2019年高考化学一轮课时达标习题 第8章 水溶液中的离子平衡（6）（含解析）.doc

第8章水溶液中的离子平衡（6）1．二氧化碳的回收利用是环保领域研究的热点课题1)在太阳能的作用下，以CO2为原料制取炭黑的流程如图所示其总反应的化学方程式为__CO2C＋O2__2)CO2经过催化加氢合成低碳烯烃其合成乙烯的反应为2CO2(g)＋6H2(g)CH2===CH2(g)＋4H2O(g)　ΔH几种物质的能量(在标准状况下，规定单质的能量为0，测得其他物质生成时所放出或吸收的热量)如表所示：物质H2(g)CO2(g)CH2===CH2(g)H2O(g)能量/(kJ·mol－1)0－39452－242则ΔH＝__－128 kJ·mol－1__3)在2 L恒容密闭容器中充入2 mol CO2和n mol H2，在一定条件下发生(2)中的反应，CO2的转化率与温度、投料比[X＝]的关系如图所示①X1__>__X2(填“>”“<”或“＝”，下同)，平衡常数KA__>__KB②若B点的投料比为3，且从反应开始到B点需要10 min，则v(H2)＝__0.225 mol·(L·min)－1__4)以稀硫酸为电解质溶液，利用太阳能将CO2转化为低碳烯烃，工作原理如图：①b电极的名称是__正极__。

②产生丙烯的电极反应式为__3CO2＋18H＋＋18e－=== CH3CH===CH2＋6H2O__解析 (1)由图示可知CO2在FeO的催化下分解生成C和O22)ΔH＝＋52 kJ/mol＋4×(－242 kJ/mol)－2×(－394 kJ/mol)＝－128 kJ/mol3)①其他条件相同时，投料比越大，H2的转化率越低、CO2的转化率越高，所以X1>X2；由(2)可知，正反应为放热反应，且TAKB；②v(H2)＝3v(CO2)＝3×＝0.225 mol/(L·min)4)①与a电极相连的电极上CO2得到电子发生还原反应生成乙烯、丙烯等，所以该电极是电解池的阴极，与电源的负极相连，即a极是负极，b极是正极；②丙烯是由CO2在酸性条件下得电子发生还原反应得到的2．氮的氧化物(如NO2、N2O4、N2O5等)应用很广，在一定条件下可以相互转化1)N2O5可通过电解或臭氧氧化N2O4的方法制备电解装置如图甲所示(隔膜用于阻止水分子通过)，其阳极反应式为__N2O4＋2HNO3－2e－===2N2O5＋2H＋__已知：①2NO(g)＋O2(g)===2NO2(g)　ΔH1②NO(g)＋O3(g)===NO2(g)＋O2(g)　ΔH2③2NO2(g)N2O4(g)　ΔH3④2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)　ΔH4则反应N2O4(g)＋O3(g)===N2O5(g)＋O2(g)的ΔH＝－ΔH1＋ΔH2－ΔH3－ΔH4　。

2)N2O5在一定条件下发生分解：2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)某温度下测得恒容密闭容器中N2O5浓度随时间的变化如下表：t/min012345c(N2O5)/(mol·L－1)1.000.710.500.350.250.17设反应开始时体系压强为p0，第2 min时体系压强为p，则p∶p0＝__1.75__；1～3 min内，O2的平均反应速率为__0.09 mol·L－1 · min－1__3)N2O4与NO2之间存在反应为N2O4(g)2NO2(g)将一定量的N2O4放入恒容密闭容器中，测得其平衡转化率[α(N2O4)] 随温度变化如图乙所示①图乙中a点对应温度下，已知N2O4的起始压强p0为108 kPa，列式计算该温度下反应的平衡常数Kp＝　＝p0＝×108 kPa＝115 kPa　(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数)②由图乙推测N2O4(g)2NO2(g)是吸热反应还是放热反应，并说明理由：__吸热反应，温度升高，α(N2O4)增加，说明平衡向正反应方向移动__若要提高α(N2O4)，除改变反应温度外，其他措施有__减小体系压强，移出NO2__(要求写出两条)。

