知识点挑题 - 高中化学 - 优优班--学霸训练营

3．氨氮是造成水体富营养化的重要因素之一，用次氯酸钠水解生成的次氯酸将水中的氨氮（用NH₃表示）转化为氮气除去，其相关反应的主要热化学方程式如下：
反应①：NH₃（aq）+HClO（aq）═NH₂Cl（aq）+H₂O（I）△H₁=akJ•mol^-1
反应②：NH₂Cl（aq）+HClO（aq）═NHCl₂（aq）+H₂O（I）△H₂=bkJ•mol^-1
反应③：2NHCl₂（aq）+H₂O（I）═N₂（g）+HClO（aq）+3HCl（aq）△H₃=ckJ•mol^-1
（1）2NH₃（aq）+HClO（aq）═N₂（g）+3H₂O（I）+3HCl（aq）的△H=    ．
（2）已知在水溶液中NH₂Cl较稳定，NHCl₂不稳定易转化为氮气．在其他条件一般的情况下，改变
n(NaClO)
n(NH3)
（即NaClO溶液的投入液），溶液中次氯酸钠去除氨氮效果与余氯（溶液中+1价氯元素的含量）影响如图1所示．a点之前溶液中发生的主要反应为    ．
A．反应①B．反应①②C．反应①②③
反应中氨氮去除效果最佳的
n(NaClO)
n(NH3)
值约为    ．

（3）溶液pH对次氯酸钠去除氨氮有较大的影响（如图2所示）．在pH较低时溶液中有无色无味的气体生成，氨氮去除效率较低，其原因是    ．

（4）用电化学法也可以去除废水中氨氮．在蒸馏水中加入硫酸铵用惰性电极直接电解发现氨氮去除效率极低，但在溶液中再加入一定量的氯化钠后，去除效率可以大大提高．反应装置如图3所示，b为电极    极，电解时阴极的电极反应式为    ．
（5）氯化磷酸三钠（Na₂PO₄•0.25NaClO•12H₂O）可用于减小水的硬度，相关原理可用下列离子方程式表示：
3CaSO₄（s）+2PO₄^3-（aq）⇌Ca₃（PO₄）₂（s）+3SO₄^2-（aq），该反应的平衡常数K=    ．
[已知K_sp[Ca₃（PO₄）₂]=2.0×10^-29，K_sp（CaSO₄）=9.1×10^-6]．

难度：中等

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4．雾霾天气肆虐给人类健康带来了严重影响．燃煤和汽车尾气是造成空气污染的原因之一．
（1）汽车尾气净化的主要原理为：2NO（g）+2CO
催化剂
△
2CO₂（g）+N₂（g）△H＜0
①该反应的速率时间图象如图1中甲图所示．若其他条件不变，仅在反应前加入合适的催化剂，其速率时间图象如图1中乙图所示．以下说法正确的是    （填对应字母）．

A．a₁＞a₂    B．b₁＜b₂        C．t₁＞t₂
D．乙图中阴影部分面积更大
E．甲图中阴影部分面积更大
②若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行，图2示意图正确且能说明反应在进行到t₁时刻达到平衡状态的是    （填代号）．

（2）直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题．煤燃烧产生的烟气含氮的氧化物，用CH₄催化还原NO_x可以消除氮氧化物的污染．
已知：CH₄（g）+2NO₂（g）═N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-867kJ/mol
2NO₂（g）═N₂O₄（g）△H=-56.9kJ/mol    H₂O（g）=H₂O（l）△H=-44.0kJ/mol
写出CH₄催化还原N₂O₄（g）生成N₂和H₂O（l）的热化学方程式：    ．
（3）CH₄和H₂O（g）在催化剂表面发生反应CH₄+H₂O⇌CO+3H₂，该反应在不同温度下的化学平衡常数如下表．
温度/℃ 800 1000 1200 1400
平衡常数 0.45 1.92 276.5 1771.5
①该反应是    反应（填“吸热”或“放热”）．
②T℃时，向1L密闭容器中投人l mol CH₄和l mol H₂O（g），平衡时c（CH₄）=0.5mol/L，该温度下反应CH₄+H₂O═CO+3H₂的平衡常数K=    ．
（4）甲烷燃料电池可以提升能量利用率．如图3是利用甲烷燃料电池电解100ml1mol/L食盐水，电解一段时间后，收集到标准状况下的氢气2.24L（设电解后溶液体积不变）．

