2022高考化學二輪復習 專題跟蹤檢測 化學反應原理綜合題
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1、2022高考化學二輪復習 專題跟蹤檢測 化學反應原理綜合題 1.隨著國家環(huán)保部系列環(huán)保新規(guī)的出臺,各地環(huán)保部門整治環(huán)保的工作也在緊鑼密鼓地進行,其中汽車尾氣和燃煤尾氣是造成空氣污染的重要原因之一,因此治理汽車尾氣和燃煤尾氣污染成為重中之重。回答下列問題: (1)煤燃燒產(chǎn)生的煙氣中含有氮的氧化物,用CH4催化還原NOx可消除氮氧化物的污染。 已知:①CH4(g)+2NO2(g)===N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-867.0 kJ·mol-1; ②N2(g)+2O2(g)===2NO2(g) ΔH=+67.8 kJ·mol-1; ③適量的N2和O2完全反應,每生成標準
2、狀況下5.6 L NO時,則吸收22.5 kJ的熱量。 則CH4催化還原NO的熱化學方程式為______________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)在汽車排氣系統(tǒng)中安裝三元催化轉(zhuǎn)化器,可發(fā)生反應:2NO(g)+2CO(g) 2CO2(g)+N2(g)。在某密閉容器中通入等量的CO和NO,發(fā)生上述反應時,c(CO)隨溫度(T)和時間(t)的變化曲線如圖所示。 ①據(jù)此判斷該反應的正反應為________(填“放熱”或
3、“吸熱”)反應。 ②溫度為T2時,19 s反應達到平衡,則0~19 s內(nèi)N2的平均反應速率v(N2)=________mol·L-1·s-1。 ③溫度為T1時,該可逆反應的平衡常數(shù)K=________。 (3)SNCR-SCR脫硝技術是一種新型的除去煙氣中氮氧化物的脫硝技術,一般采用氨氣或尿素作還原劑,其基本流程如圖: ①SNCR-SCR脫硝技術中用NH3作還原劑還原NO的主要反應為4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)4N2(g)+6H2O(g) ΔH<0,則用尿素[CO(NH2)2]作還原劑還原NO2的化學方程式為__________________________。 ②體
4、系溫度直接影響SNCR技術的脫硝效率,如圖所示。 SNCR技術脫硝的最佳溫度為________,SNCR與SCR技術相比,SCR技術的反應溫度不能太高,其原因是________________________________;當體系溫度高于1 000 ℃時,SNCR脫硝效率明顯降低,其可能的原因是________________________________________。 解析:(1)由已知信息③可寫出熱化學方程式:N2(g)+O2(g)===2NO(g) ΔH=+180.0 kJ·mol-1,將該熱化學方程式與已知信息①、②中的熱化學方程式依次編號為a、b、c,根據(jù)蓋斯定律,由
5、b-a×2+c可得:CH4(g)+4NO(g)===2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-1 159.2 kJ·mol-1。(2)①由題圖可知T1>T2,而T1平衡時CO濃度較高,說明溫度升高,平衡逆向移動,故正反應為放熱反應。②v(N2)=v(CO)=× mol·L-1·s-1=0.05 mol·L-1·s-1。③溫度為T1時,根據(jù)三段式法,則有: 2NO(g)+2CO(g) 2CO2(g)+N2(g) 起始(mol·L-1) 2.0 2.0 0 0 轉(zhuǎn)化(mol·L-1) 1.6 1.6 1.6 0.8 平衡(mol·L-1) 0.4
