题目内容

4．雾霾天气肆虐给人类健康带来了严重影响．燃煤和汽车尾气是造成空气污染的原因之一．
（1）汽车尾气净化的主要原理为：
2NO（g）+2CO$?_{加热}^{催化剂}$2CO2（g）+N2（g）△H＜O
①该反应的速率时间罔像如图中左图所示．若其他条件不变，仅在反应前加入合适的催化剂，其速率时间图象如图中右图所示．以下说法正确的是BC（填对应字母）．

A．a1＞a2，B．b1＜b2    C．t1＞t2   D．右图中阴影部分面积更大   E．左图中阴影部分面积更大
②若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行，下列示意图正确且能说明反应在进行到t1时刻达到平衡状态的是BD（填代号）．

（2）直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题．煤燃烧产生的烟气含氮的氧化物，用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染．
已知：CH4（g）+2NO2（g）═N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=-867kJ/mol
2NO2（g）═N2O4（g）△H=-56.9kJ/mol    H2O（g）=H2O（l）△H=-44.0kJ/mol
写出CH4催化还原N2O4（g）生成N2和H2O（l）的热化学方程式：CH4（g）+N2O4（g）═N2（g）+2H2O（l）+CO2（g）△H=-898.1kJ/mol．
（3）CH4和H2O（g） 在催化剂表面发生反应CH4+H2O?CO+3H2，该反应在不同温度下的化学平衡常数如下表：
温度/℃800100012001400
平衡常数0.451.92276.51771.5
①该反应是吸热反应（填“吸热”或“放热”）．
②T℃时，向1L密闭容器中投人l mol CH4和l mol H2O（g），平衡时c（CH4）=0.5mol/L，该温度下反应CH4+H2O═CO+3H2的平衡常数K=6.75．
（4）甲烷燃料电池可以提升能量利用率．如图是利用甲烷燃料电池电解100ml1mol/L食盐水，电解一段时间后，收集到标准状况下的氢气2.24L（设电解后溶液体积不变）．

①甲烷燃料电池的负极反应式：CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+
②电解后溶液的pH=14（忽略氯气与氢氧化钠溶液反应）
③阳极产生气体的体积在标准状况下是1.68L．

分析 （1）①加入催化剂，正逆反应速率都增大，达到平衡所用时间较少，但平衡不移动；
②A．到达平衡后正、逆速率相等，不再变化；
B．到达平衡后，温度为定值，平衡常数不变，结合反应热判断随反应进行容器内温度变化，判断温度对化学平衡常数的影响；
C．t1时刻后二氧化碳、CO的物质的量发生变化，最后不再变化；
D．到达平衡后各组分的含量不发生变化；
（2）根据盖斯定律，由已知热化学方程式乘以适当的系数进行加减构造目标热化学方程式；
（3）①温度升高，平衡常数增大即平衡向正反应方向移动；
②T℃时，向1L密闭容器中投入1molCH4和1mol H2O（g），平衡时c（CH4）=0.5mol•L-1，计算平衡浓度，结合平衡常数的表达式计算；
（4）①原电池负极发生氧化反应，甲烷在负极通入，酸性条件下，发生氧化反应生成CO2、H+；
②根据电解氯化钠溶液的电解方程式来求溶液的PH；
③电解过程中，阳极先生成氯气，之后电解水过程中生成氧气，根据氢气的总物质的量判断阳极生成气体的总物质的量，然后计算出标况下的阳极生成气体的体积．

