1、循环练(四)1(2019全国卷)固体界面上强酸的吸附和离解是多相化学在环境、催化、材料科学等领域研究的重要课题。下图为少量HCl气体分子在253 K冰表面吸附和溶解过程的示意图，下列叙述错误的是()A冰表面第一层中，HCl以分子形式存在B冰表面第二层中，H浓度为5103 molL1(设冰的密度为0.9 gcm3)C冰表面第三层中，冰的氢键网络结构保持不变D冰表面各层之间，均存在可逆反应HClHCl答案D解析由图示可知，第一层中，HCl以分子形式存在，A正确；第二层中，已知ClH2O1041，HCl=HCl，H和Cl的物质的量是相同的，设H2O的物质的量为1 mol，则n(H)104 mol，V
2、(H2O)20 cm30.02 L，故c(H)5103 molL1，B正确；第三层中，只有H2O分子存在，所以冰的氢键网络结构保持不变，C正确；由A项、C项分析可知，第一层和第三层中的物质均以分子形式存在，故均不存在可逆反应HClHCl，D错误。2(2019江苏高考)氢气与氧气生成水的反应是氢能源应用的重要途径。下列有关说法正确的是()A一定温度下，反应2H2(g)O2(g)=2H2O(g)能自发进行，该反应的H0B氢氧燃料电池的负极反应为O22H2O4e=4OHC常温常压下，氢氧燃料电池放电过程中消耗11.2 L H2，转移电子的数目为6.021023D反应2H2(g)O2(g)=2H2O(
3、g)的H可通过下式估算：H反应中形成新共价键的键能之和反应中断裂旧共价键的键能之和答案A解析2H2(g)O2(g)=2H2O(g)，反应前后气体分子数减少，S0，根据化学反应自发性的判据HTS0知，该反应的H0，A正确；氢氧燃料电池的负极为H2失电子发生氧化反应，正极为O2得电子发生还原反应，B错误；常温常压下，气体摩尔体积数值未知，无法计算11.2 L H2的物质的量，故无法确定电子转移数目，C错误；H反应物的键能之和生成物的键能之和，D错误。3(2019山东师大附中高三模拟)中国政府承诺，到2020年，单位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%50%。减少CO2排放是一项重要课题。(1)
4、以CO2为原料抽取碳(C)的太阳能工艺如图所示。过程1中每生成1 mol FeO转移电子数为_。过程2中发生反应的化学方程式为_。(2)碳酸二甲酯(CH3OCOOCH3，简称DMC)是一种应用前景广泛的新材料，用甲醇、CO、CO2在常压、70120 和催化剂条件下合成DMC。已知：CO的燃烧热为H1283.0 kJmol1H2O(l)=H2O(g)H244.0 kJmol12CH3OH(g)CO2(g)CH3OCOOCH3(g)H2O(g)H315.5 kJmol1则2CH3OH(g)CO(g)O2(g)CH3OCOOCH3(g)H2O(l)H_。(3)在密闭容器中按n(CH3OH)n(CO2
5、)21投料直接合成DMC，一定条件下，平衡时CO2的转化率如图所示，则：v(A)、v(B)、v(C)由快到慢的顺序为_；K(A)、K(B)、K(C)由大到小的顺序为_；下列能说明在此条件下反应达到平衡状态的是_。A2v正(CH3OH)v逆(CO2)BCH3OH与CO2的物质的量之比保持不变C恒容条件，容器内气体的密度保持不变D各组分的物质的量分数保持不变(4)CO2经催化加氢可以生成低碳烃，主要有以下两个竞争反应：反应：CO2(g)4H2(g)CH4(g)2H2O(g)反应：2CO2(g)6H2(g)C2H4(g)4H2O(g)为分析催化剂对反应的选择性，在1 L密闭容器中充入1 mol CO
6、2和2 mol H2，测得有关物质的物质的量随温度变化如图所示。该催化剂在较低温度时主要选择_(填“反应”或“反应”)。用惰性电极电解强酸性的二氧化碳水溶液可得到乙烯，其原理如图所示。b电极上的电极反应式为_。答案(1)NA6FeOCO2C2Fe3O4(2)342.5 kJmol1(3)v(C)v(B)v(A)K(A)K(B)K(C)D(4)反应2CO212H12e=C2H44H2O解析(1)反应2Fe3O46FeOO2中O元素化合价由2价升高到0价，由方程式可知，2 mol Fe3O4参加反应，生成1 mol氧气，转移4 mol电子，则每生成1 mol FeO转移电子数为NA。由示意图可知，
