知识点挑题 - 高中化学 - 优优班--学霸训练营

1． CO、SO₂是主要的大气污染气体，利用化学反应原理是治理污染的重要方法．
Ⅰ．甲醇可以补充和部分替代石油燃料，缓解能源紧张，利用CO可以合成甲醇．
（1）已知：CO（g）+ $%20%5Cfrac%20%7B1%7D%7B2%7D$ O₂（g）═CO₂（g）△H₁=-283.0kJ/mol
H₂（g）+ $%20%5Cfrac%20%7B1%7D%7B2%7D$ O（g）═H₂O（l）△H₂=-285.8kJkJ/mol
CH₃OH（g）+ $%20%5Cfrac%20%7B3%7D%7B2%7D$ O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H₃=-764.5kJ•mol^-1
则CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（g）△H= ______ kJ•mol^-1
（2）一定条件下，在溶剂为VL的密闭容器中充入amolCO与2amolH₂合成甲醇，平衡转化率与温度、压强的关系如图所示．
①P_{1
______}P₂（填“＞”、“＜”或“=”），理由是 ______
②该甲醇合成反应在A点的平衡常数K= ______ （用a和V表示）
③该反应达到平衡时，反应物转化率的关系是：CO ______ H₂（填“＞”、“＜”或“=”）
Ⅱ．回收SO₂用于工业催化氧化制硫酸是处理SO₂的方法之一．为了研究外界条件对该反应的影响，将0.05molSO₂（g）和0.03molO₂（g）放入容积为2L的密闭容器中，反应：2SO₂（g）+O₂（g）⇌2SO₂（g）△H＜0，在一定条件下经5min达到平衡，测得n（SO₃）=0.040mol．
（3）从反应开始至达到平衡，用O₂表示反应速率为 ______
（4）判断该反应达到平衡状态的标志是 ______ （填字母）
A．SO₂和SO₃浓度相等
B．SO₂百分含量保持不变
C．容器中气体的压强不变
D．SO₃的生成速率与SO₂的消耗速率相等
E．容器中混合气体的密度保持不变
（5）当该反应处于平衡状态时，在体积不变的条件下，下列措施有利于提高SO₂平衡转化率的 ______ （填字母）
a．升高温度
b．降低温度
c．继续通入SO₂
d．继续通入O₂
e．加入催化剂
f．移出SO₃．

难度：较易

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2．研究CO₂的利用对促进低碳社会的构建具有重要意义．
（1）将CO₂与焦炭作用生成CO，CO可用于炼铁等．
己知：①Fe₂O₃（s）+3C（s，石墨）=2Fe（s）+3CO（g）△H₁=+489.0kJ/mol
②C（s，石墨）+CO₂（g）=2CO（g）△H₂=+172.5kJ/mol
则CO还原Fe₂O₃（s）的热化学方程式为 ______ ．
（2）二氧化碳合成甲醇是碳减排的新方向，将CO₂转化为甲醇的热化学方程式为：CO₂（g）+3H₂（g）⇌CH₃OH（g）+H₂O（g）△H
①该反应的平衡常数表达式为K= ______ ．
②取一定体积CO₂和H₂的混合气体（物质的量之比为1：3），加入恒容密闭容器中，发生上述反应过程中测得甲醇的体积分数φ（CH₃OH）与反应温度T的关系如图1所示，则该反应的△H ______ （填“＞”、“＜”或“=”，下同）0．

③在两种不同条件下发生反应，测得CH₃OH的物质的量随时间变化如图2所示，曲线I、II对应的平衡常数关系为KI ______ KII．
（3）以CO₂为原料还可以合成多种物质．工业上尿素[CO（NH₂）₂]由CO₂和NH₃在一定条件下合成，开始以氨碳比 $%20%5Cfrac%20%7Bn%28NH_%7B3%7D%29%7D%7Bn%28CO_%7B2%7D%29%7D$ =3进行反应，达平衡时CO₂的转化率为60%，则NH3的平衡转化率为 ______ ．