6、 0.4 1.6 0.8 故T1時,該可逆反應的平衡常數(shù)K==80。(3)①CO(NH2)2作還原劑,還原NO2生成N2、CO2、H2O,故反應的化學方程式為4CO(NH2)2+6NO24CO2+7N2+8H2O。②由題圖可知925 ℃左右時脫硝效率最高。SCR技術中使用了催化劑,若溫度太高,則催化劑活性降低或喪失。脫硝反應的主反應是放熱反應,故溫度過高時,脫硝主要反應的平衡逆向移動,導致脫硝效率降低。 答案:(1)CH4(g)+4NO(g)===2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-1 159.2 kJ·mol-1 (2)①放熱 ②0.05?、?0 (3)①4CO
7、(NH2)2+6NO24CO2+7N2+8H2O?、?25 ℃左右 溫度太高,會降低催化劑活性 溫度過高,脫硝主要反應的平衡逆向移動 2.(1)硼酸(H3BO3)能電離,它在水中能結合水電離出的OH-形成B(OH),寫出硼酸的電離方程式:_______________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)向500 mL 0.2 mol·L-1硼酸溶液中加入2 g氫氧化鈉固體,充
8、分反應后,溶液呈堿性,反應的離子方程式為________________________。溶液中各微粒(水除外)濃度由大到小的順序為____________________________。溶液中=________(用含硼酸的電離常數(shù)K和水的離子積常數(shù)Kw的代數(shù)式表示)。 (3)在一定條件下,H3BO3+3CH3OHB(OCH3)3+3H2O,H3BO3的轉(zhuǎn)化率隨時間變化的曲線如圖所示。升高溫度,正反應速率________(填“大于”“小于”或“等于”,下同)逆反應速率;反應物的總能量________生成物的總能量。 (4)已知:H2O(l)===H2O(g) ΔH=+44 kJ·mo
9、l-1,標準狀況下11.2 L B2H6氣體在足量的氧氣中燃燒,生成三氧化二硼固體和水蒸氣,放出1 016.5 kJ的熱量,寫出表示B2H6氣體燃燒熱的熱化學方程式:________________________________。 (5)硼酸通過一定的反應可生成NaBH4,NaBH4是一種強還原劑,用NaBH4和過氧化氫可以設計成一種堿性燃料電池,放電時,1 mol NaBH4釋放8 mol e-。寫出原電池負極的電極反應式:________________________。 解析:(1)依題意知硼酸的電離類似于鹽的水解,可寫出硼酸的電離方程式。(2)硼酸是弱酸,在離子方程式中寫化學式;
10、據(jù)計算得出硼酸過量,反應后溶液中含有等物質(zhì)的量的H3BO3和NaB(OH)4,溶液呈堿性,說明B(OH) 的水解程度大于H3BO3的電離程度,可得到微粒濃度的大小關系。(3)據(jù)圖像分析得出升高溫度,H3BO3的轉(zhuǎn)化率增大,更有利于平衡正向移動,正反應為吸熱反應。(4)燃燒熱為101 kPa時1 mol純物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物所放出的熱量,根據(jù)蓋斯定律,可寫出該熱化學方程式。(5)負極發(fā)生氧化反應,在堿性電池中有大量的OH-,利用得失電子守恒即可寫出電極反應式。 答案:(1)H3BO3+H2OB(OH)+H+ (2)H3BO3+OH-===B(OH) c(H3BO3)>c(Na+)>c
11、[B(OH)]>c(OH-)>c(H+) (3)大于 小于 (4)B2H6(g)+3O2(g)===B2O3(s)+3H2O(l) ΔH=-2 165 kJ·mol-1 (5)BH+8OH--8e-===B(OH)+4H2O 3.(2018·重慶模擬)氮的化合物在生產(chǎn)和生活中廣泛存在。請回答下列有關問題: (1)氯胺(NH2Cl)是一種長效緩釋消毒劑,可通過反應NH3(g)+Cl2(g)===NH2Cl(g)+HCl(g) ΔH=+12 kJ·mol-1來制取。 化學鍵 N—H Cl—Cl N—Cl H—Cl 鍵能/(kJ·mol-1) 391 243 a 43
