题目内容

15．NO能引起光化学烟雾，破坏臭氧层．处理NO有多种方法，根据题意回答下列问题：
Ⅰ．利用催化技术将尾气中的NO和CO转变成CO2和N2，化学方程式如下：
2NO（g）+2CO（g） $\stackrel{催化剂}{?}$ 2CO2（g）+N2（g）△H=-748kJ/mol
为了测定某催化剂作用下的反应速率，在一定温度下，向某恒容密闭容器中充入等物质的量的NO和CO发生上述反应．用气体传感器测得不同时间NO浓度如表：
时间（s）01234…
c（NO）/mol•L-11.00×10-34.00×10-41.70×10-41.00×10-41.00×10-4…
（1）前2s内的平均反应速率υ（N2）=2.08×10-4mol/（L•s）（保留3位有效数字，下同）；计算此温度下该反应的K=3.65×106．
（2）达到平衡时，下列措施能提高NO转化率的是BD．（填字母序号）
A．选用更有效的催化剂B．降低反应体系的温度
C．充入氩气使容器内压强增大D．充入CO使容器内压强增大
（3）已知N2（g）+O2（g）=2NO（g）△H=+180kJ/mol；则CO的燃烧热为284kJ/mol．
Ⅱ．臭氧也可用于处理NO．
（4）O3氧化NO结合水洗可产生HNO3和O2，每生成1mol的HNO3转移3mol电子．
（5）O3可由电解稀硫酸制得，原理如图．图中阴极为B（填“A”或“B”），阳极（惰性电极）的电极反应式为3H2O-6e-=O3+6H+．

分析 Ⅰ．（1）根据表格中数据算出前2s内的平均反应速率υ（NO）=（1.00×10-3-1.70×10-4 ）÷2=4.15×10-4mol/（L•s），根据化学反应速率之比等于化学计量数之比，υ（N2）=1/2υ（NO）=2.08×10-4 mol/（L•s）；由表格数据看出第3s后c（NO）不变则达平衡，此时c（CO）=1.00×10-4mol•L-1，c（CO2）=1.00×10-3mol•L-1 -1.00×10-4mol•L-1=9.00×10-4mol•L-1，c（N2）=1/2c（CO2）=4.50×10-4mol•L-1，根据K=c（CO2）2×c（N2）/（c（NO）2×c（CO）2）=3.65×106，
（2）达到平衡时，要提高NO转化率，即改变条件要使平衡正向移动，
A．选用更有效的催化剂，平衡不移动，故A错误；
B．降低反应体系的温度，该反应为放热反应，正向移动，故B正确；
C．充入氩气使容器内压强增大，平衡不移动，故C错误；
D．充入CO使容器内压强增大，相当于增大CO浓度，平衡正向移动，NO转化率提高，故D正确．
（3）由已知方程①2NO（g）+2CO（g）=2CO2（g）+N2（g）△H=-748kJ/mol及②N2（g）+O2（g）=2NO（g）△H=+180kJ/mol．根据盖斯定律①÷2+②÷2得CO的燃烧热的热化学方程式为CO（g）+1/2O2（g）=CO2（g）△H=（-748kJ/mol）÷2+（+180kJ/mol）÷2=-284 kJ/mol；
Ⅱ．（4）O3氧化NO结合水洗可产生HNO3和O2，转移电子数=化合价升高数，NO转化为HNO3 ，化合价升高3，每生成1mol的HNO3转移3mol电子
（5）根据已知图，A极出来的是O3，B极出来的是H2，说明A极发生的氧化反应为阳极，B极发生还原反应为阴极，阳极（惰性电极）的电极反应式为3H2O-6e-=O3+6H+

