1、温馨提示： 此套题为Word版，请按住Ctrl,滑动鼠标滚轴，调节合适的观看比例，答案解析附后。关闭Word文档返回原板块。素养提升专项练 (八) (建议用时50分钟)1.“绿水青山就是金山银山”,近年来,绿色发展、生态保护成为中国展示给世界的一张新“名片”。汽车尾气是造成大气污染的重要原因之一,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。请回答下列问题:(1)已知:N2(g)+O2(g)2NO(g)H1=+180.5 kJmol-1C(s)+O2(g)CO2(g)H2=-393.5 kJmol-12C(s)+O2(g)2CO(g)H3=-221 kJmol-1若某反应的平衡常数表达
2、式为K=,则此反应的热化学方程式为 。(2)N2O5在一定条件下可发生分解:2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g),某温度下恒容密闭容器中加入一定量N2O5,测得N2O5浓度随时间的变化如下表:t/min012345c(N2O5)/(molL-1)1.000.710.500.350.250.17反应开始时体系压强为p0,第2 min时体系压强为p1,则p1p0=_。25 min内用NO2表示的该反应的平均反应速率为 。一定温度下,在恒容密闭容器中充入一定量N2O5进行该反应,能判断反应已达到化学平衡状态的是_(填字母)。a.NO2和O2的浓度比保持不变b.容器中压强不再变化c.2v正(NO
3、2)=v逆(N2O5)d.气体的密度保持不变(3)Kp是用反应体系中气体物质的分压来表示的平衡常数,即将K表达式中平衡浓度用平衡分压代替。已知反应:NO2(g)+CO(g)NO(g)+CO2(g),该反应中正反应速率v正=k正p(NO2)p(CO),逆反应速率v逆=k逆p(NO)p(CO2),其中k正、k逆为速率常数,则Kp为_(用k正、k逆表示)。(4)如图是密闭反应器中按n(N2) n(H2)=13投料后,在200 、400 、600 下,合成NH3反应达到平衡时,混合物中NH3的物质的量分数随压强的变化曲线,已知该反应为放热反应。曲线a对应的温度是_。M点对应的H2的转化率是_。(5)工
4、业上常用氨水吸收二氧化硫,可生成(NH4)2SO3。判断常温下(NH4)2SO3溶液的酸碱性并说明判断依据:。(已知:NH3H2O的Kb=1.81;H2SO3的Ka1=1.310-2,Ka2=6.31。)(6)氨气是合成众多含氮物质的原料,利用H2N2生物燃料电池,科学家以固氮酶为正极催化剂、氢化酶为负极催化剂,X膜为隔膜,在室温条件下实现了合成NH3的同时还获得电能。其工作原理图如图:则X膜为_交换膜,正极上的电极反应式为 。【解析】(1)若某反应的平衡常数表达式为K=,该反应为2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g),N2(g)+O2(g)2NO(g)H1=+180.5 kJm
5、ol-1C(s)+O2(g)CO2(g)H2=-393.5 kJmol-12C(s)+O2(g)2CO(g)H3=-221 kJmol-1由盖斯定律计算2-得到2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)H=-746.5 kJ mol-1。(2)2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g)开始(molL-1) 1.00 0 0反应(molL-1) 0.5 1 0.252 min(molL-1) 0.5 1 0.25反应前后气体的压强之比等于其物质的量之比,所以p1p0=(0.5+1+0.25) mol1.00 mol=74(或1.751),25 min内用NO2表示的该反应的平均反应速率
6、为v(NO2)=0.22 molL-1min-1;NO2和O2的浓度比始终保持不变,不能确定反应是否达到化学平衡状态,a项错误;该反应是气体体积增大的反应,容器中的压强不断地发生变化,当容器中压强不再变化,反应已达到化学平衡状态,b项正确;v正(NO2)=2v逆(N2O5)才表明达到化学平衡状态,c项错误;在恒容的条件下,该反应气体的密度始终保持不变,不能确定反应是否达到化学平衡状态,d项错误。(3)平衡时正逆反应速率相等,由正反应速率v正=k正p(NO2)p(CO),逆反应速率v逆=k逆p(NO)p(CO2),联立可得Kp=。(4)合成氨反应放热,温度越低氨气的百分含量越高,所以,曲线a对应