12、1 已知部分化學鍵的鍵能如表所示(假定不同物質(zhì)中同種化學鍵的鍵能一樣),則a=________。 (2)2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的反應歷程分兩步: Ⅰ.2NO(g)N2O2(g)(快) va正=ka正c2(NO),va逆=ka逆c(N2O2),ΔH1<0 Ⅱ.N2O2(g)+O2(g)2NO2(g)(慢) vb正=kb正c(N2O2)·c(O2),vb逆=kb逆c2(NO2),ΔH2<0 ①一定溫度下,反應2NO(g)+O2(g)2NO2(g)達到平衡狀態(tài),其平衡常數(shù)K=________(用ka正、ka逆、kb正、kb逆表示)。 ②100 kPa時,密閉容器中發(fā)生
13、反應2NO(g)+O2(g)2NO2(g),NO的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度的關系曲線如圖所示。圖中A、B、C三點表示不同溫度、壓強下達到平衡時NO的轉(zhuǎn)化率,則________點對應的壓強最大,原因是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ _______________________________________________________
14、_________________ ________________________________________________________________________。 ③反應2NO(g)+O2(g)2NO2(g)在密閉恒容絕熱容器中進行,若氧氣中混有氮氣,容器中還發(fā)生了反應:N2(g)+O2(g)2NO(g) ΔH=+180 kJ·mol-1,則此反應對NO的轉(zhuǎn)化率的影響是________(填“增大”“減小”或“無法判斷”)。 ④某溫度下,反應2NO(g)+O2(g)2NO2(g)中,在保證O2濃度不變的情況下,增大容器的容積,平衡將________(填“正反應方向”
15、“逆反應方向”或“不”)移動。判斷的依據(jù)是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)工業(yè)上可通過電解NO制備NH4NO3,其工作原理如圖所示。 ①該裝置的陽極是________(填“電極a”或“電極b”)。 ②電解過程總反應的化學方程式為__________________。 解析:(1)焓變等于反應物鍵能之和與生成物鍵能之和
16、的差值,則3×391 kJ·mol-1+243 kJ·mol-1-431 kJ·mol-1-2×391 kJ·mol-1-a kJ·mol-1=+12 kJ·mol-1,解得a=191。(2)①根據(jù)蓋斯定律 Ⅰ+Ⅱ 即得到反應2NO(g)+O2(g)2NO2(g),因此達到平衡狀態(tài)時,va正=va逆、vb正=vb逆,則va正·vb正=va逆·vb逆,即ka正c2(NO)×kb正c(N2O2)·c(O2)=ka逆c(N2O2)×kb逆·c2(NO2),則K=。②由于正反應是一個氣體分子數(shù)減小的反應,增大壓強,平衡向正反應方向移動,NO的轉(zhuǎn)化率增大,而A、B兩點NO的轉(zhuǎn)化率都低于100 kPa時的
17、轉(zhuǎn)化率,故A、B兩點的壓強都低于100 kPa,C點NO的轉(zhuǎn)化率高于100 kPa時的轉(zhuǎn)化率,故C點的壓強大于100 kPa,因此C點壓強最大。③反應2NO(g)+O2(g)2NO2(g)在密閉恒容絕熱容器中進行,若氧氣中混有氮氣,容器中還發(fā)生了反應:N2(g)+O2(g)2NO(g) ΔH=+180 kJ·mol-1,該反應是吸熱反應,導致溫度降低,但同時氧氣的濃度降低,NO的濃度增大,因此無法判斷NO的轉(zhuǎn)化率變化。④某溫度下,反應2NO(g)+O2(g)2NO2(g)中,在保證O2濃度不變的情況下,增大容器的體積,NO和NO2的濃度瞬間變小,且減小的程度一樣,因此濃度商等于該溫度下的平衡常