难度：较易

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3．目前人们对环境保护、新能源开发很重视．
（1）汽车尾气中含有CO、NO₂等有毒气体，对汽车加装尾气净化装置，可使有毒气体转化为无毒气体．4CO（g）+2NO₂（g）⇌4CO₂（g）+N₂（g）△H=-1200kJ•mol^-1
对于该反应，温度不同（T₂＞T₁）、其他条件相同时，下列图象正确的是 ______ （填代号）．

（2）用活性炭还原法也可以处理氮氧化物，某研究小组向某密闭容器加入一定量的活性炭和NO，发生反应C（s）+2NO（g）⇌N₂（g）+CO₂（g）△H在T₁℃时，反应进行到不同时间测得各物质的量浓度如下：

浓度/mol．L^-1/时间/min	0	10	20	30	40	50
NO	1.0	0.58	0.40	0.40	0.48	0.48
N₂	0	0.21	0.30	0.30	0.36	0.36
CO₂	0	0.21	0.30	0.30	0.36	0.36

①根据图表数据分析T₁℃时，该反应在0～20min的平均反应速率v（CO₂）= ______ ；计算该反应的平衡常数K= ______ ．
②30min后，只改变某一条件，根据上表的数据判断改变的条件可能是 ______ （填字母代号）．
a．加入一定量的活性炭 b．通入一定量的NO
c．适当缩小容器的体积 d．加入合适的催化剂
③若30min后升高温度至T₂℃，达到平衡时，容器中NO、N₂、CO₂的浓度之比为5：3：3，则达到新平衡时NO的转化率（填“升高”或“降低”），△H ______ 0（填“＞”或“＜”）．
（3）以CO₂与NH₃为原料可合成化肥尿素[化学式为CO（NH₂）₂]．已知：
①2NH₃（g）+CO₂（g）=NH₂CO₂NH₄（s）△H=-l59.5kJ/mol
②NH₂CO₂NH₄（s）=CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g）△H=+116.5kJ/mol
③H₂O（l）=H₂O（g）△H=+44.0kJ/mol
写出CO₂与NH₃合成尿素和液态水的热化学反应方程式 ______ ．
（4）一种氨燃料电池，使用的电解质溶液是2mol/L^-1的KOH溶液．
电池反应为：4NH₃+3O₂=2N₂+6H₂O；

请写出通入a气体一极的电极反应式为 ______ ；每消耗3.4gNH₃转移电子的物质的量为 ______ ．

难度：较易

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4．碘及其化合物在生产、生活和科技等方面都有着重要的应用．回答下列问题：
（1）保存碘单质时应注意的问题是 ______ ．
（2）碘不易溶于水，但易溶于碘化钾溶液并生成多碘离子：
①I₂（aq）+I^-（aq）⇌I₃^-（aq）△H＜0 ②I₂（aq）+2I^-（aq）⇌I₄^2-（aq）反应②的平衡常数K= ______ （填表达式）．温度升高时，反应①的平衡常数将 ______ （填“增大”不变”或“减小”）．
（3）碘与钨在一定温度下，可发生如下的可逆反应：W（s）+I₂（g）⇌WI₂（g）．现准确称取0.508g碘、0.736g金属钨放置于50.0mL的密闭容器中，并加热使其反应．如图是混合气体中的WI₂蒸气的物质的量随时间变化关系的图象[n（WI₂）-t]，其中曲线I（0～t₂时间段）的反应温度为450℃，曲线Ⅱ（从t₂时刻开始）的反应温度为530℃．
①该反应△H ______ 0（填“＞”或“＜”）．
②反应从开始到t₁（t₁=3min）时间内的平均速率υ（I₂）= ______ ．
③在450℃时，该反应的平衡常数K= ______ ．
④能够说明上述反应已经达到平衡状态的有 ______ ．
A．I₂与WI₂的浓度相等
B．单位时间内，金属钨消耗的物质的量与单质碘生成的物质的量相等
C．容器内混合气体的密度不再增加
D．容器内气体压强不变化
（4）I₂O₅是白色粉末状固体，可用作氧化剂使H₂S、CO、HCl等被氧化，在合成氨工业中常用I₂O₅来定量测量CO的含量．已知：
①2I₂（s）+5O₂（g）=2I₂O₅（s）△H=-75.56kJ•mol^-1
②2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=-566.0kJ•mol^-1写出CO（g）与I₂O₅（s）反应析出固态I₂的热化学方程式： ______ ．