7、过程2中CO2和FeO反应生成Fe3O4和C，反应的方程式为6FeOCO22Fe3O4C。(2)根据CO的燃烧热有CO(g)O2(g)=CO2(g)H1283.0 kJmol1，H2O(l)=H2O(g)H244.0 kJmol1，2CH3OH(g)CO2(g)CH3OCOOCH3(g)H2O(g)H315.5 kJmol1，根据盖斯定律，所要求的方程式为上述三个方程式即可得到，则HH1H2H3342.5 kJmol1。(3)根据图像可知，温度越高速率越快，C点对应温度最高，所以v(C)最快；通过反应2CH3OH(g)CO2(g)CH3OCOOCH3(g)H2O(g)可知，该反应是一个体积减小
8、的可逆反应，在同一温度下，反应由AB，二氧化碳的转化率增大，增大压强，平衡右移，因此p1”“”“7.7%.(1)逆反应(2)aCH3OCH33H2O12e=2CO212H23解析.(1)根据H2(g)的燃烧热为285.8 kJmol1，则其热化学方程式为：H2(g)O2(g)=H2O(l)H285.8 kJmol1；CH2=CH2(g)的燃烧热为1411.0 kJmol1，其热化学方程式为：C2H4(g)3O2(g)=2H2O(l)2CO2(g)H1411.0 kJmol1；H2O(g)=H2O(l)H44 kJmol1；利用盖斯定律将64可得：6H2(g)2CO2(g)CH2=CH2(g)4
9、H2O(g)H127.8 kJmol1。(2)化学反应速率随温度的升高而加快，如题图所示，催化剂的催化效率随温度升高先增大后降低，所以从催化剂的反应活性和温度对速率、平衡的综合影响的角度考虑，最好选择250 ；升高温度，二氧化碳的平衡转化率减小，则升温平衡逆向移动，所以M点化学平衡常数大于N点；在2 L密闭容器中分别充入6 mol H2和2 mol CO2，由图可知250 时，M点的二氧化碳转化率为50%，由方程式可得 6H2(g)2CO2(g)CH2=CH2(g)4H2O(g) 3 1 0 0 1.5 0.5 0.25 1 1.5 0.5 0.25 1产物CH2=CH2的体积分数100%7.
10、7%。.(1)分析表格可知，当CO2起始物质的量为1.25 mol时，温度越低，CO2的转化率越大，说明降低温度平衡向正反应方向移动，故升高温度平衡向逆反应方向移动；由CO2起始物质的量为1.25 mol时，温度越高，CO2的转化率越小，说明正反应是放热反应，故结合表格可知w33；由于CO2(g)、H2(g)按物质的量13反应，H2(g)物质的量为2.5 mol，CO2的物质的量(b)越大，CO2的转化率越小，则y3332wy。(2)根据图知交换膜是质子交换膜，则电解质溶液呈酸性，根据电子流动方向和氢离子移动方向可知，电极a为负极、电极b为正极，负极上二甲醚失去电子发生氧化反应生成二氧化碳，负
11、极反应式为CH3OCH33H2O12e=2CO212H；根据电子守恒，可以建立关系式4Al12eCH3OCH3，由此可得，若制得金属铝54 g，理论上消耗甲醇23 g。5(2019青岛市高三模拟)氮及其化合物在工农业生产中有重要应用。请回答下列问题。(1)研究发现在常压下把氢气和氮气分别通入一个加热到570 的电解池(如图)中，氢气和氮气合成了氨，而且转化率高达78%。装置中所用的电解质(图中灰色部分)能传导H，则阴极反应为_。(2)氨可以制备亚硝酸(HNO2)、连二次硝酸(H2N2O2)等多种化工产品。已知：25 时，亚硝酸(HNO2)和连二次硝酸(H2N2O2)的电离常数数值如下表所示：化
12、学式HNO2H2N2O2电离常数数值Ka5.0104Ka16.2108，Ka22.91012pH相等的NaNO2溶液和NaHN2O2溶液中：c(NO)_c(HN2O)(填“”“2.01011(3)c(Na)c(N2O)c(OH)c(HN2O)c(H)(4)B解析(1)氢气和氮气在酸性条件下合成氨，氮气在阴极得到电子生成氨气，阴极的电极反应式为：N26H6e=2NH3。(2)酸的电离常数越大，酸性越强，即亚硝酸(HNO2)和连二次硝酸(H2N2O2)的酸性强弱：HNO2H2N2O2，所以HN2O的水解程度大，浓度相同的NaNO2溶液和NaHN2O2溶液中，c(HN2O)小，pH大，故pH相等的N