解答 解：（1）①加入催化剂，正逆反应速率都增大，达到平衡所用时间较少，但平衡不移动，则图象阴影部分面积不变，故答案为：BC；
②A．到达平衡后正、逆速率相等，不再变化，t1时刻V正最大，之后随反应进行速率发生变化，未到达平衡，故A错误；
B．该反应正反应为放热反应，随反应进行温度升高，化学平衡常数减小，到达平衡后，温度为定值，达最高，平衡常数不变，为最小，图象与实际符合，故B正确；
C．t1时刻后二氧化碳、CO的物质的量发生变化，t1时刻未到达平衡状态，故C错误；
D．NO的质量分数为定值，t1时刻处于平衡状态，故D正确，
故答案为：BD；
（2）已知：CH4（g）+2NO2（g）═N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H1=-867kJ/mol①
2NO2（g）?N2O4（g）△H2=-56.9kJ/mol②
H2O（g）=H2O（l）△H=-44.0kJ/mol③
根据盖斯定律，①-②+④×2可得CH4（g）+N2O4（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（l），故△H=-867kJ/mol-（-56.9kJ/mol）+2（-44.0）kJ/mol=-898.1kJ/mol 即CH4（g）+N2O4（g）═N2（g）+2H2O（l）+CO2（g）△H=-898.1kJ/mol，
故答案为：CH4（g）+N2O4（g）═N2（g）+2H2O（l）+CO2（g）△H=-898.1kJ/mol；
（3）①温度升高，平衡常数增大即平衡向正反应方向移动，故该反应为吸热反应，
故答案为：吸热；
②T℃时，向1L密闭容器中投入1molCH4和1mol H2O（g），平衡时c（CH4）=0.5mol•L-1，该温度K=$\frac{c（CO）•{c}^{3}（{H}_{2}）}{c（C{H}_{4}）•c（{H}_{2}O）}$=$\frac{0.5×1．{5}^{3}}{0.5×0.5}$=6.75，
故答案为：6.75；
（4）①、原电池负极发生氧化反应，甲烷在负极通入，酸性条件下，发生氧化反应生成CO2、H+，负极电极反应式为：CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+，
故答案为：CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+；
②100mL 1mol/L食盐水中含有氯化钠0.1mol，根据反应方程式2NaCl+2H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2NaOH+H2↑+Cl2↑可知，电解0.1molNaCl生成0.1mol氢氧化钠和0.05mol氢气，同时生成0.05mol氯气；继续电解实质为电解水，标况下2.24L氢气的物质的量为0.1mol，电解水生成0.05mol氢气会生成0.025mol氧气，及电解过程中阳极总共生成0.075mol气体，
电解生成标况下2.24L氢气时，NaCl完全电解，生成0.1molNaOH，溶液体积为0.1L，则c（OH-）=1mol/L，c（H+）=10-14，所以PH=14，
故答案为：14；
③根据②的分析可知，电解过程中阳极生成了0.05mol氯气和0.025mol氧气，总共生成0.075mol气体，标准状况下阳极生成气体的体积为：22.4L/mol×0.075mol=1.68L，
故答案为：1.68．

点评 本题考查了化学平衡常数影响因素及计算、电解原理、热化学方程式的书写等知识，题目难度较大，试题涉及的知识点较多，充分培养了学生的分析、理解能力及化学计算能力，注意掌握化学平衡常数的概念、表达式及其影响因素，明确电解原理，能够正确书写电极反应式．

练习册系列答案
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14．下列说法正确的是（　　）
A．氯碱工业是电解熔融的NaCl，阳极产生Cl2
B．氢氧燃料电池可将热能直接转化为电能
C．原电池工作时，电子从负极经外电路移向正极
D．工业上电解熔融的AlCl3来制取铝
15．对于下列事实的解释错误的是（　　）
A．在蔗糖中加入浓硫酸后出现发黑现象，说明浓硫酸具有脱水性
B．浓硝酸在光照下颜色变黄，说明浓硝酸不稳定
C．常温下，浓硝酸可以用铝罐贮存，说明铝与浓硝酸不反应
D．向碘水中滴加CCl4，振荡静置后分层，CCl4层呈紫红色，说明可用CCl4从碘水中萃取碘
12．我国是个钢铁大国，钢铁产量为世界第一，高炉炼铁是最为普遍的炼铁方法．
Ⅰ．已知：2CO（g）+O2（g）═2CO2（g）△H=-566kJ/mol
2Fe（s）+$\frac{3}{2}$O2（g）═Fe2O3（s）△H=-825.5kJ/mol
反应：Fe2O3（s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO2（g）△H=-23.5kJ/mol．
Ⅱ．反应$\frac{1}{3}$Fe2O3（s）+CO（g）?$\frac{2}{3}$Fe（s）+CO2（g）在1000℃的平衡常数等于4.0．在一个容积为10L的密闭容器中，1000℃时加入Fe、Fe2O3、CO、CO2各1.0mol，反应经过10min后达到平衡．
（1）CO的平衡转化率=60%．
（2）欲提高CO的平衡转化率，促进Fe2O3的转化，可采取的措施是d
a．提高反应温度              b．增大反应体系的压强
c．选取合适的催化剂          d．及时吸收或移出部分CO2
e．粉碎矿石，使其与平衡混合气体充分接触
Ⅲ．（1）高炉炼铁产生的废气中的CO可进行回收，使其在一定条件下和H2反应制备甲醇：
CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）．请根据图示回答下列问题：