18、數(shù),則平衡不移動。(3)①該裝置中a電極區(qū)NO得到電子轉(zhuǎn)化為NH,a電極是陰極,所以b電極是陽極。②陽極是NO失去電子轉(zhuǎn)化為NO,所以電解過程總反應的化學方程式為8NO+7H2O3NH4NO3+2HNO3。 答案:(1)191 (2)①?、贑 由于該反應正反應是一個氣體分子數(shù)減小的反應,A、B兩點NO的轉(zhuǎn)化率都低于100 kPa時的轉(zhuǎn)化率,故A、B兩點的壓強都低于100 kPa,C點NO的轉(zhuǎn)化率高于100 kPa時的轉(zhuǎn)化率,故C點的壓強大于100 kPa?、蹮o法判斷?、懿弧”WCc(O2)不變的情況下,增大容器容積,c(NO2)與c(NO)同等倍數(shù)減小,其濃度商等于平衡常數(shù),所以平衡不移動 (
19、3)①電極b?、?NO+7H2O3NH4NO3+2HNO3 4.氯化鈷用作吸濕劑和空氣濕度指示劑,其原理如下: 回答下列問題: (1)已知CoCl2+xH2OCoCl2·xH2O,現(xiàn)有65 g無水CoCl2,吸水后變成CoCl2·xH2O 119 g。水合物中x=________;該變化過程屬于__________(填“物理變化”或“化學變化”)。 (2)德國科學家發(fā)明了添加氯化鈷的變色水泥,據(jù)此推測雨天變色水泥呈粉紅色的原因是________________________________________________________________________ ____
20、____________________________________________________________________。 (3)為了防止粉紅色的CoCl2·6H2O脫水,“干燥”時宜采用的方法是__________________________________。(任寫兩種) (4)CoCl2溶于濃鹽酸中能形成[CoCl4]2-,該溶液中存在平衡:[Co(H2O)6]2+(粉紅色)+4Cl- [CoCl4]2-(藍色)+6H2O。T1 ℃時,將0.025 mol CoCl2·6H2O溶于50 mL 12 mol·L-1濃鹽酸中,再加水稀釋至100 mL。溶液中c(Cl-)
21、與溫度(T)的關系如圖所示。 ①T1 ℃時,取10 mL上述溶液稀釋至100 mL,稀釋后的溶液中c(Cl-)________(填“>”“=”或“<”)0.6 mol·L-1。 ②由圖可知,上述反應的ΔH________(填“>”“=”或“<”)0。 ③根據(jù)A點數(shù)據(jù),T1 ℃時上述反應的平衡常數(shù)為________。 (5)將鎘(Cd)浸在氯化鈷(CoCl2)溶液中,發(fā)生反應的離子方程式為Co2+(aq)+Cd(s)===Co(s)+Cd2+(aq),若將該反應設計為如圖所示的原電池,則該電池中鹽橋中的陽離子向________移動,甲池中盛放的是________溶液。 解析:(1)根據(jù)
22、題意知,吸收的水的質(zhì)量為54 g,其物質(zhì)的量為3 mol,65 g無水CoCl2的物質(zhì)的量為0.5 mol,則=,故x=6;無水CoCl2呈藍色,吸水后變?yōu)榉奂t色的CoCl2·6H2O,該變化過程有新物質(zhì)生成,屬于化學變化。(3)為了防止CoCl2·6H2O脫水,“干燥”時宜采用減壓烘干或常溫下晾干或常溫下鼓風吹干等方法。(4)①T1 ℃時,取10 mL上述溶液稀釋至100 mL,加水稀釋時平衡向逆反應方向移動,故稀釋后的溶液中c(Cl-)>0.6 mol·L-1。②由題圖可知,升高溫度Cl-濃度降低,則升高溫度平衡向正反應方向移動,所以該反應的ΔH>0。③根據(jù)三段式法,A點平衡時有:
23、 [Co(H2O)6]2++4Cl-[CoCl4]2-+6H2O 起始/(mol·L-1) 0.25 6.5 0 轉(zhuǎn)化/(mol·L-1) 0.125 0.5 0.125 平衡/(mol·L-1) 0.125 6 0.125 因此T1 ℃時該反應的平衡常數(shù)為≈7.72×10-4。(5)原電池中陽離子向正極(乙池)移動;甲池中Cd失電子生成Cd2+,乙池中Co2+得電子生成Co,所以甲池中盛放的是CdCl2溶液,乙池中盛放的是CoCl2溶液。 答案:(1)6 化學變化 (2)雨天時溫度相對較低