7、的温度是200 。按1 mol N2与3 mol H2反应,设N2反应的物质的量为xN2(g)+3H2(g)2NH3(g)反应前(mol)13 0反应(mol)x3x 2x平衡时(mol)1-x3-3x2x据题意M点时:=60%,x=,则氢气的转化率为100%=75%。(5)铵根离子水解使溶液显酸性,亚硫酸根离子水解使溶液显碱性,铵根离子水解得到氨水,亚硫酸根离子水解得到亚硫酸氢根离子,亚硫酸根离子是H2SO3的第二步电离,由于Kb(NH3H2O)Ka2,说明氨水比亚硫酸氢根离子的电离能力强,根据越弱越水解,铵根离子的水解程度小于亚硫酸根离子的水解程度,故溶液显碱性。(6)由图知,正极上N2转
8、化为NH3时需要结合氢离子,故负极上生成的H+应移向正极,X膜为质子交换膜或阳离子交换膜,N2在正极上得到电子后转化为NH3。答案:(1)2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)H=-746.5 kJ mol-1(2)74(或1.751)0.22 molL-1min-1b(3)(4)200 75%(5)显碱性,因为Kb(NH3H2O)Ka2(H2SO3),所以S水解程度大(或其他合理解释)(6)质子N2+6e-+6H+2NH32.(2020惠州模拟)氮的化合物在生产生活中广泛存在。键能/(kJmol-1)391243191431化学键N-HCl-ClN-ClH-Cl(1)氯胺(NH
9、2Cl)的电子式为_。可通过反应NH3(g)+Cl2(g)NH2Cl(g)+HCl(g)制备氯胺,已知部分化学键的键能如表所示,则上述反应的H=_。NH2Cl与水反应生成强氧化性的物质,可作长效缓释消毒剂,该反应的化学方程式为 。(2)用焦炭还原NO的反应为2NO(g)+C(s)N2(g)+CO2(g),向容积均为1 L的甲、乙、丙三个恒容恒温(反应温度分别为400 、400 、T )容器中分别加入足量的焦炭和一定量的NO,测得各容器中n(NO)随反应时间t的变化情况如下表所示:t/min04080120160n(NO)(甲容器,400 )/mol2.001.501.100.600.60n(N
10、O)(乙容器,400 )/mol1.000.800.650.530.45n(NO)(丙容器,T )/mol2.001.000.500.500.50该正反应为_(填“放热”或“吸热”)反应。乙容器在200 min达到平衡状态,则0200 min内用NO的浓度变化表示的平均反应速率v(NO)=_。(3)用焦炭还原NO2的反应为2NO2(g)+2C(s)N2(g)+2CO2(g),在恒温条件下,1 mol NO2和足量C发生该反应,测得平衡时NO2和CO2的物质的量浓度与平衡总压的关系如图所示:A、B两点的浓度平衡常数关系:Kc(A)_Kc(B)(填“”或“=”)。A、B、C三点中NO2的转化率最低
11、的是 (填“A”“B”或“C”)点。计算C点时该反应的压强平衡常数Kp(C)=_(Kp是用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压物质的量分数)。【解析】(1)氯胺(NH2Cl)为共价化合物,电子式为;反应热H=反应物的键能之和-生成物的键能之和=(3391+243)-(2391+191+431)=+12(kJmol-1);NH2Cl与水反应生成氨气和具有强氧化性的次氯酸,可作长效缓释消毒剂,反应的化学方程式为NH2Cl+H2ONH3+HClO;(2)根据数据,甲、丙容器中NO的起始量相同, T 反应先达到平衡,则T 400 ,达到平衡时,T NO的量小于400 时NO的量,说明温度升高,平衡正向
12、移动,该反应为吸热反应;根据2NO(g)+C(s)N2(g)+CO2(g)可知,该反应前后气体体积不变,相同温度下,甲与乙为等效平衡,故乙平衡时NO的物质的量为甲平衡时的一半,为0.3 mol,则0200 min内用NO的浓度变化表示的平均反应速率v(NO)=0.003 5 molL-1min-1;(3)A、B两点的温度相同,平衡常数只与温度有关;该反应是一个气体体积增大的反应,增大压强,平衡逆向移动,故A、B、C三点中NO2的转化率最低的是B点;设生成二氧化碳2x mol,由题意建立如下三段式:2NO2(g)+2C(s)N2(g)+2CO2(g)起始物质的量:1 0 0转化物质的量:2x x