13、aNO2溶液和NaHN2O2溶液中：c(NO)c(HN2O)。水解平衡常数Kb，所以25 时，NaNO2溶液中存在水解平衡，其水解平衡常数Kb2.01011。(3)NaOH和H2N2O2恰好完全反应生成正盐Na2N2O2，主要离子为Na和N2O，N2O是二元弱酸根离子，分步水解，溶液呈碱性，由于水的电离平衡使c(OH)c(HN2O)，所以Na2N2O2溶液中离子浓度的大小顺序为c(Na)c(N2O)c(OH)c(HN2O)c(H)。(4)Ksp只与温度有关，温度不变则Ksp不变，所以曲线上各点的溶液满足关系式c(Ag)c(SCN)Ksp(AgSCN)，故A正确；溶度积常数只随温度改变而改变，改
14、变滴定反应液浓度，不改变溶度积常数，所以相同实验条件下，若改为0.0600 molL1 SCN，则所需AgNO3 溶液体积就变为30 mL，故B错误；到达滴定终点时曲线斜率突变，图中c点为滴定终点，此处lg c(SCN)6，则c(Ag)c(SCN)106 mol/L，所以根据曲线数据计算可知Ksp(AgSCN)1012，Ksp(AgSCN)的数量级为1012，故C正确；因为Ksp(AgI)Ksp(AgSCN)，反应到达滴定终点时c(I)c(SCN)，所以终点由c向b移动，故D正确。6(2019内蒙古赤峰二中高三月考)氮和碳的化合物与人类生产、生活密切相关。(1)已知：N2(g)O2(g)=2N
15、O(g)H180.5 kJmol12H2(g)O2(g)=2H2O(g)H483.6 kJmol1则反应2H2(g)2NO(g)=2H2O(g)N2(g)H_。(2)在压强为0.1 MPa条件下，将CO和H2的混合气体在催化剂作用下转化为甲醇的反应为CO(g)2H2(g)CH3OH(g)H0下列能说明该反应达到平衡状态的是()a混合气体的密度不再变化bCO和H2的物质的量之比不再变化cv(CO)v(CH3OH)dCO在混合气中的质量分数保持不变T1 时，在一个体积为5 L的恒压容器中充入1 mol CO、2 mol H2，经过5 min达到平衡，CO的转化率为0.75，则T1 时，CO(g)2
16、H2(g)CH3OH(g)的平衡常数K_。在T1 时，在体积为5 L的恒容容器中充入一定量的H2和CO，反应达到平衡时CH3OH的体积分数与的关系如图所示。温度不变，当2.5时，达到平衡状态，CH3OH的体积分数可能是图像中的_点。(3)用催化转化装置净化汽车尾气，装置中涉及的反应之一为：2NO(g)2CO(g)N2(g)2CO2(g)探究上述反应中NO的平衡转化率与压强、温度的关系，得到如图1所示的曲线。催化装置比较适合的温度和压强是_。测试某型号汽车在冷启动(冷启动指发动机水温低的情况下启动)时催化装置内CO和NO百分含量随时间变化曲线如图2所示。则前10 s内，CO和NO百分含量没明显变
17、化的原因是_。(4)如图所示的装置能吸收和转化NO2和SO2。阳极区的电极反应为_。阴极排出的溶液中含S2O，能将NO2气体转化为无污染气体，同时SO可在阴极区再生。写出该反应的离子方程式：_。(S2O在酸性条件下不能大量存在)答案(1)664.1 kJmol1(2)ad75F(3)400 K,1 MPa尚未达到催化剂工作温度或尚未达到反应所需的温度(4)SO22e2H2O=SO4H4S2O2NO28OH=8SON24H2O解析(1)将已知中的两个热化学方程式编号，按顺序为和，依据盖斯定律可知得：2H2(g)2NO(g)=2H2O(g)N2(g)H(483.6 kJmol1)180.5 kJm
18、ol1664.1 kJmol1。(2)根据题意，反应的条件为恒温恒压，混合气体的总质量为恒量，混合气体的体积为变量，则混合气体的密度为变量，混合气体的密度不再变化，能说明反应达到平衡状态，a正确；CO与H2起始的物质的量之比未知，若按系数比投料，CO与H2的物质的量之比为恒量12，故CO与H2的物质的量之比不再变化，不能说明反应达到平衡状态，b错误；未标明v正和v逆，不能说明反应达到平衡状态，c错误；CO在混合气中的质量分数保持不变，能说明反应达到平衡状态，d正确，故选ad。根据“三段式”CO(g)2H2(g)CH3OH(g)起始量(mol) 1 2 0变化量(mol) 0.75 1.5 0.
