2（g）=N2（g）+2H2O（g）△H2
根据盖斯定律，②×2-①可得：2N2H4（g）+N2O4（g）=3N2（g）+4H2O（g），则△H=2△H2-△H1，该反应平衡常数K=$\frac{{{K}_{2}}^{2}}{{K}_{1}}$，
故答案为：2△H2-△H1；$\frac{{{K}_{2}}^{2}}{{K}_{1}}$；
（2）反应中N元素化合价由+2价降低为0价，每生成1molN2还原剂失去电子数为1mol×4×6.02×1023
mol-1=4×6.02×1023，
故答案为：4×6.02×1023；
（3）①①0～10min内，NO的平均反应速率v（NO）=$\frac{\frac{2mol-1.16mol}{2L}}{10min}$=0.042mol/（L．min）；
由表中数据可知，20min时处于平衡状态，反应前后气体的体积不变，用物质的量代替浓度计算平衡常数，则K=$\frac{c（{N}_{2}）×c（C{O}_{2}）}{{c}^{2}（NO）}$=$\frac{0.6×0.6}{0．{8}^{2}}$=$\frac{9}{16}$，
故答案为：0.042mol/（L．min）；$\frac{9}{16}$；
②反应重新达到平衡，NO增大0.16mol，N2、CO2 均增大0.08mol，等于化学计量数之比，应是通入一定量的NO，
故选：b；
（4）氨燃料电池使用的电解质溶液是KOH溶液，电池反应为：4NH3+3O2=2N2+6H2O．放电时，正极发生还原反应，氧气在正极获得电子，碱性条件下生成氢氧根离子，正极电极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH-，
故答案为：O2+2H2O+4e-=4OH-；
（5）实验室中用NaOH溶液吸收CO2，发生反应为2CO2+3NaOH=Na2CO3+NaHCO3+H2O，溶液中碳酸钠、碳酸氢钠物质的量相等，碳酸根、碳酸氢根水解，溶液呈碱性，而碳酸根的水解程度大于碳酸氢根水解程度，而水解程度比较微弱，则溶液中离子浓度：c（Na+）＞c（HCO3-）＞c（CO32-）＞c（OH-）＞c（H+），
故答案为：c（Na+）＞c（HCO3-）＞c（CO32-）＞c（OH-）＞c（H+）．

点评 本题考查化学平衡影响因素、平衡常数、反应速率计算、反应热计算、氧化还原反应计算、电极反应式书写、离子浓度大小比较等知识点，是对学生综合能力的考查，难度中等．

练习册系列答案
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17．NA 表示阿伏加德罗常数，则下列说法正确的是（　　）
A．1 mol Mg 原子变成 Mg2+时失去的电子数为2 NA
B．标准状况下，11.2 L H2O所含的电子数为5 NA
C．常温常压下，16g O2 与16gO3含有的原子数为相同
D．0.1 mol/L K2SO4 溶液中含有 K+为0.2 NA
14．高铁酸钾（K2FeO4）是一种集氧化、吸附、絮凝于一体的新型多功能水处理剂，其生产工艺如下：