13、 2x平衡物质的量:1-2x x 2xC点时NO2和CO2浓度相等,则1-2x=2x,解得:x=0.25,因C点时NO2和CO2浓度相等,则NO2和CO2的分压也相等,即Kp(NO2)=Kp(CO2),20=8 MPa,Kp(N2)=20=4 MPa, Kp(C)= =Kp(N2)=4 MPa;答案:(1)+12 kJmol-1NH2Cl+H2ONH3+HClO(2)吸热0.003 5 molL-1min-1(3) = B4 MPa3.(2019北京高考)氢能源是最具应用前景的能源之一,高纯氢的制备是目前的研究热点。(1)甲烷水蒸气催化重整是制高纯氢的方法之一。反应器中初始反应的生成物为H2和
14、CO2,其物质的量之比为41,甲烷和水蒸气反应的方程式是。已知反应器中还存在如下反应:.CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)H1.CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)H2.CH4(g)C(s)+2H2(g)H3为积炭反应,利用H1和H2计算H3时,还需要利用_反应的H。反应物投料比采用n(H2O)n(CH4)=41,大于初始反应的化学计量数之比,目的是_(选填字母序号)。a.促进CH4转化b.促进CO转化为CO2c.减少积炭生成用CaO可以去除CO2。H2体积分数和CaO消耗率随时间变化关系如下图所示。从t1时开始,H2体积分数显著降低,单位时间CaO消耗率_(填“升
15、高”“降低”或“不变”)。此时CaO消耗率约为35%,但已失效,结合化学方程式解释原因: 。(2)可利用太阳能光伏电池电解水制高纯氢,工作示意图如下。通过控制开关连接K1或K2,可交替得到H2和O2。制H2时,连接_。产生H2的电极反应式是 。改变开关连接方式,可得O2。结合和中电极3的电极反应式,说明电极3的作用: 。【解析】(1)由于生成物为H2和CO2,其物质的量之比为41,反应物是甲烷和水蒸气,因而反应方程式为CH4+2H2O4H2+CO2。-可得CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g),设为,用-可得C(s)+CO2(g)2CO(g),因此还需利用C(s)+CO2(g)2
16、CO(g)反应的焓变或计算可得CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g),设为,用-可得C(s)+2H2O(g)CO2(g)+2H2(g)。初始反应n(H2O)n(CH4)=41,说明加入的水蒸气过量,又反应器中反应都存在一定可逆性,根据反应知水蒸气浓度越大,甲烷的转化率越高,a正确;根据反应知水蒸气浓度越大,CO的转化率越高,b正确;和产生氢气,使得氢气浓度变大,抑制反应,积炭生成量减少,c正确。t1时CaO消耗率曲线斜率减小,因而单位时间内CaO的消耗率降低。(2)电极生成H2时,根据电极放电规律可知H+得到电子变为氢气,因而电极须连接负极,因而制取H2时,连接K1,该电池在碱
17、性溶液中,由H2O提供H+,电极反应式为2H2O+2e-H2+2OH-。制H2时,电极3发生反应:Ni(OH)2+OH-e-NiOOH+H2O。制O2时,上述电极反应逆向进行,使电极3得以循环使用。答案:(1)CH4+2H2O4H2+CO2C(s)+2H2O(g)CO2(g)+2H2(g)或C(s)+CO2(g)2CO(g)a、b、c 降低CaO+CO2CaCO3,CaCO3覆盖在CaO表面,减少了CO2与CaO的接触面积(2)K12H2O+2e-H2+2OH-制H2时,电极3发生反应:Ni(OH)2+OH-e-NiOOH+H2O。制O2时,上述电极反应逆向进行,使电极3得以循环使用4.(20
18、20唐山模拟)某小组同学探究物质的溶解度大小与沉淀转化方向之间的关系。已知:物质BaSO4BaSO3AgIAgCl溶解度/g(20 )2.410-41.410-33.010-71.510-4(1)探究BaCO3和BaSO4之间的转化,实验操作:实验说明BaCO3全部转化为BaSO4,依据的现象是加入盐酸后,_。实验中加入稀盐酸后发生反应的离子方程式是_。实验说明沉淀发生了部分转化,结合BaSO4的沉淀溶解平衡解释原因: 。(2)探究AgCl和AgI之间的转化,实验:实验:在试管中进行溶液间反应时,同学们无法观察到AgI转化为AgCl,于是又设计了如下实验(电压表读数:acb0)。装置步骤电压表