①甲烷燃料电池的负极反应式：    ；
②电解后溶液的pH=    （忽略氯气与氢氧化钠溶液反应）
③阳极产生气体的体积在标准状况下是    L．

难度：中等

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5．下列图与对应的叙述相符的是（　　）

A．由图甲可知：H₂的燃烧热为241.8kJ/mol

B．由图乙可知：t₀时刻改变的条件是增大压强或者升高温度

C．由图丙可知：将上述HX、HY、HZ溶液等体积混合，用NaOH溶液滴定至HX恰好完全反应时，溶液中的离子浓度：c（Z^-）＞c（X^-）＞c（Y^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）

D．由图丁可知：室温时M（OH）₂（s）的溶度积常数为1.0×10^-17

难度：中等

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6．氮的固定意义重大，氮肥的大面积使用提高了粮食产量．
（1）目前人工固氮有效且有意义的方法是    （用一个化学方程式表示）．
（2）自然界发生的一个固氮反应是N₂（g）+O₂（g）
放电
.

2NO（g），已知N₂、O₂、NO三种分子中化学键断裂所吸收的能量依次为946kJ•mol^-1、498kJ•mol^-1、632kJ•mol^-1，则该反应的△H=    kJ•mol^-1．
（3）恒压100kPa时，反应2NO（g）+O₂（g）⇌2NO₂（g）中NO的平衡转化率与温度的关系曲线如图1，反应2NO₂（g）⇌N₂O₄（g）中NO₂的平衡转化率与温度的关系曲线如图2．
①图1中A、B、C三点表示不同温度、压强下2NO（g）+O₂（g）⇌2NO₂（g）达到平衡时NO的转化率，则    点对应的压强最大．
②恒压100kPa、25℃时，2NO₂（g）⇌N₂O₄（g）平衡体系中N₂O₄的物质的量分数为    ，列式计算平衡常数K_p=    ．（K_p用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数）
（4）室温下，用注射器吸入一定量NO₂气体，将针头插入胶塞密封，然后迅速将气体体积压缩为原来的一半并使活塞固定，此时手握针筒有热感，继续放置一段时间．从活塞固定时开始观察，气体颜色逐渐    （填“变深”或“变浅”），原因是    ．[已知2NO₂（g）⇌N₂O₄（g）在几微秒内即可达到化学平衡]．

难度：中等

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7．某工厂废水中含有毒的CrO₄^2-和Cr₂O₇^2-，常见处理方法是使其转化为毒性较低的Cr³⁺或直接吸附除去．现有如下几种工艺：
（1）光催化法：在催化剂作用下，利用太阳光和人工光，使废水实现上述转化．
①该法的反应原理是2Cr₂O₇^2-+16H⁺→    +    +8H₂O（将方程式补充完整）
②该法涉及的能量转化形式是．
③某小组通过实验研究催化剂中W（钨）和α-Fe₂O₃的比例对铬的去除率的影响（每次实验均采用：0.01mol/L 500mL酸化的K₂Cr₂O₇溶液、总质量为0.2g的催化剂、光照10min），六价铬的去除率如下表所示．
催化剂组成 1 2 3
WO₃
W
α-Fe₂O₃ 65%
5%
30% 65%
10%
25% a
b
20%
六价铬去除率 60.2% 80% 72.9%
上表中，b=    ；在去除率最高的催化剂实验组中，用Cr₂O₇^2-表示的该反应在10min内的平均化学反应速率v=mol/（L•min）．
（2）电化学处理法：向废铁屑（铁碳合金）中加入含铬废水，一段时间后，废水中六价铬元素的去除率能达到90%．
①废铁屑在使用前酸洗除锈的离子方程式是    ．
②结合电化学原理说明废铁屑在此过程中所起的作用是    ．
（3）离子交换树脂（ROH）法：将CrO₄^2-和Cr₂O₇^2-吸附至树脂上除去，原理如下：
2ROH+CrO₄^2-→R₂CrO₄+2OH^-、2ROH+Cr₂O₇^2-→R₂Cr₂O₇+2OH^-
（已知：废水中存在如下平衡：2CrO₄^2-+2H⁺⇌Cr₂O₇^2-+H₂O）．
控制溶液酸性可以提高树脂对六价铬的去除率，其理由是    ．

难度：中等

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8．能源问题是人类社会面临的重大课题，甲醇是未来重要的绿色能源之一．
（1）利用工业废气CO₂可制取甲醇，已知常温常压下下列反应的能量关系如图：

则CO₂与H₂反应生成CH₃OH的热化学方程式为
（2）CH₄和H₂O（g）通过下列转化也可以制得CH₃OH；
I．CH₄（g）+H₂O（g）⇌CO（g）+3H₂（g）△H₁＞0
II．CO（g）+2H₂（g）⇌CH₃OH（g）△H₂＜0
将1.0molCH₄和3.0molH₂O（g）通入反应室（容积为100L）中，在一定条件下发生反应I，CH₄的转化率与温度、压强的关系如图所示．

