题目内容

6．氮是地球上含量丰富的一种元素，氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用，减少氮的氧化物在大气中的排放是环境保护的重要内容之一．

（1）图1是1mol NO2气体和1mol CO气体反应生成CO2气体和NO气体过程中能量变化示意图，请写出NO2和CO反应的热化学方程式：NO2（g）+CO（g）=CO2（g）+NO（g）△H=-234kJ•mol-1；
已知：N2 （g）+2NO2 （g）?4NO（g）△H=+292.3kJ•mol-1，
则反应：2NO（g）+2CO（g）?N2（g）+2CO2（g） 的△H=-760.3kJ•mol-1；
（2）一定温度下，在体积为2L的恒容密闭容器中充入20mol NO2和5mol O2发生反应：4NO2（g）+O2（g）?2N2O5（g）；已知体系中n（NO2）随时间变化如表：
t（s）050010001500
n（NO2）（mol）2013.9610.0810.08
①写出该反应的平衡常数表达式：K=$\frac{{c}^{2}（{N}_{2}{O}_{5}）}{{c}^{4}（N{O}_{2}）•c（{O}_{2}）}$，已知：K3000C＞K3500C，则该反应是放热反应（填“放热”或“吸热”）；
②反应达到平衡后，NO2的转化率为49.6%，若要增大NO2的转化率，可采取的措施有AD
A．降低温度      B．充入氦气，使体系压强增大
C．再充入NO2    D．再充入4mol NO2和1mol O2
③图2中表示N2O5的浓度的变化曲线是c，用O2表示从0～500s内该反应的平均速率v=1.51×10-3mol•L-1•s-1．

分析 （1）根据能量变化图，反应热等于=正反应的活化能减去逆反应的活化能，结合热化学方程式的书写规则书写；利用写出的热化学方程式，结合给出的热化学方程式，利用盖斯定律，获得所需热化学方程式的焓变；
（2）①化学平衡常数为生成物浓度系数次幂的乘积与反应物浓度系数次幂乘积的比值；温度低，化学平衡常数大，则正反应放热；
②NO2转化率为已转化的NO2物质的量与起始物质的量的百分比；增大NO2的转化率，促进反应的正向移动即可；
③N2O5为生成物且反应为可逆反应，反应不可能进行到底，以此判断表示N2O5的浓度的变化曲线；求出NO2的反应速率，利用反应速率之比等于计量数之比，求得O2的平均速率．

解答 解：（1）该反应的焓变△H=E1-E2=134KJ/mol-368KJ/mol=-234KJ/mol，所以热化学方程式为：①NO2（g）+CO（g）=CO2（g）+NO（g）△H=-234kJ•mol-1；②N2 （g）+2NO2 （g）?4NO（g）△H=+292.3kJ•mol-1，反应①×2-②，可得到：2NO（g）+2CO（g）?N2（g）+2CO2（g），△H=-760.3kJ•mol-1；
故答案为：NO2（g）+CO（g）=CO2（g）+NO（g）△H=-234kJ•mol-1；-760.3kJ•mol-1；
（2）①化学平衡常数为生成物浓度系数次幂的乘积与反应物浓度系数次幂乘积的比值，即K=$\frac{{c}^{2}（{N}_{2}{O}_{5}）}{{c}^{4}（N{O}_{2}）•c（{O}_{2}）}$；温度低，化学平衡常数大，则正反应放热，
故答案为：$\frac{{c}^{2}（{N}_{2}{O}_{5}）}{{c}^{4}（N{O}_{2}）•c（{O}_{2}）}$；放热；
②转化的NO2的物质的量为20mol-10.08mol=9.92mol，转化率为$\frac{9.92mol}{20mol}×100%$=49.6%；
A、该反应为放热反应，降低温度，化学平衡向右移动，故A正确；
B、反应气体浓度不变，化学平衡不移动，故B错误；
C、再充入NO2，转化的物质的量增大，但是起始的物质的量增大较多，转化率降低，故C错误；
D、加入气体比例与原平衡NO2的转化率相同，由于加入气体后，体系压强增大，NO2的转化率增大，故D正确；
故答案为：49.6%；AD；
③N2O5为生成物浓度增大，反应为可逆反应，不可能进行到底，即N2O5的浓度不可能达到5mol/L；NO2从0～500s的化学反应速率为：$\frac{（20-13.96）mol}{2L•500s}$=6.04×10-3mol•L-1•s-1，则O2速率为$\frac{6.04×10-3mol•{L}^{-1}•{s}^{-1}}{4}$=1.51×10-3mol•L-1•s-1，
故答案为：c；1.51×10-3mol•L-1•s-1．