19、读数.如图连接装置并加入试剂,闭合Ka.向B中滴入AgNO3(aq),至沉淀完全b.再向B中投入一定量NaCl(s)c.重复,再向B中加入与等量NaCl(s)a注:其他条件不变时,参与原电池反应的氧化剂(或还原剂)的氧化性(或还原性)越强,原电池的电压越大;离子的氧化性(或还原性)强弱与其浓度有关。 实验证明了AgCl转化为AgI,甲溶液可以是_(填序号)。a. AgNO3溶液b. NaCl溶液c. KI溶液 实验的步骤中,B中石墨上的电极反应式是 。 结合信息,解释实验中ba的原因: 。 实验的现象能说明AgI转化为AgCl,理由是 。【解析】(1)因为BaCO3能溶于盐酸,放出CO2气体,
20、BaSO4不溶于盐酸,所以实验说明全部转化为BaSO4,依据的现象是加入盐酸后,沉淀不溶解或无明显现象; 实验是BaCl2中加入Na2SO4和Na2CO3产生BaSO4和BaCO3,再加入稀盐酸有少量气泡产生,沉淀部分溶解,是BaCO3和盐酸发生反应产生此现象,所以反应的离子方程式为BaCO3+ 2H+Ba2+ + CO2+ H2O; 由实验知A溶液为3滴0.1 molL-1BaCl2,B为2 mL 0.1 molL-1的Na2SO4溶液,根据Ba2+ SBaSO4,所以溶液中存在着BaSO4 (s)Ba2+(aq)+ S(aq),当加入浓度较高的Na2CO3溶液,C与Ba2+结合生成BaCO
21、3沉淀,使上述平衡向右移动。所以BaSO4沉淀也可以转化为BaCO3沉淀。(2)甲溶液可以是NaCl溶液,滴入少量的AgNO3溶液后产生白色沉淀,再滴入KI溶液有黄色沉淀产生。说明有AgCl转化为AgI,故答案为b; 实验的步骤中,B中为0.01 molL-1的KI溶液,A中为0.1 molL-1的AgNO3溶液,Ag+具有氧化性,作原电池的正极,I-具有还原性,作原电池的负极,所以B中石墨上的电极反应式是2I- - 2e-I2; 由于AgI的溶解度小于AgCl,B中加入AgNO3溶液后,产生了AgI沉淀,使B的溶液中c(I-)减小,I-还原性减弱,根据已知其他条件不变时,参与原电池反应的氧化
22、剂(或还原剂)的氧化性(或还原性)越强,原电池的电压越大,而离子的浓度越大,离子的氧化性(或还原性)强。 所以实验中bb,说明c(I-)的浓度增大,说明发生了AgI + Cl-AgCl + I-反应,平衡向右移动,c(I-)增大。答案:(1)沉淀不溶解或无明显现象 BaCO3+ 2H+Ba2+ + CO2+ H2OBaSO4在溶液中存在BaSO4(s)Ba2+(aq)+S (aq),当加入浓度较高的Na2CO3溶液,C与Ba2+结合生成BaCO3沉淀,使上述平衡向右移动(2)b 2I-2e-I2由于生成AgI沉淀使B的溶液中c(I-)减小,I-还原性减弱实验表明Cl-本身对该原电池电压无影响,
23、则cb说明加入Cl-使c(I-)增大,证明发生了AgI + Cl-AgCl + I-5.(2020唐山模拟)研究NOx、SO2等大气污染物的妥善处理在环境保护方面具有重要意义。(1)SO2的排放主要来自煤的燃烧,工业上常用氨水吸收法处理尾气中的SO2。已知吸收过程中相关反应的热化学方程式如下:SO2(g)+NH3H2O(aq)NH4HSO3(aq)H1=a kJmol-1;NH3H2O(aq)+ NH4HSO3(aq)(NH4)2SO3(aq)+H2O(l)H 2=b kJmol-1;2(NH4)2SO3(aq)+O2(g)2(NH4)2SO4(aq)H 3=c kJmol-1。则反应2SO2
24、(g)+4NH3H2O(aq)+O2(g)2(NH4)2SO4(aq)+2H2O(l)的H=kJmol-1。(2)以乙烯(C2H4)作为还原剂脱硝(NO),脱硝机理如图1,则总反应的化学方程式为_;脱硝率与温度、负载率(分子筛中催化剂的质量分数)的关系如图2,为达到最佳脱硝效果,应采用的条件是 。(3)T1温度时在容积为2 L的恒容密闭容器中发生反应:2NO(g)+O2(g)2NO2(g)H”“”或“=”)。(4)已知:N2(g)+O2(g)2NO(g)H=+181.5 kJmol-1 ,某科研小组尝试利用固体表面催化工艺进行NO的分解。若用和分别表示N2、NO、O2和固体催化剂,在固体催化剂