19、75平衡量(mol) 0.25 0.5 0.75根据同温同压下，气体的体积之比等于气体的物质的量之比得：，V平衡2.5 L，则T1 时的化学平衡常数K75。恒温恒容条件下，当2时，达到平衡状态时，CH3OH的体积分数最高，故当2.5时，达到平衡状态时，CH3OH的体积分数可能是图像中的F点。(3)由图1可知，等压条件下，温度越低，NO的转化率越高，因此温度选400 K，相同温度下，NO的转化率随着压强的增大变化不大，所以选用较为经济的1 MPa。(4)依据图示可知，二氧化硫在阳极区域被氧化为硫酸根离子，即阳极区发生反应SO22e2H2O=SO4H。阴极排出的S2O，能将NO2气体转化为无污染气
20、体，此气体为N2，同时生成SO，由于酸性条件下S2O不能大量存在，因此该反应要在碱性环境中进行，根据得失电子守恒、电荷守恒及原子守恒可知，该反应的离子方程式为：4S2O2NO28OH=8SON24H2O。7(2019山东济南高三期末)长征三号甲运载火箭(CZ3A)与“嫦娥工程”“太空摆渡车”“北斗卫星”“风云卫星”等中国航天大事件紧密相连。它是大型三级液体推进剂火箭，一子级和二子级均使用偏二甲肼(UDMH)四氧化二氮(NTO)推进剂，反应产物绿色无污染。回答下列问题：(1)已知(CH3)2NNH2(l)4O2(g)=2CO2(g)4H2O(g)N2(g)Ha kJ/molN2(g)O2(g)=
21、2NO(g)Hb kJ/mol2NO(g)O2(g)=N2O4(l)Hc kJ/mol 则UDMHNTO推进剂反应的热化学方程式为_。(2)偏二甲肼易溶于水，其一水合物的电离方式与一水合氨(Kb1.7105)相似，但电离常数更小，偏二甲肼一水合物的电离方程式为_，向偏二甲肼溶液中加入等物质的量的醋酸(Ka1.7105)，充分反应后溶液呈_(填“酸性”“碱性”或“中性”)。碱性偏二甲肼空气燃料电池的电解质溶液是20%30%的KOH溶液，电池工作时正极的电极反应式为_。(3)N2O4是NO2的二聚产物，NO、NO2等氮氧化物是主要的大气污染物，氮氧化物与悬浮在大气中的微粒相互作用时，涉及如下反应：
22、 ()2NO2(g)NaCl(s)NaNO3(s)ClNO(g)H10K1()2NO(g)Cl2(g)2ClNO(g)H2”“解析(1) (CH3)2NNH2(l)4O2(g)=2CO2(g)4H2O(g)N2(g)Ha kJ/mol；N2(g)O2(g)=2NO(g)Hb kJ/mol；2NO(g)O2(g)=N2O4(l)Hc kJ/mol22，整理可得：(CH3)2NNH2(l)2N2O4(l)=2CO2(g)4H2O(g)3N2(g)H(a2b2c) kJ/mol。(2)偏二甲肼一水合物的电离方式与一水合氨(Kb1.7105)相似，但电离常数更小，模拟NH3H2O的电离，可得偏二甲肼一
23、水合物的电离方程式为： (CH3)2NNH2H2O(CH3)2NNHOH；由于一水合氨与醋酸电离程度相近，而偏二甲肼一水合物比一水合氨难电离，所以向偏二甲肼溶液中加入等物质的量的醋酸(Ka1.7105)，得到的CH3COO、(CH3)2NNH都会发生水解反应，但是(CH3)2NNH水解程度更大，根据谁弱谁水解，谁强显谁性的盐的水解规律可知，充分反应后溶液呈酸性；碱性偏二甲肼空气燃料电池的电解质溶液是20%30%的KOH溶液，电池工作时正极上氧气获得电子，变为OH，该电极反应式为O22H2O4e=4OH。(3)在容器的容积恒定不变时，气体的压强比等于气体的物质的量的比，在反应2NO(g)Cl2(