③对于可逆反应N2O4(g)2NO2(g)，在一定条件下N2O4与NO2的消耗速率与自身压强间存在关系：v(N2O4)＝k1·p(N2O4)，v(NO2)＝k2·[p(NO2)]2，其中，k1、k2是与反应及温度有关的常数相应的速率—压强关系如图丙所示：一定温度下，k1、k2与平衡常数Kp间的关系是k1＝　k2Kp　；在图丙标出的点中，指出能表示反应达到平衡状态的点并说明理由：__B点与D点，满足平衡条件v(NO2)＝2v(N2O4)__解析 (1)根据图示，阳极上N2O4失电子发生氧化反应，转化为N2O5由－①×＋②－③－④×可得目标反应，根据盖斯定律，ΔH＝－ΔH1＋ΔH2－ΔH3－ΔH42)起始时c(N2O5)＝1 mol/L，第2 min时c(N2O5)＝0.5 mol/L，根据化学方程式可知，第2 min时c(NO2)＝(1－0.5)×2＝1 mol/L，c(O2)＝(1－0.5)×＝0.25 mol/L，则p∶p0＝(0.5＋1＋0.25)∶1＝1.75；1～3 min内，v(O2)＝v(N2O5)＝×＝0.09 mol·L－1·min－13)①设起始时N2O4为1 mol，则平衡时N2O4为[1－α(N2O4)] mol，NO2为2α(N2O4) mol，则平衡时压强为[1＋α(N2O4)]p0，平衡时N2O4的物质的量分数为，NO2的物质的量分数为，故平衡常数Kp＝2÷[1＋α(N2O4)]p0×＝p0＝×108 kPa＝115 kPa。

②由图可知，升高温度，N2O4的转化率增大，说明平衡向正反应方向移动，则正反应为吸热反应；减小压强、移出NO2均可以使平衡正向移动，N2O4的转化率提高③达到平衡2v(N2O4)＝v(NO2)，即2k1·p(N2O4)＝k2·[p(NO2)]2，＝，故Kp＝，k1＝k2Kp；根据图示，B点与D点，v(NO2)＝2v(N2O4)，反应达到平衡3．消除氮氧化物污染对优化空气质量至关重要1)用CH4催化还原NOx消除氮氧化物污染发生的反应有：CH4(g)＋4NO2(g)===4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－574 kJ·mol－1CH4(g)＋4NO(g)===2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－1 160 kJ·mol－1若用0.2 mol CH4将NO2还原为N2，则整个过程中放出的热量为__173.4__kJ(假设水全部以气态形式存在)2)用活性炭可处理大气污染物NO在2 L密闭容器中加入NO和活性炭(无杂质)，生成气体E和F当温度分别为T1 ℃和T2 ℃时，测得反应达到平衡时各物质的物质的量如表所示：　　　　　物质n/molT/℃　　　　　活性炭NOEF初始2.0300.10000T12.0000.0400.0300.030T22.0050.0500.0250.025①请结合表中数据，写出NO与活性炭反应的化学方程式：__C＋2NON2＋CO2__。