25、表面分解NO的过程如图所示。从吸附到解吸的过程中,能量状态最低的是 (填字母序号)。(5)利用电解法处理高温空气中稀薄的NO(O2浓度约为NO浓度的10倍),装置示意图如下,固体电解质可传导O2-。阴极的电极反应式为 。消除一定量的NO所消耗的电量远远大于理论计算量,可能的原因是(不考虑物理因素) 。【解析】(1)3个反应依次编号,根据盖斯定律,将2+2+可得2SO2(g)+4NH3H2O(aq)+O2(g)2(NH4)2SO4(aq)+2H2O(l)的H=(2a+2b+c) kJmol-1;(2)根据图1可以知道,在催化剂的作用下,C2H4与NO、O2反应最终生成N2、CO2、H2O,反应总
26、方程式为6NO+3O2+2C2H43N2+4CO2+4H2O;由图可知,b曲线的最高点处,脱硝率高,负载率低,温度适宜,适宜条件为350 、负载率3.0%;(3)根据v(正)=v(NO)消耗=2v(O2)消耗= k正c2(NO)c(O2),得出k正=v(NO)消耗/c2(NO)c(O2),根据v(逆)=v(NO2)消耗= k逆c2(NO2),得出k逆=v(NO2)消耗/c2(NO2),因为v(NO)消耗=v(NO2)消耗,所以k正/k逆= c2(NO2)/ c2(NO)c(O2)=K,表格中初始物质的量:n(NO)=1 mol,n(O2)=0.6 mol,体积为2 L,则列出三段式如下:2NO
27、(g)+O2(g)2NO2(g)起(molL-1)0.5 0.30转(molL-1)0.4 0.20.4平(molL-1)0.1 0.10.4K= c2(NO2)/c2(NO)c(O2)= (0.4 molL-1)2/(0.1 molL-1)2(0.1 molL-1)=160 Lmol-1;若将容器的温度改变为T2时其k正=k逆,则K=1160,因反应:2NO(g)+O2(g)2NO2(g)HT1;(4)AB是NO断键转化为氮原子和氧原子,BC是氮原子与氮原子结合转化为氮气,氧原子与氧原子结合转化为氧气,断键吸热,成键放热,故能量最低的状态是C处;(5)阴极是NO得到电子生成O2-和N2,其电
28、极反应式为2NO +4e-N2+ 2O2-;因O2浓度约为NO浓度的十倍,且电解装置下电极板上存在O2,容易在阴极发生副反应:O2+4e-2O2-,导致耗能远高于理论值。答案:(1) 2a+2b+c(2)6NO+3O2+2C2H43N2+4CO2+4H2O 350 左右、负载率3.0%(3) 160 (4) C(5) 2NO+4e-N2+2O2- 阴极发生副反应O2+4e-2O2-6.(2020武汉模拟)乙炔可用于照明、焊接及切割金属,也是制备乙醛、醋酸、苯、合成橡胶、合成纤维等的基本原料。甲烷催化裂解是工业上制备乙炔的方法之一。回答下列问题:(1)已知:CH4(g)+2O2(g)CO2(g)
29、+2H2O(l)H1=-890 kJmol-1C2H2(g)+O2(g)2CO2(g)+H2O(l)H2=-1 300 kJmol-12H2(g)+O2(g)2H2O(l)H3=-572 kJmol-1则2CH4(g)C2H2(g)+3H2(g)H=_kJmol-1。(2)某科研小组尝试利用固体表面催化工艺进行CH4的裂解。若用和分别表示CH4、C2H2、H2和固体催化剂,在固体催化剂表面CH4的裂解过程如图所示。从吸附到解吸的过程中,能量状态最低的是_(填标号),其理由是 。在恒容密闭容器中充入a mol甲烷,测得单位时间内在固体催化剂表面CH4的转化率(CH4)与温度(T0 )的关系如图1
30、所示,T0 后CH4的转化率突减的原因可能是_。(3)甲烷分解体系中几种气体的平衡分压(p/Pa)与温度(T/)的关系如图2所示。T1 时,向V L恒容密闭容器中充入0.12 mol CH4,只发生反应2CH4(g)C2H4(g)+2H2(g),达到平衡时,测得p(C2H4)=p( CH4)。CH4的平衡转化率为_。在上述平衡状态某一时刻,改变温度至T2 ,CH4以0.01 molL-1s-1的平均速率增多,则T1_T2(填“”“=”或“T2;此反应的平衡常数表达式,将气体的平衡浓度换为平衡分压,T3 时,化学反应2CH4(g)C2H2(g)+3H2(g)的气体分压为p(CH4)=103、p(H2)=104、p(C2H2)=10-1.3,压强平衡常数Kp=104.7(Pa2)。答案:(1)+378(2)A甲烷的裂解为吸热反应,甲烷分子活化需要吸收能量 温度过高,催化剂活性降低 (3)66.7%104.7 关闭Word文档返回原板块
