1、特训十七化学原理综合题填空题1.大气中PM2.5、NOx、SO2、CO2、CH4等含量是衡量空气质量优劣的重要指标，对其研究和综合治理具有重要意义。(1)将PM2.5样本用蒸馏水处理制成待测试样。测得该试样所含水溶性无机离子的化学组分及其平均浓度如下表：离子KNaNHSONOCl浓度/molL1410661062105410531052105根据表中数据计算PM2.5试样的pH_。(2)NOx是汽车尾气的主要污染物之一。汽车发动机工作时会引发N2和O2反应，其能量变化示意图1如下：图1则N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)的热化学反应方程式为_；用碱液吸收氮的氧化物是目前研究的课题，将NO
2、、NO2通入石灰乳中可制备重要的工业原料Ca(NO2)2。该工艺需控制NO和NO2物质的量之比接近11。若n(NO2)n(NO)11，则会导致_；若n(NO2)n(NO)”“”或“”)K2。(2)肼(N2H4)是一种火箭燃料。已知：N2(g)2O2(g)=2NO2(g)H67.7 kJmol1N2H4(g)O2(g)=N2(g)2H2O(g)H534.0 kJmol1NO2(g)=1/2N2O4(g)H28.0 kJmol1反应2N2H4(g)N2O4(g)=3N2(g)4H2O(g)的H_ kJmol1。氨气与次氯酸钠溶液反应生成肼的离子方程式为_。(3)电解硝酸工业的尾气NO可制备NH4N
3、O3，其工作原理如右图。阴极的电极反应式为_。将电解生成的HNO3全部转化为NH4NO3，则通入的NH3与实际参加反应的NO的物质的量之比至少为_。(4)饮用水消毒时，氯胺(NH2Cl等)在酸性条件下具有良好的效果，其原因是_。解析(1)由图可知随温度升高，NH3的物质的量分数减小，所以为放热反应。注意提高氨气的产率，即单位时间内的效率。b项，使用催化剂可以提高速率，即单位时间内的产品多，正确；c、d项均使平衡向正反应方向移动，提高原料转化率，正确。两点温度相同，平衡常数不变。(2)目标反应可由反应22 获得，计算反应热。NH3中N显3价，N2H4中N显2价，NH3作还原剂，ClO作氧化剂被还
4、原为Cl，配平。(3)阴极发生反应：NONH ，溶液呈酸性，根据电子守恒配平。阴极反应为：NO5e6H=NHH2O，阳极反应为：NO3e2H2O=NO4H，总反应为：8NO10H7H2O=3NH5NO，可知8 mol NO反应，生成3 mol NH 、5 mol NO，差2 mol NH ，至少要通2 mol NH3。(4)NH2Cl能用于水解消毒，说明其水解生成HClO，可知NH2Cl中氯显1价，N显3价，水解生成NH3和HClO，加酸和NH3反应，使平衡正向移动，提高c(HClO)，效果加强。答案(1)bcd(2)1 079.72NH3ClO=ClN2H4H2O(3)NO5e6H=NHH2
5、O14(4)氯胺与水反应存在平衡：NH2ClH2ONH3HClO，酸性条件下平衡右移使次氯酸浓度变大4.氢能是一种极具发展潜力的清洁能源，硫碘循环制氢主要的热化学方程式为：.SO2(g)2H2O(l)I2(g)=H2SO4 (l)2HI(g)H35.9 kJ/mol.2H2SO4(l)=2SO2(g)O2(g)2H2O(l)H470 kJ/mol.2HI(g)=H2(g)I2(g)H14.9 kJ/mol(1)反应2H2(g)O2(g)=2H2O(l)的H_ molL1。(2)反应在液相中发生称为bensun反应，向水中加入1 mol SO2和3 mol I2，在不同温度下恰好完全反应生成的n
6、(SO)和n(I)的变化见图甲。I中x_。温度达到120 时，该反应不发生的原因是_。(3)反应是在图乙中进行，其中的高分子膜只允许产物通过，高分子膜能使反应程度_(填“增大”、“减小”或“不变”)，在该装置中为了进一步增大平衡时HI的分解率；不考虑温度的影响，还可以采取的措施为_。(4)图丙是一种制备H2的方法，装置中的MEA为允许质子通过的电解质膜。写出阳极电极的反应式：_。电解产生的氢气可以用镁铝合金(Mg17Al12)来储存，合金吸氢后得到仅含一种金属的氢化物(其中氢的质量分数为0.077)和一种金属单质，该反应的化学方程式为_。解析(1)目标反应可由22获得，计算反应热。(2)由图可