点评 本题综合考查化学平衡影响因素、化学平衡的计算，为高考常见题型和高频考点，侧重于学生的分析、计算能力的考查，题目计算量较大，难度较大，关键是构建平衡建立的等效途径，注意从正、逆不同方向建立的等效平衡转化率、反应热的关系．

练习册系列答案
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16．向50mL 0.018mol•L-1的AgNO3溶液中加入50mL 0.02mol•L-1的盐酸生成沉淀．已知Ksp（AgCl）=1.8×10-10，则生成沉淀后的溶液中c（Ag+）与pH分别为（　　）
A．1.8×10-7 mol•L-1，2B．1×10-7 mol•L-1，2
C．1.8×10-7 mol•L-1，3D．1×10-7 mol•L-1，3
17．纳米级Cu2O是优良的催化剂和半导体材料，工业上常用下列方法制备Cu2O．
（1）热还原法
加热条件下，用液态肼（ N2H4）还原新制的Cu（ OH）2制备Cu2O，同时放出N2．该反应的化学方程式为4Cu（OH）2+N2H4$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$N2↑+2Cu2O+6H2O．
（2）电解法
以氢氧燃料电池为电源，用电解法制备Cu2O的装置如图所示．

①气体A发生的电极反应为O2+2H2O+4e-=4OH-．
②燃料电池中，OH-的移动方向为由左向右（填“由左向右”或“由右向左”）；电解池中，阳极的电极反应式为2Cu+2OH--2e-=Cu2O+H2O．
③电解一段时间后，欲使阴极室溶液恢复原来组成，应向其中补充一定量H2O（填化学式）．
④制备过程中，可循环利用的物质为H2（填化学式）．
（3）利用氢氧燃料电池，电解50mL 2mol/L的CuCl2溶液（两电极为惰性电极），当消耗标况下6.72L氢气时，在电解池的阳极可得到产物的质量为10.3g．
14．A、B、C是三种常用制备氢气的方法．
A．煤炭制氢气，相关反应为：
C（s）+H2O（g）?CO（g）+H2（g），△H=a kJ•mol-1
CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g），△H=b kJ•mol-1
B．氯碱工业中电解饱和食盐水制备氢气．
C．硫铁矿（FeS2）燃烧产生的SO2通过如图碘循环工艺过程制备H2：

回答问题：
（1）某温度（T1）下，向容积为2L的密闭容器中充入一定量的CO和H2O，发生煤炭制氢气的一个反应：反应过程中测定的部分数据如表（表中t1＜t2）：
反应时间/minn（CO）/molH2O/mol
01.200.60
t10.80
t20.20
保持其他条件不变，向平衡体系中再通入0.20molH2O，与原平衡相比，达到新平衡时CO转化率增大（增大、减小、不变），H2O的体积分数增大（增大、减小、不变）；
保持其他条件不变，温度由T1升至T2，上述反应平衡常数为0.64，则正反应为放热（吸热、放热）反应．
保持其他条件不变，起始时向容器中充入0.60mol CO和1.20mol H2O，到达平衡时，n（CO2）=0.40 mol．
（2）写出方法B制备氢气的离子方程式；2Cl-+2H2O $\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2OH-+H2↑+Cl2↑
（3）膜反应器常利用膜的特殊功能实现反应产物的选择性分离．方法C在HI分解反应中使用膜反应器分离出H2的目的是减小氢气的浓度，使HI分解平衡正向移动，提高HI的分解率．
（4）反应：C（s）+CO2（g）=2CO（g），△H=（a-b）kJ•mol-1．
（5）某种电化学装置可实现如下转化：2CO2=2CO+O2，CO可用作燃料．已知该反应的阳极反应为：4OH--4e-═O2↑+2H2O，则阴极反应为：2CO2+4e-+2H2O=2CO+4OH-．
1．合成氨是人类科学技术上的一项重大突破，其反应原理为：N2（g）+3H2（g）?2NH3（g），一种工业合成氨，进而合成尿素的简易流程图如下：

（1）步骤II中制氢气原理如下：
CH4（g）+H2O（g）?CO（g）+3H2（g）   CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）
恒容容器中，对于以上反应，能加快反应速率的是ac．
a．升高温度  b．充入He   c．加入催化剂   d．降低压强
（2）天然气中的H2S杂质常用氨水吸收，产物为NH4HS，一定条件下向NH4HS溶液中通入空气，得到单质硫并使吸收液再生，写出再生反应的化学方程式为2NH4HS+O2 $\frac{\underline{\;一定条件\;}}{\;}$2NH3•H2O+2S↓．
（3）CO2和H2在高温、高压、催化剂条件下可合成CH3CH2OH，反应的化学方程式2CO2+6H2$\frac{\underline{\;\;催化剂\;\;}}{高温高压}$CH3CH2OH+3H2O．以CH3CH2OH、空气、氢氧化钾溶液为原料，石墨为电极可构成然料电池，该电池中负极上的电极反应式是：CH3CH2OH-12e-+16OH-═2CO32-+11H2O．
（4）已知CO2+2NH3$\stackrel{一定条件}{→}$ CO（NH2）2+H2O，若合成尿素的流程中转化率为80%时，100吨甲烷为原料能够合成400吨尿素．
11．某实验小组拟用50mL NaOH溶液吸收CO2气体，制备Na2CO3溶液．