（1）从反应开始到平衡，用H2浓度变化表示平均反应速率v（H2）=0.15mol/（L•min）．
（2）若在温度和容积相同的三个密闭容器中，按不同方式投入反应物，测得反应达到平衡吋的有关数据如下表：
容器反应物投入的量反应物的转化率CH3OH的浓度能量变化
（Q1，Q2，Q3均大于0）
甲1mol CO和2mol H2    a1    c1放出Q1kJ热量
乙1mol CH3OH    a2    c2吸收Q2kJ热量
丙2mol CO和4mol H2    a3    c3放出Q3kJ热量
则下列关系正确的是ADE．
A c1=c2B.2Q1=Q3C.2a1=a3D．a1+a2=1E．该反应若生成1mol CH3OH，则放出（Q1+Q2）kJ热量．
19．过氧化钙是一种温和的氧化剂，常温下为白色固体，易溶于酸、水、乙醇等溶剂．某实验小组拟选用如图1装置（部分固定装置略）制备过氧化钙．

（1）请选择必要的装置，按气流方向连接顺序为dfebcf或dfecbf．（填仪器接口的字母编号，装置可重复使用）
（2）根据完整的实验装置进行实验，实验步骤如下：①检查装置气密性后，装入药品；②打开分液漏斗活塞，通入一段时间气体，加热药品；③反应结束后，熄灭酒精灯，待反应管冷却至室温，停止通入氧气，并关闭分液漏斗的活塞．（填操作）；④拆除装置，取出产物．
（3）利用反应Ca2++H2O2+2NH3+8H2O=CaO2•8H2O↓+2NH4+，在碱性环境中制取CaO2•8H2O的装置如图2：
①装置A中发生反应的化学方程式为Ca（OH）2+2NH4Cl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl2+2NH3↑+2H2O．
②NH3在Ca2+和H2O2的反应历程中所起的作用是中和过氧化氢和Ca2+反应析出的氢离子，促进反应进行（或使溶液呈碱性，减少CaO2•8H2O的溶解，或提高产品的产率）．
③反应结束后，经过滤、洗涤、低温烘干可获得CaO2•8H2O．检验CaO2•8H2O是否洗涤干净的操作为取最后的洗涤液少许于试管中，先加入稀硝酸酸化，再滴加硝酸银溶液，若没有白色沉淀生成，则说明已经洗涤干净，反之则说明未洗涤干净．
④已知CaO2在350℃迅速分解生成CaO和O2．若所取产品的质量为m g，加热至恒重时，剩余固体n g，则产品中CaO2的质量分数为$\frac{9（m-n）}{2m}$×100%（用字母表示）：
9．如图所示是一种综合处理SO2废气的工艺流程，若每步都完全反应．下列说法正确的是（　　）
A．溶液B中发生的反应为2SO2+O2═2SO3
B．可用酸性高锰酸钾溶液检验溶液C中是否含有Fe3+
C．由以上流程可推知氧化性：Fe3+＞O2＞SO42-
D．此工艺的优点之一是物质能循环利用
16．下列变化中属于原电池反应的是（　　）
A．铁表面镀铜，表面有划损时，也能阻止铁被氧化
B．在空气中金属铝表面迅速被氧化形成保护膜
C．铁丝与浓硫酸在常温下钝化
D．在铁与稀H2SO4反应时，加几滴CuSO4溶液，可加快H2的产生
13．下列说法正确的是（　　）
A．氮原子的质量就是氮的相对原子质量
B．氦气的摩尔质量是8g•mol-1
C．1molH2SO4中含1molH2
D．1molH2O的质量是18g
14．一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图．下列有关该电池的说法正确的是（　　）
A．电极A为正极，发生了还原反应
B．电极A上CO参与的电极反应为：CO+O2--2e-═CO2
C．电极B上发生的电极反应为：O2+2CO2+4e-═2CO32-
D．电池工作时，K+向电极A移动

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