24、,濕度大,平衡向左移動,主要為CoCl2·6H2O,故呈粉紅色 (3)減壓烘干、常溫下晾干、常溫下鼓風吹干等(任寫兩種,合理即可) (4)①> ②>?、?.72×10-4 (5)正極(乙池) CdCl2 5.(2018·寧德模擬)高鐵酸鈉(Na2FeO4)是一種新型、高效的水處理劑,與水反應的化學方程式為4Na2FeO4+10H2O===4Fe(OH)3+3O2↑+8NaOH。電解制備Na2FeO4裝置示意圖如圖所示。 (1)a是電源的________(填“正”或“負”)極。電解時,石墨電極附近溶液的堿性________(填“增強”“減弱”或“不變”)。 (2)鐵電極的反應式為__
25、_______________________________________________。 (3)維持一定的電流強度和電解溫度,NaOH起始濃度對Na2FeO4濃度影響如圖(電解液體積相同的情況下進行實驗)。 ①電解3.0 h內(nèi),隨NaOH起始濃度增大,Na2FeO4濃度變化趨勢是________(填“增大”“不變”或“減小”)。 ②當NaOH起始濃度為16 mol·L-1,1.0~2.0 h內(nèi)生成Na2FeO4的速率是________mol·L-1·h-1。 ③A點與B點相比,n[Fe(OH)3]:A________B(填“>”“=”或“<”)。 (4)提純電解所得Na2
26、FeO4,采用重結晶、過濾、洗滌、低溫烘干的方法,則洗滌劑最好選用________(填標號)溶液和異丙醇。 A.Fe(NO3)3 B.NH4Cl C.CH3COONa (5)次氯酸鈉氧化法也可以制得Na2FeO4。 已知:2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=a kJ·mol-1 NaCl(aq)+H2O(l)===NaClO(aq)+H2(g) ΔH=b kJ·mol-1 4Na2FeO4(aq)+10H2O(l)===4Fe(OH)3(s)+3O2(g)+8NaOH(aq) ΔH=c kJ·mol-1 反應2Fe(OH)3(s)+3NaClO(aq)+4Na
27、OH(aq)===2Na2FeO4(aq)+3NaCl(aq)+5H2O(l)的ΔH=_______kJ·mol-1。 解析:(1)應該用鐵作陽極電解氫氧化鈉制備高鐵酸鈉,電解時鐵失去電子發(fā)生氧化反應結合OH-生成FeO和H2O,電極反應式為Fe+8OH--6e-===FeO+4H2O;因此a是電源的負極,b為電源的正極;電解時,石墨電極為陰極,陰極發(fā)生還原反應,電極反應式為2H2O+2e-===H2↑+2OH-,石墨電極附近溶液的堿性增強。(2)根據(jù)上述分析,鐵電極的反應式為Fe+8OH--6e-===FeO+4H2O。(3)①根據(jù)圖像,電解3.0 h內(nèi),隨NaOH起始濃度增大,Na2Fe
28、O4濃度逐漸增大。②根據(jù)圖像,當NaOH起始濃度為16 mol·L-1時,1.0~2.0 h內(nèi)生成Na2FeO4的速率為=8 mol·L-1·h-1。③根據(jù)圖像,A點與B點相比,Na2FeO4濃度:A>B,根據(jù)鐵原子守恒,n[Fe(OH)3]:A
29、aOH(aq)===2Na2FeO4(aq)+3NaCl(aq)+5H2O(l) ΔH=kJ·mol-1。 答案:(1)負 增強 (2)Fe+8OH--6e-===FeO+4H2O (3)①增大?、? ③< (4)C (5)-a-3b-c 6.目前,處理煙氣中SO2常采用兩種方法:液吸法和還原法。 Ⅰ.堿液吸收法 25 ℃時,Kb(NH3·H2O)=1.8×10-5;H2SO3:Ka1=1.5×10-2,Ka2=1.0×10-7;Ksp(CaSO4)=7.1×10-5。 第1步:用過量的濃氨水吸收SO2,并在空氣中氧化; 第2步:加入石灰水,發(fā)生反應Ca2++2OH-+2NH