解答 解Ⅰ．（1）根据表格中数据算出前2s内的平均反应速率υ（NO）=（1.00×10-3-1.70×10-4 ）÷2=4.15×10-4mol/（L•s），根据化学反应速率之比等于化学计量数之比，υ（N2）=1/2υ（NO）=2.08×10-4 mol/（L•s）；由表格数据看出第3s后c（NO）不变则达平衡，此时c（CO）=1.00×10-4mol•L-1，c（CO2）=1.00×10-3mol•L-1 -1.00×10-4mol•L-1=9.00×10-4mol•L-1，c（N2）=1/2c（CO2）=4.50×10-4mol•L-1，根据K=c（CO2）2×c（N2）/（c（NO）2×c（CO）2）=3.65×106，
故答案为：2.08×10-4 mol/（L•s）；3.65×106；
（2）达到平衡时，要提高NO转化率，即改变条件要使平衡正向移动，
A．选用更有效的催化剂，平衡不移动，故A错误；
B．降低反应体系的温度，该反应为放热反应，正向移动，故B正确；
C．充入氩气使容器内压强增大，平衡不移动，故C错误；
D．充入CO使容器内压强增大，相当于增大CO浓度，平衡正向移动，NO转化率提高，故D正确．
故答案为：BD；
（3）由已知方程①2NO（g）+2CO（g）=2CO2（g）+N2（g）△H=-748kJ/mol及②N2（g）+O2（g）=2NO（g）△H=+180kJ/mol．根据盖斯定律①÷2+②÷2得CO的燃烧热的热化学方程式为CO（g）+1/2O2（g）=CO2（g）△H=（-748kJ/mol）÷2+（+180kJ/mol）÷2=-284 kJ/mol，
故答案为：284 kJ/mol或△H=-284kJ/mol．
Ⅱ．（4）O3氧化NO结合水洗可产生HNO3和O2，转移电子数=化合价升高数，NO转化为HNO3 ，化合价升高3，每生成1mol的HNO3转移3mol电子，故答案为：3；
（5）根据已知图，A极出来的是O3，B极出来的是H2，说明A极发生的氧化反应为阳极，B极发生还原反应为阴极，阳极（惰性电极）的电极反应式为3H2O-6e-=O3+6H+，故答案为：B，3H2O-6e-=O3+6H+．

点评 本题考查了反应速率、平衡常数、转化率的计算，反应能量变化的分析判断和热化学方程式的书写，化学平衡的影响因素分析应用，平衡常数计算，电极方程式的书写等，掌握基础是解题关键，题目难度中等．

练习册系列答案
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5．氮、磷、砷是同族元素，该族元素单质及其化合物在农药、化肥等方面有重要应用．
（1）基态砷原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3．
（2）K3[Fe（CN）5]晶体中Fe3+与CN-之间的化学键类型为配位键，与CN-互为等电子体的化合物的分子式为CO．
（3）对硝基苯酚水合物（化学式为C5H5NO2•1.5H2O）是一种含氮化合物．实验表明：加热至94℃是该晶体会失去结晶水，由黄色变成鲜亮的红色，在空气中温度降低又变为黄色，具有可逆热色性．
①该晶体中四种基本元素的电负性由大到小的顺序是O＞N＞C＞H．
②对硝基苯酚分子中氮原子的杂化轨道类型是sp2杂化．
（4）磷化硼是一种有价值的耐磨硬涂层材料，这种陶瓷材料可作为金属表面的保护薄膜．它是通过在高温（T＞750℃）氢气氛围下三溴化硼和三溴化磷反应制得的，三溴化硼分子的空间构型为平面三角形，磷化硼晶胞的结构如图所示，则磷化硼的化学式为BP．已知该晶胞的边长为478pm，则硼原子和磷原子之间的最近距离为119.5$\sqrt{3}$pm．
6．下列反应的离子方程式正确的是（　　）
A．盐酸滴入氨水中：H++OH-═H2O
B．碳酸氢铵溶液与足量氢氧化钠溶液混合：HCO3-+OH-═CO32-+H2O
C．氢氧化钠溶液中通入过量二氧化硫：SO2+OH-═HSO3-
D．碳酸钙溶解于稀硝酸中：CO32-+2H+═CO2↑+H2O
3．乙烯是一种重要的化工原料，在不同条件下与氧气反应生成不同的产物，有关乙烯的转化如下图：

（1）绿色化学中，最理想的“原子经济”是原子利用率为100%．上述转化能体现“原子经济性”原则的是①②③④（填序号）；
（2）工业以乙烯为原料合成食品包装塑料薄膜W，W的结构简式为；
（3）B的结构简式为HOCH2CH2OH；
（4）写出B与足量的D反应生成E的化学方程式2 CH3COOH+HOCH2CH2OH$→_{△}^{浓硫酸}$CH3COOCH2CH2OOCCH3+2H2O．
10．钴及其化合物广泛应用于磁性材料、电池材料及超硬材料等领域．
（1）CoxNi（1-x）Fe2O4（其中Co、Ni均为+2）可用作H2O2分解的催化剂，具有较高的活性．
①该催化剂中铁元素的化合价为+3．
②图1表示两种不同方法制得的催化剂CoxNi（1-x）Fe2O4在10℃时催化分解6%的H2O2溶液的相对初始速率随x变化曲线．由图中信息可知：微波水热法制取得到的催化剂活性更高；Co2+、Ni2+两种离子中催化效果更好的是Co2+．
（2）草酸钴是制备钴的氧化物的重要原料．下图2为二水合草酸钴（CoC2O4•2H2O）在空气中受热的质量变化曲线，曲线中300℃及以上所得固体均为钴氧化物．
①通过计算确定C点剩余固体的化学成分为Co3O4（填化学式）．试写出B点对应的物质与O2在225℃～300℃发生反应的化学方程式：3CoC2O4+2O2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Co3O4+6CO2．