②T1 ℃时，上述反应的平衡常数的值为__0.562 5__如果已知T2＞T1，则该反应正反应的ΔH__<__0(填“＞”“＜”或“＝”)③在T1 ℃下反应达到平衡后，下列措施不能增大NO转化率的是__bc__(填字母)a．降低温度　 b．增大压强c．增大c(NO)　 d．移去部分F(3)汽车尾气处理中的反应有2NO＋2CO2CO2＋N2某温度时，在1 L密闭容器中充入0.1 mol CO和0.1 mol NO，5 s时反应达到平衡，测得NO的浓度为0.02 mol·L－1，则反应开始至平衡时，NO的平均反应速率v(NO)＝__0.016 mol·(L·s)－1__若此温度下，某时刻测得CO、NO、N2、CO2的浓度分别为0.01 mol·L－1、a mol·L－1、0.01 mol·L－1、0.04 mol·L－1，要使反应向正反应方向进行，则a的取值范围为__a>0.01__4)某课题组利用如图所示装置，探究NO2和O2化合生成N2O5形成原电池的过程物质Y的名称为__五氧化二氮__，该电池正极的电极反应式为__O2＋2N2O5＋4e－===4NO__解析 (1)根据盖斯定律，将题给的两个热化学方程式相加得2CH4(g)＋4NO2(g)===2CO2(g)＋2N2(g)＋4H2O(g)　ΔH＝－1 734 kJ·mol－1，则用0.2 mol CH4将NO2还原为N2，放出热量173.4 kJ。

2)①根据各物质的物质的量的变化量之比等于系数之比及质量守恒，可知发生的反应为C＋2NON2＋CO2②T1 ℃达到平衡时，c(NO)＝0.020 mol·L－1，c(N2)＝c(CO2)＝0.015 mol·L－1，故平衡常数K＝＝0.562 5；根据题表中数据可知，温度由T1 ℃升高到T2 ℃时，平衡逆向移动，所以ΔH<0③该反应为放热反应，降低温度平衡正向移动，NO的转化率增大；该反应为气体分子数不变的反应，增大压强平衡不移动，故NO的转化率不变；增大NO浓度，NO的转化率不变；移去部分生成物，生成物浓度减小，平衡正向移动，NO的转化率增大，故选bc项3)v(NO)＝＝0.016 mol·(L·s)－1该温度下平衡常数K＝＝1 600，若使反应向正反应方向进行，则<1 600，解得a>0.014)由题意和装置图可知，物质Y为N2O5，正极发生还原反应，故通入O2的一极为正极，正极的电极反应式为O2＋2N2O5＋4e－===4NO4．目前，燃煤脱硫是科研工作者研究的重要课题之一，主要脱硫方法有以下几种Ⅰ.CO还原法原理为2CO(g)＋SO2(g)S(g)＋2CO2(g)，将CO(g)和SO2(g)按物质的量之比为2：1的关系充入容积为10 L的恒容绝热密闭容器中，反应过程中CO的物质的量随时间变化如图甲所示。

1)下列说法中可以说明可逆反应已达到平衡状态的是__abd__(填字母)a．容器内压强不再变化b．容器中温度不再变化c．混合气体的平均相对分子质量不再变化d．CO的质量分数不再变化(2)①在T ℃时反应达到平衡状态，该化学反应的平衡常数K＝__64__，平衡时，保持其他条件不变，再向其中充入CO(g)、SO2(g)、S(g)、CO2(g)各1 mol，此时v正__>__v逆(填“＞”“＜”或“＝”)②甲图中a、b分别表示在一定温度下，使用质量相同但表面积不同的催化剂时，达到平衡过程中n(CO)的变化曲线，其中表示催化剂表面积较大的曲线是__a__(填“a”或“b”)Ⅱ.氧化锌吸收法(3)该法发生的主要反应为ZnO(s)＋SO2(g)===ZnSO3(s)，纯ZnO的悬浮液的pH约为6.8，脱去SO2的过程中，测得pH随时间t的变化如图乙所示，已知硫原子总量一定的SO、HSO、H2SO3的混合溶液中各组分的含量与pH的关系如图丙所示①充分吸收SO2后的混合体系中硫元素的主要存在形式是__HSO__②结合图乙与图丙分析，bc段发生的主要反应的化学方程式是__ZnSO3＋SO2＋H2O===Zn(HSO3)2__。

Ⅲ.氢氧化钠溶液吸收法(4)用NaOH溶液充分吸收SO2得到NaHSO3溶液，然后电解该溶液可制得硫酸电解原理示意图如图丁请写出开始时阳极反应的电极反应式：__HSO＋H2O－2e－===SO＋3H＋_。