24、g)2ClNO(g)中，假设反应过程中c(Cl2)变化了x，根据题意，用三段式法计算 2NO(g)Cl2(g)2ClNO(g)c(始) mol/L 0.1 0.1 0c(变) mol/L 2x x 2xc(平) mol/L 0.12x 0.1x 2x0.9，解得x0.02，所以v(ClNO)0.008 mol/(Lmin)；NO的平衡转化率1100%40%；由于该反应的正反应是气体体积减小的反应，若其他条件保持不变，使反应()在初始容积为2 L的恒压密闭容器中进行，相当于这个反应在恒容下达到平衡后缩小容器的容积，增大压强，化学平衡正向移动，因此达到平衡后NO的平衡转化率增大，即21。8(201
25、9长春外国语学校高三期末考试)研究碳、氮及其化合物的转化对于环境的改善有重大意义。(1)氧化还原法消除NOx的转化如下：NONO2N2已知：NO(g)O3(g)=NO2(g)O2(g)H200.9 kJmol12NO(g)O2(g)=2NO2(g)H116.2 kJmol1则反应的热化学方程式为_。(2)有人设想将CO按下列反应除去：2CO(g)=2C(s)O2(g)H0，请你分析该设想能否实现？_(填“能”或“否”)，依据是_。(3)一定条件下，CO可与粉末状的氢氧化钠作用生成甲酸钠。已知常温时，甲酸的电离平衡常数Ka1.70104。甲酸钠的水溶液呈碱性，请用离子方程式表示其原因_。向20
26、mL 0.1 molL1的甲酸钠溶液中滴加10 mL 0.1 molL1的盐酸，混合液呈_(填“酸”或“碱”)性，溶液中离子浓度从大到小的顺序为_。(4)活性炭也可用于处理汽车尾气中的NO。在2 L恒容密闭容器中加入0.1000 mol NO和2.030 mol固体活性炭，生成A、B两种气体，在不同温度下测得平衡体系中各物质的物质的量如表所示：温度固体活性炭/molNO/molA/molB/mol200 2.0000.0400 0.03000.0300335 2.005 0.0500 0.0250 0.0250该反应的正反应为_(填“吸热”或“放热”)反应。200 时，平衡后向恒容容器中再充入
27、0.1 mol NO，再次平衡后，NO的百分含量将_(填“增大”“减小”或“不变”)。计算反应在335 时的平衡常数为_。答案(1)3NO(g)O3(g)=3NO2(g)H317.1 kJmol1(2)否该反应是焓增、熵减的反应，GHTS0(3)HCOOH2OHCOOHOH酸c(Na)c(HCOO)c(Cl)c(H)c(OH)(4)放热不变0.25解析(1)NO(g)O3(g)=NO2(g)O2(g)H200.9 kJmol12NO(g)O2(g)=2NO2(g)H116.2 kJmol1，根据盖斯定律，目标反应等于，所以反应的热化学方程式为3NO(g)O3(g)=3NO2(g)H317.1
28、kJmol1。(3)甲酸钠为强碱弱酸盐，HCOO水解使溶液显碱性HCOOH2OHCOOHOH。20 mL 0.1 molL1的甲酸钠溶液与10 mL 0.1 molL1的盐酸反应得到等浓度等体积甲酸、甲酸钠和氯化钠混合液，由甲酸的电离常数结合水的离子积可知，甲酸电离程度大于甲酸钠水解程度，故溶液显酸性，离子浓度大小顺序为c(Na)c(HCOO)c(Cl)c(H)c(OH)。(4)温度升高，NO含量变大，平衡逆向移动，所以正反应是放热反应。由200 时，各物质的量关系可知，反应方程式为C2NOAB，两边气体的计量数相等，而平衡后向恒容容器中再充入0.1 mol NO，相当于增大压强，平衡不移动，所以NO的百分含量将不变。平衡常数等于平衡时生成物的浓度幂之积比上反应物的浓度幂之积，所以K0.25。