30、+SOCaSO4↓+2NH3·H2O K。 (1)25 ℃時,0.1 mol·L-1(NH4)2SO3溶液的pH________(填“>”“<”或“=”)7。 (2)計算第2步中反應的K=__________________。 Ⅱ.水煤氣還原法 已知:①2CO(g)+SO2(g)S(l)+2CO2(g) ΔH1=-37.0 kJ·mol-1; ②2H2(g)+SO2(g)S(l)+2H2O(g) ΔH2=+45.4 kJ·mol-1; ③CO的燃燒熱ΔH3=-283 kJ·mol-1。 (3)表示液態(tài)硫(S)的燃燒熱的熱化學方程式為________________________
31、_________ ________________________________________________________________________。 (4)反應②中,正反應活化能E1________(填“>”“<”或“=”)ΔH2。 (5)在一定壓強下,發(fā)生反應①。平衡時SO2的轉(zhuǎn)化率α(SO2)與投料比的比值、溫度T的關系如圖所示。比較平衡時CO的轉(zhuǎn)化率α(CO):N________(填“>”“<”或“=”,下同)M。逆反應速率:N________P。 (6)某溫度下,向10 L恒容密閉容器中充入2 mol H2、2 mol CO和2 mol SO2發(fā)生反應①、②,
32、第5 min時達到平衡,測得混合氣體中CO2、H2O(g)的物質(zhì)的量分別為1.6 mol、1.8 mol。 ①該溫度下,反應②的平衡常數(shù)K為_________________。 ②其他條件不變,在第7 min時縮小容器體積,α(SO2)________(填“增大”“減小”或“不變”)。 解析:(1)由題給信息知,Kb(NH3·H2O)大于Ka2(H2SO3),所以SO的水解程度大于NH的水解程度,則25 ℃時,0.1 mol·L-1(NH4)2SO3溶液呈堿性。 (2)K==≈4.3×1013。(3)由已知信息③可得CO(g)+O2(g)===CO2(g) ΔH3=-283 kJ·mo
33、l-1,根據(jù)蓋斯定律,由③×2-①得:S(l)+O2(g)===SO2(g) ΔH=(-283 kJ·mol-1)×2+37.0 kJ·mol-1=-529 kJ·mol-1。(4)設E2為逆反應的活化能,則E1-E2=ΔH2>0,所以E1>ΔH2。(5)比較M、N兩點CO的轉(zhuǎn)化率,選擇P點為參照點,比較M點和P點對應的CO的轉(zhuǎn)化率:溫度相同,y1大于y2,投入較多CO來增大SO2轉(zhuǎn)化率,則CO的轉(zhuǎn)化率降低,故M點對應的CO轉(zhuǎn)化率小于P點;比較N點和P點對應的CO轉(zhuǎn)化率:投料比的比值相同,P點溫度高于N點,反應①的正反應是放熱反應,升高溫度,平衡向左移動,故P點對應的CO轉(zhuǎn)化率小于N點。故CO
34、的平衡轉(zhuǎn)化率:N>P>M。N點和P點的投料比的比值相同,升高溫度,正、逆反應速率均增大,故N點逆反應速率小于P點。(6)①設參與反應①、②的SO2的起始物質(zhì)的量濃度分別為a mol·L-1、b mol·L-1,達到平衡時,轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量濃度分別為x mol·L-1、y mol·L-1,利用三段式法計算: 2CO(g)+SO2(g)S(l)+2CO2(g) 起始/(mol·L-1) 0.2 a 0 轉(zhuǎn)化/(mol·L-1) 2x x 2x 平衡/(mol·L-1) 0.2-2x
35、 a-x 2x 2H2(g)+SO2(g)S(l)+2H2O(g) 起始/(mol·L-1) 0.2 b 0 轉(zhuǎn)化/(mol·L-1) 2y y 2y 平衡/(mol·L-1) 0.2-2y b-y 2y 依題意知,2x=0.16,解得x=0.08,2y=0.18,解得y=0.09,平衡時c(SO2)=0.2 mol·L-1-0.17 mol·L-1=0.03 mol·L-1,c(H2)=0.02 mol·L-1,c(H2O)=0.