②取一定质量的二水合草酸钴分解后的钴氧化物（其中Co的化合价为+2、+3），用480mL 5mol/L盐酸恰好完全溶解固体，得到CoCl2溶液和4.48L（标准状况）黄绿色气体．试确定该钴氧化物中Co、O的物质的量之比．
20．还原沉淀法是处理含铬（含Cr2O72-和CrO42-）工业废水的常用方法，过程如下：
CrO42-$→_{转换}^{H+}$Cr2O72-$→_{还原}^{Fe_{2}+}$Cr3+$→_{沉淀}^{OH-}$Cr（OH）3↓
己知转化过程中的反应为：2CrO42-（aq）+2H+（aq）═Cr2O72-（aq）+H2O（1）．转化后所得溶液中铬元素含量为28.6g/L，CrO42-有10/11转化为Cr2O72-．下列说法不正确的是（　　）
A．转化过程中，增大c（H+），平衡向正反应方向移动，CrO42-的转化率提高
B．常温下Ksp[Cr（OH）3]=1×10-32，要使处理后废水中c（Cr3+）降至1×10-5mol/L，应调溶液的pH=5
C．若用绿矾（FeSO4•7H2O）（M=278）作还原剂，处理1L废水，至少需要917.4g
D．常温下转化反应的平衡常数K=104，则转化后所得溶液的pH=1
7．下列解释实验事实的方程式正确的是（　　）
A．氨水中滴入酚酞溶液，溶液变红：NH3•H2O=NH4++OH-
B．90℃时，测得纯水中c（H+）•c（OH-）=3.8×10-13：H2O（l）?H+（aq）+OH-（aq）△H＜0
C．向苯酚钠溶液中通入CO2，溶液变浑浊：2C6H5ONa+CO2+H2O→2C6H5OH+Na2CO3
D．FeCl3溶液中通入SO2，溶液黄色褪去：2Fe3++SO2 +2H2O=2Fe2++SO42-+4H+
4．用右图所示装置进行下列实验：将①中溶液逐滴滴入②中，预测的现象与实际相符的是（　　）
选项①中物质②中物质预测②中的现象
A稀盐酸浓碳酸钠溶液立即产生气泡
B浓硝酸用砂纸打磨过的铝条产生大量红棕色气体
C氯化亚铁溶液过氧化钠固体产生气体和红褐色沉淀
D氢氧化钠溶液氧化铝粉末产生白色沉淀
A．AB．BC．CD．D
5．第四周期过渡元素Fe、Ti可与C、H、N、O形成多种化合物．
（1）①H、C、N、O四种元素的电负性由小到大的顺序为H＜C＜N＜O．
②下列叙述不正确的是bc．（填字母）
a．因为HCHO与水分子间能形成氢键，所以HCHO易溶于水
b．HCHO和CO2分子中的中心原子均采用sp2杂化
c．C6H6分子中含有6个σ键和1个大π键，C2H2是非极性分子
d．CO2晶体的熔点、沸点都比二氧化硅晶体的低
③氰酸（HOCN）是一种链状分子，它与异氰酸（HNCO）互为同分异构体，其分子内各原子最外层均已达到稳定结构，试写出氰酸的结构式N≡C-O-H．
（2）Fe原子或离子外围有较多能量相近的空轨道能与一些分子或离子形成配合物．
①与Fe原子或离子形成配合物的分子或离子应具备的结构特征是具有孤对电子
②六氰合亚铁离子[Fe（CN）6]4-中不存在B．
A、共价键   B、非极性键   C、配位键   D、σ键   E、π键
写出一种与 CN-互为等电子体的单质分子式N2．
（3）根据元素原子的外围电子排布特征，可将周期表分成五个区域，其中Ti属于d区．
（4）一种Al-Fe合金的立体晶胞如图所示．请据此回答下列问题：
①确定该合金的化学式Fe2Al．
②若晶体的密度=ρg/cm3，则此合金中最近的两个Fe原子之间的距离（用含ρ的代数式表示，不必化简）为$\root{3}{{\frac{139}{{2{N_A}ρ}}}}$cm．

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