①已知温度为T₁℃时达到平衡所需的时间为5min，则用H₂表示的平均反应速率为    ；
②图中的p₁    p₂（填“＜”、“＞”或“=”），判断的理由是    ．
③若反应II在恒容密闭容器进行，下列能判断反应II达到平衡状态的是    （填序号）．
a．生成CH₃OH的速率与消耗CO的速率相等    b．混合气体的密度不变
c．混合气体的总物质的量不变                 d．CH₃OH、CO、H₂的浓度都不再发生变化
④在某温度下，将一定量的CO和H₂投入10L的密闭容器中发生反应II，5min时达到平衡，各物质的物质的浓度（mol•L^-1）变化如下表所示：
0min 5min 10min
CO 0.1 0.05
H₂ 0.2 0.2
CH₃OH 0 0.04 0.05
若5min时只改变了某一条件，10min时测得各物质浓度如表，则所改变的条件是    ；10min时v_正    v_逆（填“＜”、“＞”或“=”）．

难度：中等

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9．汽车尾气中的CO、NO_X是大气的主要污染物，人们尝试使用稀土制成的催化剂将CO、NOx、碳氢化合物转化成无毒物质，从而减少汽车尾气污染．
（1）已知：N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180.5kJ/mol
2C（s）+O₂（g）=2CO（g）△H=-221.0kJ/mol
C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H=-393.5kJ/mol
试写出NO与CO催化转化成N₂和CO₂的热化学方程式
（2）某研究性学习小组在技术人员的指导下，在某温度时，按下列流程探究某种催化剂对上述转化反应的作用，用气体传感器测得不同时间的NO和CO浓度如下：
汽车尾气→尾气分析仪→催化反应器→尾气分析仪
时间/S 0 1 2 3 4 5
C（NO）（×10^-4mol•L^-1） 10.0 4.05 2.50 1.50 1.00 1.00
C（CO）（×10^-3mol•L^-1） 3.60 3.05 2.85 2.75 2.70 2.70
请回答下列问题（均不考虑温度变化对催化剂催化效率的影响）：
①前2s内的平均反应速率v （N₂）=    ．
②在该温度下，反应的平衡常数K=    ．（只写出计算结果）
（3）在容积相同的两个密闭容器内（装有等量的某种催化剂），分别充入同量的NO_x及C₃H₆，在不同温度下，同时分别发生以下反应：
18NO（g）+2C₃H₆（g）⇌9N₂（g）+6CO₂（g）+6H₂O（g）；
18NO₂（g）+4C₃H₆（g）⇌9N₂（g）+12CO₂（g）+12H₂O（g）；
并分别测定各温度下经相同时间时的NO_x转化率，绘得图象如图1所示：

①分析图中信息可以得出的结论是
结论一：由NO_X转化率数据可判断，相同温度下NO的转化率比NO₂    （填“高”或“低”）
结论二：
②在上述NO₂和C₃H₆的反应中，能提高NO₂转化率的措施有    ．（填序号）
A．加入催化剂 B．降低温度     C．分离出H₂O（g） D．增大压强
（4）CO分析仪以燃料电池为工作原理，其装置如图2所示．该电池中电解质为氧化钇-氧化钠，其中O^2-可以在固体介质NASICON中自由移动．工作时多孔电极a的电极反应方程式为    ．
．

难度：中等

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10．

（2016•西城区二模）CH₃OH是重要的化工原料，工业上用CO与H₂在催化剂作用下合成CH₃OH，其反应为：CO（g）+2H₂（g）⇌CH₃OH（g）．按n（CO）：n（H₂）=1：2向密闭容器中充入反应物，测得平衡时混合物中CH₃OH的体积分数在不同压强下随温度的变化如图所示．下列说法中，正确的是（　　）

A．P₁＜P₂

B．该反应的△H＞0

C．平衡常数：K（A）=K（B）

D．在C点时，CO转化率为75%

难度：中等

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催化剂组成	1	2	3
WO₃ W α-Fe₂O₃	65% 5% 30%	65% 10% 25%	a b 20%
六价铬去除率	60.2%	80%	72.9%

时间/S	0	1	2	3	4	5
C（NO）（×10^-4mol•L^-1）	10.0	4.05	2.50	1.50	1.00	1.00
C（CO）（×10^-3mol•L^-1）	3.60	3.05	2.85	2.75	2.70	2.70

温度/℃	800	1000	1200	1400
平衡常数	0.45	1.92	276.5	1771.5

	0min	5min	10min
CO	0.1		0.05
H₂	0.2		0.2
CH₃OH	0	0.04	0.05