（I）向50mL NaOH溶液中逐渐通入一定量的CO2（假设溶液体积不变），随后取此溶液10mL，将其稀释至100mL，并向此稀释后的溶液中逐滴加入0.1mol•L-1的盐酸，产生CO2气体的体积（标准状况下）与所加入的盐酸的体积关系如图1所示．
（1）写出OA段所发生反应的离子方程式：H++OH-═H2O、CO32-+H+═HCO3-．
（2）NaOH在吸收CO2后，所得溶液中溶质的物质的量浓度之比为1：1．
（3）产生的CO2体积（标准状况下）为0.056L．
（4）原NaOH溶液的物质的量浓度为0.75mol/L
（II）为了防止通入的CO2气体过量生成NaHCO3，设计了如下实验步骤：
①用25mL NaOH溶液吸收CO2气体，至CO2气体不再溶解；
②小火煮沸溶液1min～2min；
③在得到的溶液中加入另一半（25mL）NaOH溶液，使其充分混合，此方案能制得较纯净的Na2CO3（第一步的实验装置如图2所示）
（1）写出①、③两步的化学反应方程式①NaOH+CO2=NaHCO3．③NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O
（2）装置B中盛放的试剂是饱和NaHCO3溶液，作用是除去二氧化碳中HCl．
（3）有人认为将实验步骤②、③的顺序对调，即先混合再煮沸更合理，你认为对吗？不对（填“对”或“不对”），理由若不先除去溶液中溶解的CO2气体，则实验③加入的NaOH溶液将有一部分与CO2气体反应，使NaOH溶液不能完全转化为Na2CO3．这样制取的Na2CO3中就会混有NaHCO3．
（4）实验室中吸收尾气的方法很多．如图装置中可以用来吸收氨气的是ACE．
18．在某一容积为5L的密闭容器内，加入 0.2mol的CO和0.2mol的H2O，在催化剂存在和800℃的条件下加热，发生如下反应：CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）；△H＞0反应中CO2的浓度随时间变化情况如下图：
（1）根据上图数据，反应开始至达到平衡时，CO2的化学反应速率为v（CO2）=0.03mol/（L•min）；反应达平衡时，c（H2O）=0.01 mol/L，该温度下的平衡常数K=9．
（2）判断该反应达到平衡的依据是②④．
①正、逆反应速率都为零
②CO减少的化学反应速率和CO2减少的化学反应速率相等
③CO、H2O、CO2、H2的浓度都相等
④CO、H2O、CO2、H2的浓度都不再发生变化
（3）如要一开始加入0.1mol的CO、0.1mol的H2O、0.1mol的CO2和0.1mol的H2，在相同的条件下，反应达平衡时，c（H2）=0.03mol/L．
15．下列实验中，对应的现象及结论都正确且存在因果关系的是（　　）
选项实验现象结论
A加热莫尔盐（NH4）2Fe（SO4）2•6H2O，产生的气体通过装有无水硫酸铜的干燥管干燥管中白色粉末先变成天蓝色，后又变成深蓝色温度较低时莫尔盐分解产生水蒸气，温度稍高时分解产物中有氨气
B向KMnO4溶液中通入SO2气体溶液紫红色褪去SO2具有漂白性
C向某溶液中先滴加稀硝酸，再滴加Ba（NO3）2溶液出现白色沉淀溶液中一定含有SO42-
D取1mL 20%的蔗糖溶液，加入3～5滴稀硫酸．水浴加热5min后取少量溶液，加入少量新制Cu（OH）2，加热4min未产生砖红色沉淀蔗糖不能水解生成葡萄糖
A．AB．BC．CD．D
16．高铁酸钾（K2FeO4）是一种新型、高效、多功能水处理剂．下列反应可制取K2FeO4：2Fe（OH）3+3Cl2+10KOH$\frac{\underline{\;0-30℃\;}}{\;}$2K2FeO4+6KCl+8H2O．下列有关该反应说法正确的是（　　）
A．钾元素化合价降低B．Fe（OH）3发生氧化反应
C．该反应是置换反应D．Cl2是还原剂

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