7、知3 mol I2转化为2 mol I，由原子守恒x3。温度达到120 ，此时水为气态，I2也为气态，气态条件下三者不反应。(3)高分子膜相当于分离出产物，提高反应的转化率。提高HI的分解率，促使平衡正向移动，温度不考虑，压强不影响，所以考虑分离产物。(4)金属氢化物可能为MgH2或AlH3，两者氢的质量分数为0.077、0.01，所以产物为MgH2和Al。答案(1)571.6(2)3此温度下碘单质、水、二氧化硫均为气态，气相中不发生反应(3)增大向装置中通入氮气(或其它“惰性”气体)吹出产物(4)CH3OHH2O6e=CO26HMg17Al1217H2=17MgH212Al5.大气污染越来越
8、成为人们关注的问题，烟气中的NOx必须脱除(即脱硝)后才能排放。(1)已知：CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H890.3 kJmol1N2(g)O2(g)=2NO(g)H180 kJmol1CH4可用于脱硝，其热化学方程式为：CH4(g)4NO(g)=CO2(g)2N2(g)2H2O(l)，H_。(2)C2H4也可用于烟气脱硝。为研究温度、催化剂中Cu2负载量对其NO去除率的影响，控制其他条件一定，实验结果如图1所示。为达到最高的NO去除率，应选择的反应温度和Cu2负载量分别是_。(3)臭氧也可用于烟气脱硝。O3氧化NO 结合水洗可产生HNO3和O2，该反应的化学方程式为_
9、。一种臭氧发生装置原理如图2所示。阳极(惰性电极)的电极反应式为_。(4)图3是一种用NH3脱除烟气中NO的原理。该脱硝原理中，NO最终转化为_(填化学式)和H2O。当消耗2 mol NH3和0.5 mol O2时，除去的NO在标准状况下的体积为_。(5)NO直接催化分解(生成N2与O2)也是一种脱硝途径。在不同条件下，NO的分解产物不同。在高压下，NO在40 下分解生成两种化合物，体系中各组分物质的量随时间变化曲线如图4所示。写出Y和Z的化学式：_。解析(1)根据盖斯定律，按“2”可得所求反应H。(2)从图中可知，在350 左右，Cu2负载量为3%时，NO的去除率最高。(3)将O3可以拆成O
10、2O，与NO反应时，可看成是O氧化NO，与H2O结合生成HNO3和O2，根据O原子的价降低，与N原子的价升高，配平反应。阳极为阴离子放电，则为6OH6e=O33H2O，也可将两边各加6个H，可得反应式为3H2O6e=O36H。(4)根据箭头指向知，NH3和O2为反应物，N2和H2O为生成物，其余为中间产物。NH3转化成N2，NO生成N2，O2生成H2O，根据得失电子守恒有，2340.52n(NO)，得n(NO)2 mol。(5)从坐标图知，3 mol NO反应生成等物质的量的Y和Z，根据原子守恒分析知，Y与Z的化学式之和为3个N和3个O，则应为N2O和NO2。答案(1)1 250.3 kJmo
11、l1(2)350 左右、3%(3)3O32NOH2O=2HNO33O23H2O6e=O36H(4)N244.8 L(5)N2O、NO26.锰元素广泛分布在自然界中，其单质和化合物在工农业生产中有着重要的应用。(1)金属锰可用铝热法制得。已知Al的燃烧热为c kJmol1，其余相关热化学方程式为：3MnO2(s)=Mn3O4(s)O2(g)H1a kJmol13Mn3O4(s)8Al(s)=9Mn(s)4Al2O3(s)H2b kJmol1则3MnO2(s)4Al(s)=3Mn(s)2Al2O3(s)H_ kJmol1(用含a、b、c的代数式表示)。(2)MnCO3广泛用作锰盐原料。通过图1装置
12、焙烧MnCO3可以制取MnO2，反应方程式为：2MnCO3(s)O2(g) 2MnO2(s)2CO2(g)。2MnCO3(s)O2(g) 2MnO2(s)2CO2(g)的化学平衡常数表达式K_。用真空抽气泵不断抽气的目的除保证反应持续进行外，还有_。(3)MnO2常用作催化剂。MnO2催化降解甲醛的反应机理如图2所示，图中X表示的粒子是_，该反应的总反应方程式为_。(4)MnSO4是重要微量元素肥料。用惰性电极电解MnSO4溶液可以制得更好活性的MnO2，电解时总反应的离子方程式为：_，电解过程中阴极附近的pH_(选填“增大”、“减小”或“不变”)。答案(1)abc(2)使平衡正向移动，提高M
13、nCO3的转化率(3)HCOHCHOO2CO2H2O(4)Mn22H2OMnO2H22H增大7.近几年来关于氮污染的治理倍受关注。(1)三效催化剂是最为常见的汽车尾气催化剂，能同时实现汽车尾气中的CO、CxHy、NOx三种成分的净化，其催化剂表面物质转化的关系如图甲所示，化合物X可借助傅里叶红外光谱图(如图乙所示)确定。在图示的转化中，被还原的元素是_，X的化学式为_。SCR技术可使NOx与NH3直接反应，实现无害转化。当NO与NO2的物质的量之比为41时，写出发生反应的化学方程式：_。(2)加入过量次氯酸钠可使废水中NH完全转化为N2，而本身被还原为NaCl。写出上述反应的离子方程式：_。若