难度：中等

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5．氮的化合物合成、应用及氮的固定一直是科学研究的热点．
（1）以CO₂与NH₃为原料合成化肥尿素的主要反应如下：
①2NH₃（g）+CO₂（g）=NH₂CO₂NH₄（s）；△H=-159.47kJ•mol^-1
②NH₂CO₂NH₄（s）=CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g）；△H=a kJ•mol^-1
③2NH₃（g）+CO₂（g）=CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g）；△H=-86.98kJ•mol^-1
则a为 ______ ．
（2）反应2NH₃（g）+CO₂（g）⇌CO（NH₂）₂（l）+H₂O（g）在合成塔中进行．图1中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三条曲线为合成塔中按不同氨碳比[ $%20%5Cfrac%20%7Bn%28NH_%7B3%7D%29%7D%7Bn%28CO_%7B2%7D%29%7D$ ]和水碳比[ $%20%5Cfrac%20%7Bn%28H_%7B2%7DO%29%7D%7Bn%28CO_%7B2%7D%29%7D$ ]投料时二氧化碳转化率的情况．

①曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ水碳比的数值分别为：A.0.6～0.7 B.1～1.1 C.1.5～1.61
生产中应选用水碳比的数值为 ______ （选填序号）．
②生产中氨碳比宜控制在4.0左右，而不是4.5的原因可能是 ______ ．
（3）尿素可用于湿法烟气脱氮工艺，其反应原理为：
NO+NO₂+H₂O=2HNO₂ 2HNO₂+CO（NH₂）₂=2N₂↑+CO₂↑+3H₂O．
①当烟气中NO、NO₂按上述反应中系数比时脱氮效果最佳．若烟气中V（NO）：V（NO₂）=5：1时，可通入一定量的空气，同温同压下，V（空气）：V（NO）= ______ （空气中氧气的体积含量大约为20%）．
②图2是尿素含量对脱氮效率的影响，从经济因素上考虑，一般选择尿素浓度约为 ______ %．
（4）图3表示使用新型电极材料，以N₂、H₂为电极反应物，以HCl-NH₄Cl为电解质溶液制造出既能提供能量，同时又能实现氮固定的新型燃料电池．请写出该电池的正极反应式 ______ ．生产中可分离出的物质A的化学式为 ______ ．

难度：中等

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6．直接甲醇燃料电池（DNFC）被认为是21世纪电动汽车最佳候选动力源．
（1）101kPa时，1mol CH₃OH完全燃烧生成稳定的氧化物放出热量726.51kJ/mol，则甲醇燃烧热的热化学方程式为 ______ ．
（2）甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸汽转化为氢气的两种反应原理是：
①CH₃OH（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+3H₂（g）△H₁=+49.0kJ•mol^-1
②CH₃OH（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂（g）△H₂
已知H₂（g）+2O₂（g）═H₂O（g）△H=-241.8kJ•mol^-1则反应②的△H₂= ______ ．
（3）甲醇燃料电池的结构示意图如右，甲醇进入 ______ 极（填“正”或“负”），该极发生的电极反应为 ______ ．
（4）已知H-H键能为436kJ/mol，H-N键能为391kJ/mol，根据化学方程式：N_2（g）+3H_2（g）=2NH_3（g）△H=-92.4KJ/mol，则N≡N键的键能是 ______ ．