36、18 mol·L-1,則反應②的K===2 700。②縮小容器體積相當于增大壓強,反應①、②都是氣體分子數(shù)減小的反應,增大壓強,平衡向正反應方向移動,SO2的平衡轉(zhuǎn)化率增大。 答案:(1)> (2)4.3×1013 (3)S(l)+O2(g)===SO2(g) ΔH=-529 kJ·mol-1 (4)> (5)> < (6)①2 700 ②增大 7.燃煤產(chǎn)生的煙氣中含有較多的CO2、CO、SO2等影響環(huán)境的氣體。如何綜合利用這些氣體一直是科研單位研究的熱點。 (1)已知: 2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g) ΔH1 CO(g)+H2O(g)CO2(g
37、)+H2(g) ΔH2 2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH3 用ΔH2、ΔH3表示ΔH1,ΔH1=____________。 (2)針對CO2與H2反應轉(zhuǎn)化為二甲醚(g)和H2O(g),研究發(fā)現(xiàn),該反應中CO2的平衡轉(zhuǎn)化率隨反應溫度、投料比[n(H2)/n(CO2)]的變化曲線如圖: ①ΔH1________(填“>”或“<”)0。 ②若其他條件不變,僅僅增大壓強,則逆反應速率會________(填“增大”“減小”或“不變”,下同),平衡常數(shù)K會________。 ③在其他條件不變時,請在圖中畫出平衡時CH3OCH3的體積分數(shù)隨投料比[n(H2)
38、/n(CO2)]變化的曲線圖。 (3)研究發(fā)現(xiàn),催化劑可以促使煙氣CO、SO2轉(zhuǎn)化為CO2、S。反應原理為2CO(g)+SO2(g) 2CO2(g)+S(l) ΔH=-270 kJ·mol-1。 ①其他條件相同,研究發(fā)現(xiàn),分別選取Fe2O3、NiO、Cr2O3作上述反應的催化劑時,SO2的轉(zhuǎn)化率隨反應溫度的變化如圖,研究得出,應該選擇Fe2O3作催化劑,主要原因可能是________________________________________________________________________。 ②若在2 L恒容密閉容器中,將3 mol CO、1 mol SO2混
39、合,在一定條件下引發(fā)反應,當SO2的平衡轉(zhuǎn)化率為40%時,此時K=________。 ③向反應容器中再分別通入下列氣體,可以使SO2轉(zhuǎn)化率增大的是________(填標號)。 A.CO B.SO2 C.N2 D.H2S E.CO2 解析:(1)根據(jù)蓋斯定律,得出ΔH1=ΔH3-2ΔH2。(2)①由題圖可知,當投料比一定時,溫度越高,CO2的平衡轉(zhuǎn)化率越低,所以升溫,平衡左移,正反應為放熱反應。②其他條件不變,增大壓強,正、逆反應速率均增大;平衡常數(shù)只與溫度有關,不隨其他條件的變化而變化。③當反應物按系數(shù)之比投料時,CH3OCH3的體積分數(shù)最大。(3)①根據(jù)題圖,可以得出Fe
40、2O3作催化劑時,在相對較低的溫度下可獲得較高的SO2轉(zhuǎn)化率,從而節(jié)約能源。②利用三段式法進行計算: 2CO(g)+SO2(g) 2CO2(g)+S(l) 初始/mol 3 1 0 轉(zhuǎn)化/mol 0.8 0.4 0.8 平衡/mol 2.2 0.6 0.8 K=≈0.44。 ③增加CO的量,可以使SO2的轉(zhuǎn)化率增大,A項符合題意;若增加SO2的量,平衡向正反應方向移動,但是SO2的轉(zhuǎn)化率會降低,B項不符合題意;通入N2,不影響平衡移動,C項不符