14、处理废水产生了0.448 L N2(标准状况下)，则需消耗浓度为0.5 molL1的次氯酸钠溶液的体积为_ mL。(3)某工业废水中含有毒性较大的CN，可用电解法将其转变为N2，装置如右图所示。气体甲是_(写化学式)，电解池中生成N2的电极反应式为_。解析(1)根据箭头所示，氮元素和氧元素化合价降低，被还原；化合物X可借助傅里叶红外光谱图确定，说明X中存在NO，再根据图甲可知，X中存在Ba2。NOx与NH3直接反应生成N2和H2O，根据电子得失守恒和原子个数守恒写出化学方程式。(2)ClO与NH反应生成N2和Cl，根据电子得失守恒和电荷守恒写出离子方程式。由离子方程式可得出关系式3ClON2，
15、n(N2)0.02 mol，则n(ClO)0.06 mol，V(ClO)0.12 L120 mL。(3)左端为CNN2，氮元素被氧化，则左端为阳极，电极反应式为2CN12OH10e=2CON26H2O；右端为阴极，阴极为溶液中的阳离子发生放电，则气体甲为氢气。答案(1)N、OBa(NO3)28NH38NO2NO2=9N212H2O(2)2NH3ClO=N23Cl2H3H2O120(3)H22CN12OH10e=2CON26H2O8.利用氨水吸收烟气中的二氧化硫，其相关反应的主要热化学方程式如下：SO2(g)NH3H2O(aq)=NH4HSO3 (aq)H1a kJmol1NH3H2O (aq)
16、NH4HSO3 (aq)=(NH4)2SO3 (aq)H2O(l)H2b kJmol12(NH4)2SO3 (aq)O2(g)=2(NH4)2SO4 (aq)H3c kJmol1(1)反应2SO2(g)NH3H2O(aq)O2(g)=2(NH4)2SO4(aq)2H2O(l)的H_ kJmol1。(2)空气氧化(NH4)2SO3的速率随温度的变化如图所示，当温度超过60 时，(NH4)2SO3氧化速率下降的原因可能是_。(3)以磷石膏废渣和碳酸铵为原料制备硫酸铵，不仅解决了环境问题，还使硫资源获得二次利用。反应的离子方程式为CaSO4(s)CO(aq) SO(aq)CaCO3(s)，该反应的平
17、衡常数K_。已知Ksp(CaCO3)2.9109，Ksp(CaSO4)9.1106 (4)(NH4)2SO4在工农业生产中有多种用途。将黄铜精矿(主要成分Cu2S)与硫酸铵混合后在空气中进行焙烧，可转化为硫酸铜同时产生氨气。该反应的化学方程式为_。研究硫酸铵的分解机理有利于对磷石膏的开发。在500 下硫酸铵分解过程中得到4种产物，其含氮物质随时间变化关系如图甲所示。写出该条件下硫酸铵分解的化学方程式，并用单线桥标出电子转移的方向及数目：_。(NH4)2SO4是工业制备K2SO4的重要原料。根据图乙中相关物质的溶解度曲线，简述工业上制备K2SO4晶体的设计思路：_。解析(1)运用盖斯定律，按“2
18、2”可得所求反应的焓变。(2)温度过高，会导致(NH4)2SO3分解，其浓度下降，则反应速率变慢；同时温度过高，O2在水溶液中的溶解量小，也会导致(NH4)2SO3的氧化速率减小。(3)K3 138。(4)Cu2S中Cu为1价，S为2价，在空气中焙烧，则有O2参加反应，根据得失电子守恒，由Cu和S的化合价升高，O的化合价降低，可确定Cu2S前配2，O2前配5，根据Cu守恒，确定CuSO4前配4，根据S守恒，确定(NH4)2SO4前配2，根据N守恒，确定NH3前配4，最后根据H、O守恒，确定H2O前配2。从图中知，(NH4)2SO4分解有NH3和N2生成，N由3价至0价，化合价升高，所以必有元素
19、化合价降低，则应为S从6价降至4价，对应为SO2气体，根据H元素知，500 时有H2O气生成，由S和N的化合价升降总值配平反应。单线桥是反应物中化合价升高的元素指向化合价降低的元素，即由N指向S，N的化合价变化为23e6e。用(NH4)2SO4和KCl发生反应可生成溶解度较小的K2SO4，方程式为：(NH4)2SO42KCl=K2SO42NH4Cl，用两种浓溶液混合，生成K2SO4后，再冷却结晶，过滤出K2SO4，再洗涤。答案(1)2a2bc(2)温度过高(NH4)2SO3会分解(或水解)，浓度减小(或温度升高氧气在溶液中溶解度降低)(3)3 138(4)2Cu2S2(NH4)2SO45O24CuSO44NH32H2O配制较高温度(80 100 )下的硫酸铵、氯化钾饱和混合溶液，冷却结晶，过滤、洗涤