难度：较易

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7．利用N₂和H₂可以实现NH₃的工业合成，而氨又可以进一步制备联氨（N₂H₄），硝酸等．回答下列问题：
（1）联氨可作为火箭发动机的燃料，与氧化剂N₂O₄反应生成N₂和水蒸气．已知：
①N₂（g）+2O₂（g）═N₂O₄（I）△H₁=-19.5kJ/mol
②N₂O₄（g）+O₂（g）═N₂（g）+2H₂O（g）△H₂=-534.2kJ/mol
写出联氨和N₂O₄反应的热化学方程式 ______ ．
（2）某科研小组研究，在其他条件不变的情况下，改变起始物氢气的物质的量对反应N₂（g）+3H₂（g）⇌2NH₃（g）△H=-92.4KH/mol的影响．实验结果如图所示（图中T表示温度，n表示物质的量，NH₃%表示NH₃的平衡体积分数）：

①图象中T₂和T₁的关系是：T₂______ T₁（填“＞”“＜”或“无法确定”）．
②比较在a、b、c三点所处的平衡状态中，反应物N₂转化率最高的是 ______ 　（填字母）．
③T₁温度下，若容器容积为1L，在起始体系中加入1mol　N₂，n=3mol，反应达到平衡时H₂的转化率为60%，保持容器的体积、温度不变，再向容器内放入1mol　N₂、3molH₂反应达平衡时，氢气的转化率将 ______ （填“增大”、“减小”或“不变”）．计算此时反应的平衡常数K= ______ （保留两位有效数字）．
（3）联氨（N₂H₄）-空气燃料电池是一种碱性燃料电池，电解质溶液时20%-30%的氢氧化钾溶液，现以联氨-空气燃料电池采用电解法制备N₂O₅，装置如图所示：

写出石墨1的电极反应式 ______ ；在电解池中电解的总反应化学方程式为 ______ ．

难度：较易

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8．近年来“雾霾”污染日益严重，原因之一是机动车尾气中含有NO、NO₂、CO等气体．为减少“雾霾”的发生，可采取以下措施：
（1）汽车尾气中的NO和CO在催化转换器中发生如下反应：
2NO（g）+2CO（g） $%20%5Cfrac%20%7B%20%5Cunderline%7B%C2%A0%5Ctext%7B%E5%82%AC%E5%8C%96%E5%89%82%7D%C2%A0%7D%7D%7B%C2%A0%7D$ 2CO₂（g）+N₂（g）△H₁
已知：2NOcg）+O₂（g）=2NO₂（g）△H₂CO的燃烧热为△H₃消除汽车尾气中N0₂的污染时，N0₂与CO发生反应的热化学反应方程式为：2NO₂（g）+4CO（g）=4CO₂（g）+N₂（g）△H= ______ （用△H₁、△H₂、△H₃表示）．
（2）工业上也可以利用I₂0₅消除CO的污染．
已知：SCO（g）+I₂0₅（s）⇌-5C0₂（g）+I₂（s），不同温度下，向装有足量I₂0₅固体的4L恒容密闭容器中通入2mol CO，测得C0₂的体积分数随时间变化的曲线如图．回答下列问题：
①下列说法正确的是 ______ ．
A．d点时，增大体系压强，CO的转化率变大
B．T₂时，0～2.0min内的反应速率v（CO）=0.6mol•L^-l•min^一1
C．c点时体系中混合气体的压强在T₂温度下更大
D．b点时，向平衡体系中再加入I₂0₅（s），平衡向正反应方向移动
②SCO（g）+I₂O₅（s）⇌SCO₂（g）+I_2（S）△H= ______ 0（填“＞”、“=“、“＜“），判断理由是 ______ ．
③计算b点时化学平衡常数K= ______ ．
（3）工业上可用纯碱溶液吸收尾气中的N0₂气体，若标准状况下4.48L N0₂和足量纯碱溶液完全反应时转移0．l mol电子，并放出C0₂气体，则此反应的离子方程式为 ______ ；若生成的C0₂完全逸出，所得溶液中离子浓度从大到小的顺序为 ______ ．