41、合題意;通入H2S,H2S會與SO2反應,平衡逆向移動,SO2的轉(zhuǎn)化率會降低,D項不符合題意;通入CO2,平衡逆向移動,SO2的轉(zhuǎn)化率會降低,E項不符合題意。 答案:(1)ΔH3-2ΔH2 (2)①< ②增大 不變 ③ (3)①Fe2O3作催化劑時,在相對較低的溫度下可獲得較高的SO2轉(zhuǎn)化率,從而節(jié)約能源?、?.44 ③A 8.鋅元素是重要的金屬元素,鋅及其化合物在生活、生產(chǎn)中有廣泛應用,回答下列問題: (1)ZnO和Al2O3的化學性質(zhì)相似,寫出ZnO和NaOH溶液反應的離子方程式:__________________________。 (2)閃鋅礦(主要成分為ZnS)、軟錳
42、礦(主要成分為MnO2)與硫酸共熱時可以析出單質(zhì)硫,該反應的化學方程式為_________________________________________________。 (3)火法煉鋅時在鼓風爐中加熱到1 100~1 300 ℃,發(fā)生反應Ⅰ:ZnO(s)+CO(g) Zn(g)+CO2(g)ΔH=+198 kJ·mol-1。 ①該反應的平衡常數(shù)表達式K=________。 ②溫度為T1時,反應Ⅰ的平衡常數(shù)為K1,則同溫下反應Ⅱ:ZnO(s)+CO(g)Zn(g)+CO2(g)的平衡常數(shù)K2=________(用K1表示)。 ③某溫度時反應Ⅰ的平衡常數(shù)K=1.0,起始時在容積固定的密
43、閉鼓風爐中通入0.11 mol·L-1 CO(ZnO足量),達到平衡時,CO的濃度為________。 (4)粗銅電解精煉的廢電解液中常含有Zn2+、Pb2+,向廢電解液中加入Na2S溶液,當有PbS和ZnS沉淀時,=____。[已知:Ksp(PbS)=3.4×10-28,Ksp(ZnS)=1.6×10-24] (5)利用電化學還原CO2制取ZnC2O4的示意圖如圖所示,電解液不參與反應。則Pb電極的電極反應為_______________________________,當通入標準狀況下11.2 L CO2時,轉(zhuǎn)移電子數(shù)為________。 解析:(1)由Al2O3與NaOH溶液的
44、反應可以類推ZnO與NaOH溶液的反應,離子方程式為ZnO+2OH-===ZnO+H2O。(2)題給反應中析出單質(zhì)硫,說明ZnS被氧化為S,則MnO2被還原為Mn2+,根據(jù)得失電子守恒、原子守恒配平化學方程式。(3)①反應Ⅰ的平衡常數(shù)表達式K=。②反應Ⅱ的平衡常數(shù)K2==。③設平衡建立過程中CO的轉(zhuǎn)化濃度為x mol·L-1,則平衡時CO的濃度為(0.11-x) mol·L-1,Zn(g)、CO2的濃度均為x mol·L-1,則=1.0,解得x=0.1,則平衡時CO的濃度為(0.11-0.1)mol·L-1=0.01 mol·L-1。(4)===×104。(5)電解法制備ZnC2O4,CO2在陰極上發(fā)生還原反應轉(zhuǎn)化為C2O,電極反應式為2CO2+2e-===C2O。根據(jù)2CO2+2e-===C2O可知通入標準狀況下11.2 L CO2時,轉(zhuǎn)移0.5 mol電子。 答案:(1)ZnO+2OH-===ZnO+H2O (2)MnO2+ZnS+2H2SO4MnSO4+ZnSO4+S↓+2H2O (3)①?、? ③0.01 mol·L-1 (4)×104 (5)2CO2+2e-===C2O 0.5NA(或3.01×1023)
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