（1）写出工业上制取Cl2的化学方程式2NaCl+2H2O $\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2NaOH+H2↑+Cl2↑．
（2）在“反应液I”中加入KOH固体的目的是①与“反应液I”中过量的Cl2继续反应生成KClO，②提供碱性环境．
（3）写出Fe（NO3）3溶液与碱性KClO溶液反应的化学方程式：2Fe（NO3）3+3KClO+10KOH=2K2FeO4+3KCl+6KNO3+5H2O．
（4）K2FeO4可作为新型多功能水处理剂的原因是：①K2FeO4具有强氧化性，可杀菌消毒，②还原产物Fe元素为+3价，在水中形成Fe（OH）3胶体，可吸附水中悬浮物形成沉淀．
（5）从“反应液II”中分离出K2FeO4后，副产品是KNO3、KCl（写化学式）．
（6）该工艺每得到1.98kg K2FeO4，理论上消耗Cl2的物质的量为15mol．
11．实验室制备1，2-二溴乙烷的反应原理如下：
CH3CH2OH$→_{170℃}^{H_{2}SO_{4}（浓）}$CH2=CH2
CH2=CH2+Br2→BrCH2CH2Br
可能存在的主要副反应有：乙醇在浓硫酸的存在下在l40℃脱水生成乙醚．
用少量的溴和足量的乙醇制备1，2-二溴乙烷的装置如图所示：
有关数据列表如下：
    乙醇1，2-二溴乙烷    乙醚
    状态  无色液体   无色液体  无色液体
密度/g•cm-3    0.79    2.2    0.71
  沸点/℃    78.5    132    34.6
  熔点/℃    一l30    9-1l6
回答下列问题：
（1）在此制各实验中，要尽可能迅速地把反应温度提高到170℃左右，其最主要目的是d；（填正确选项前的字母）
a．引发反应    b．加快反应速度     c．防止乙醇挥发   d．减少副产物乙醚生成
（2）在装置C中应加入c，其目的是吸收反应中可能生成的酸性气体：（填正确选项前的字母）
a．水    b．浓硫酸       c．氢氧化钠溶液       d．饱和碳酸氢钠溶液
（3）若产物中有少量副产物乙醚．可用蒸馏的方法除去；
（4）反应过程中应用冷水冷却装置D，其主要目的是避免溴大量挥发，但又不能过度冷却（如用冰水），其原因是产品1，2-二溴乙烷的熔点（凝固点）低，过度冷却会凝固而堵塞导管．
18．碳和碳的化合物在生产、生活中的应用非常广泛，在提倡健康生活已成潮流的今天，“低碳生活”不再只是理想，更是一种值得期待的新的生活方式，请运用化学反应原理的相关知识研究碳及其化合物的性质．
（1）近年来，我国储氢纳米碳管研究取得重大进展，用电弧法合成的碳纳米管中常伴有大量碳纳米颗粒（杂质），这种碳纳米颗粒可用氧化气化法提纯，其反应化学方程式为：
3C+2K2Cr2O7+8H2SO4=3CO2↑+2K2SO4+2Cr2（SO4）3+8H2O
请完成并配平上述化学方程式．其中氧化剂是K2Cr2O7，氧化产物是CO2
（2）工业上一般在恒容密闭容器中采用下列反应合成甲醇：CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）△H
下表所列数据是该反应在不同温度下的化学平衡常数（Κ）．
温 度250℃300℃350℃
Κ2.0410.2700.012
①由表中数据判断△H＜0 （填“＞”、“=”或“＜”）．
②某温度下，将2mol CO和6mol H2充入2L的密闭容器中，充分反应 10min后，达到平衡时测得c（CO）=0.2mol/L，则此时的温度为250℃．
③请在下列坐标中的画出②中求得温度下CO、H2和 CH30H的浓度随时间变化的曲线，并进行适当的标注．
（3）工业上也可以用CO2和H2反应制得甲醇．在2×105Pa、300℃的条件下，若有440g CO2与H2恰好完全反应生成甲醇和水，放出495kJ的热量，试写出该反应的热化学方程式CO2（g）+3H2（g）=CH3OH（g）+H2O（g）△H=-49.5KJ•mol-1．
（4）以CH3OH为燃料（以 KOH 溶液作电解质溶液）可制成CH3OH燃料电池，则充入CH3OH的电极为负极，充入O2电极的反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-．
8．化学在物质制备和环保领域有着重要的运用．
Ⅰ高铁酸盐在能源、环保等方面有着广泛的用途．湿法、干法制备高铁酸盐的原理如下表所示．
湿法强碱性介质中，Fe（NO3）3与NaClO反应生成紫红色高铁酸盐溶液
干法Fe2O3、KNO3、KOH混合加热共熔生成紫红色高铁酸盐和KNO2等产物
（1）工业上用湿法制备高铁酸钾（K2FeO4）的流程如图1所示：
①反应I的化学方程式为2NaOH+Cl2═NaCl+NaClO+H2O．
②反应II的离子方程式为3ClO-+10OH-+2Fe3+=2FeO42-+3Cl-+5H2O．
③已知25℃时Fe（OH）3的Ksp=4.0×10-38，反应II后溶液中c（Fe3+）=4×10-5mol•L-1，则Fe3+完全沉淀时的pH=3．
（2）高铁酸钾是一种理想的水处理剂，其处理水的原理为高铁酸钾有强氧化性，能杀菌消毒，在水中被还原生成Fe（OH）3胶体、有吸附性起净水作用．
（3）干法制备K2FeO4的反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为3﹕1．
（4）高铁电池是正在研制中的可充电干电池，图2为该电池和常用的高能碱性电池的放电曲线，由此可得出的高铁电池的优点有放电时间长、工作电压稳定．
15．如图所示为苯和溴的取代反应的实验改进后的装置图，其中A为具有支管的试管改制成的反应容器，在其下端开了一个小孔，塞好石棉绒，再加入少量铁屑粉．

填写下列空白：
（1）向反应容器A中逐滴加入溴和苯的混合液，几秒钟内就会发生反应．该反应中铁屑粉的作用是催化剂，写出A中发生反应的化学方程式（有机物写结构简式）．
（2）试管C中苯的作用是吸收Br2蒸气．反应开始后，观察D和E两支试管，看到的现象为D、E液面上有白雾，D管中石蕊试液变红，E中有淡黄色沉淀生成．
（3）F中发生反应的离子方程式是H++OH-=H2O．
（4）在上述整套装置中，采取了防倒吸措施的装置是DEF（填字母代号）．
（5）实验室得到粗溴苯后，要用如下操作精制：①蒸馏  ②水洗  ③用干燥剂干燥  ④10% NaOH溶液洗  ⑤水洗．正确的操作顺序是B（填写序号）
A．①②③④⑤B．②④⑤③①C．④②③①⑤D．②④①⑤③
12．已知H+（aq）+OH-（aq）═H2O（l）△H=-57.3kJ•mol-1．回答有关中和反应的问题．

（1）用0.1mol Ba（OH）2配成稀溶液与足量稀硝酸反应，能放出11.46kJ热量．
（2）如图装置中仪器A的名称是环形玻璃搅拌棒，仪器B的名称是温度计；
（3）若通过实验测定中和热的△H，其结果常常大于-57.3kJ•mol-1，其原因可能是实验过程中难免有热量散失．
（4）用相同浓度和体积的氨水（NH3•H2O）代替NaOH溶液进行上述实验，测得的中和热的数值会偏小（填“偏大”、“偏小”或“无影响”）．
（5）已知氢气与氧气生成1mol液态水放出286kJ热量，则这个反应的热化学方程式H2（g）+$\frac{1}{2}$O2（g）═H2O（l）△H=-286kJ/mol．
13．下列关于容量瓶及其使用方法的叙述，正确的是（　　）
①是配制一定物质的量浓度的溶液的专用仪器
②使用前要先检查容量瓶是否漏液
③垫上石棉网后容量瓶可以用来加热
④不能用容量瓶贮存配制好的溶液
⑤实验室要用480mL溶液，可以用500mL容量瓶配制．
A．①③B．①②④C．①②④⑤D．①②③④

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