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9．能源问题是人类社会面临的重大课题，甲醇是未来重要的能源物质之一．
（1）合成甲醇的反应为：CO（g）+2H₂（g）⇌CH₃OH（g）；图1表示某次合成实验过程中甲醇的体积分数Φ（CH₃OH）与反应温度的关系曲线，则该反应的△H ______ 0．（填“＞、＜或=”下同）
（2）若在230℃时，平衡常数K=1．若其它条件不变，将温度升高到500℃时，达到平衡时，K ______ 1．
（3）在某温度下，向一个容积不变的密闭容器中通入2.5mol CO和7.5mol H₂，达到平衡时CO的转化率为90%，此时容器内的压强为开始时的 ______ 倍．
（4）利用甲醇燃料电池设计如图2所示的装置：
①则该装置中b为 ______ 极．
②当铜片的质量变化为12.8g时，a极上消耗的O₂在标准状况下的体积为 ______ L．
（5）低碳经济是以低能耗、低污染、低排放为基础的经济模式，其中一种技术是将CO₂转化成有机物实现碳循环．如：
2CO₂（g）+2H₂O（l）═C₂H₄（g）+3O₂（g）△H=+1411.0kJ/mol
2CO₂（g）+3H₂O（l）═C₂H₅OH（1）+3O₂（g）△H=+1366.8kJ/mol
则由乙烯水化制乙醇反应的热化学方为 ______ ．

难度：中等

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10．化学反应原理在科研和生产中有广泛应用．
（1）工业上制取Ti的步骤之一是：在高温时，将金红石（TiO₂）、炭粉混合并通人Cl₂先制得TiCl₄和一种可燃性气体，已知：
①TiO₂ （s）+2Cl₂（g）=TiCl₄（1）+O₂（g）；△H=-410.0kJ•mol^-1
②CO（g）=C（s）+ $%20%5Cfrac%20%7B1%7D%7B2%7D$ O₂（g）；△H=+110.5kJ•mol^-1
则上述反应的热化学方程式是 ______ ．
（2）利用“化学蒸气转移法”制备二硫化钽（TaS₂）晶体，发生如下反应：
TaS₂（s）+2I₂（g）⇌TaI₄（g）+S₂（g）△H₁＞0 （Ⅰ）；若反应（Ⅰ）的平衡常数K=1，向某恒容且体积为15ml的密闭容器中加入1mol I₂ （g）和足量TaS₂（s），I₂ （g）的平衡转化率为 ______ ．
如图1所示，反应（Ⅰ）在石英真空管中进行，先在温度为T₂的一端放入未提纯的TaS₂粉末和少量I₂ （g），一段时间后，在温度为T₁的一端得到了纯净TaS₂晶体，则温度T₁______ T₂（填“＞”“＜”或“=”）．上述反应体系中循环使用的物质是 ______ ．
（3）利用H₂S废气制取氢气的方法有多种．
①高温热分解法：
已知：H₂S（g）⇌H₂（g）+ $%20%5Cfrac%20%7B1%7D%7B2%7D$ S₂（g）；△H₂；在恒容密闭容器中，控制不同温度进行H₂S分解实验．以H₂S起始浓度均为c mol•L^-1测定H₂S的转化率，结果如图2．图中a为H₂S的平衡转化率与温度关系曲线，b曲线表示不同温度下反应经过相同时间且未达到化学平衡时H₂S的转化率．△H₂______ 0（填＞，=或＜）；说明随温度的升高，曲线b向曲线a逼近的原因： ______ ．

②电化学法：
该法制氢过程的示意图如图3．反应后的溶液进入电解池，电解总反应的离子方程式为 ______ ．

难度：中等

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