知识点挑题 - 高中化学 - 优优班--学霸训练营

1．氢气是一种清洁能源，氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点．
（1）化合物 LiNH₂是一种储氢容量高、安全性好的固体储氢材料，其储氢原理表示为：
Li₂NH （s）+H₂（g）=LiNH₂ （s）+LiH（s）△H=-44.5kJ•mol^-1
Li₃N （s）+H₂（g）=Li₂NH （s）+LiH（s）△H=-165kJ•mol^-1
①LiNH₂的电子式    ．
②写出Li₃N固体与氢气反应转化为LiNH₂的热化学方程式    ．
（2）乙苯催化生产苯乙烯可得到H₂副产物，反应如下：
CH₂CH₃（g）⇌催化剂CH=CH₂（g）+H₂（g）
在实际生产时，反应在常压（101KPa）下进行，且向乙苯蒸气中掺入水蒸气．图1是不同温度和不同投料比[M=n（H2O）n（乙苯）]情况下，乙苯平衡转化率的变化曲线．

①用平衡分压代替平衡浓度，列出540℃下该反应的平衡常数计算式K=    ．（分压=总压×物质的量分数）
②图中A、B两点对应的平衡常数大小：K_A    K_B．（填“＞”、“＜”或“=”）
③投料比（M₁、M₂、M₃）的大小顺序为    ．判断理由为    ．
④随着反应的进行，催化剂上出现少量积炭使其活性减弱，水蒸气有助于恢复催化剂的活性，原因是    （用化学方程式表示）．
（3）电解碱性尿素[CO（NH₂）₂]溶液可以制得氢气，装置如图2（电解池中隔膜仅阻止气体通过，阴、阳极均为惰性电极）．电解时，阳极的电极反应式为    ．

难度：中等

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2．（2016•吉林校级模拟）自1913年工业合成氨投产以来，合成氨工业不断发展，氨又可以进一步制备硝酸，在工业上可进行连续生产．请回答下列问题：
（1）已知：N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H=+180.5kJ/mol
N₂（g）+3H₂（g）⇌2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol
2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H=-483.6kJ/mol
写出氨气经催化氧化生成一氧化氮气体和水蒸气的热化学方程式：    ．
（2）在一定条件下，合成塔中氮气和氢气的起始浓度分别为a mol•L^-1和b mol•L^-1，反应为：N₂+3H₂⇌2NH₃，氨气的浓度随时间变化如图所示．在10min时采取的措施是    ，点A的平衡常数K    （填“＜”、“＞”或“=”）B点的平衡常数．
（3）在一定体积的恒容密闭容器中，进行如下化学反应：N₂（g）+3H₂（g）⇌2NH₃（g），其化学平衡常数K与温度t的关系如表：
t/K 298 398 498 …
K 4.1×10⁶ K₁ K₂ …
①比较K₁、K₂的大小：K₁    K₂（填“＞”、“=”或“＜”）．
②判断该反应达到化学平衡状态的依据是    （填序号）．
A．2v_正（H₂）（正）=3v_逆（NH₃）            B．v_正（N₂）=3v_逆（H₂）
C．容器内压强保持不变                D．混合气体的密度保持不变
（4）在一定温度和催化剂下，将6.4mol H₂和2.4molN₂混合于一个容积为4L的密闭容器中发生反应，在3min末时反应恰好达平衡，此时生成了1.6mol NH₃．计算该条件下的平衡常数为    ．

难度：中等

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3．甲醇和乙烯都是重要的基础化工原料，根据化学反应原理回答下列相关问题．
（1）工业上可用合成气制备甲醇．反应为CO（g）+2H₂（g）
催化剂
CH₃OH（g）某温度下，在容积为2L的密闭容器中进行该反应，其相关数据见图1：

①从反应开始至平衡时，用CO表示化学反应速率为    ，该温度下的平衡常数为    ．
②5min至10min时速率变化的原因可能是    ．
③15min 时对反应体系采取了一个措施，至20min时CO的物质的量为0.5mol，请在图2中画出CO的变化曲线．
（2）一定条件下可通过如下方式合成乙烯：6H₂（g）+2CO₂（g）
催化剂
CH₂=CH₂（g）+4H₂O（g）△H₁=-40kJ•mol^-1，温度对CO₂的平衡转化率和催化剂催化效率的影响如图3所示：

①据图分析下列说法正确的是    ．
A．生成乙烯的速率：v（M）有可能小于v（N）
B．平衡常数：K_M＞K_N
C．催化剂会影响CO₂的平衡转化率
②若投料比n（H₂）：n（CO₂）=3：1，则图中M点时，乙烯的体积分数为    （保留两位有效数字）．
③为提高CO₂的平衡转化率，除改变温度外，还可采取的措施有    、    ．（任写两条）
④电解法也可制取乙烯，装置如图4，其中电极a接电源的    极，该电极反应式为    ．

难度：中等

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4．在1.0L密闭容器中放入0.10molA（g），在一定温度进行如下反应：
A（g）⇌2B（g）+C（g）+D（s）△H=+85.1kJ•mol^-1
容器内气体总压强（P）与起始压强P₀的比值随反应时间（t）数据见下表：
时间t/h 0 1 2 4 8 16 20 25
P
P0
1.00 1.50 1.80 2.20 2.30 2.38 2.40 2.40
回答下列问题：
（1）下列操作能提高A转化率的是
A．升高温度                   B．体系中通入A气体
C．通入稀有气体He，使体系压强增大到原来的5倍
D．若体系中的C为HCl，其它物质均难溶于水，滴入少许水
（2）该反应的平衡常数的表达式K=    ，前2小时C的反应速率是     mol•L^-1•h^-1
（3）平衡时A的转化率为    ．

难度：中等

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5．（2016•武昌区模拟）碳和碳的化合物在生产、生活中有重要作用，甲醇水蒸气重整制氢系统可能发生下列三个反应：
①CH₃OH（g）⇌CO（g）+2H₂（g）△H₂=+90.8kJ/mol
②CH₃OH（g）+H₂O（g）⇌CO₂（g）+3H₂（g）△H₂=+49kJ/mol
③CO（g）+H₂O（g）⇌CO₂（g）+H₂（g）△H₃
请回答下列问题：
（1）△H₃=    ．
（2）温度升高对反应②的影响是    ．
（3）甲醇使用不当会导致污染，可用电解法消除这种污染．其原理是电解CoSO₄、稀硫酸和CH₃OH的混合溶液，将Co²⁺氧化为Co³⁺，Co³⁺再将CH₃OH氧化成CO₂．
①电解时，阳极的电极反应式为    ．
②Co³⁺氧化CH₃OH的离子方程式为    ．
（4）控制反应条件，反应①中的产物也可以用来合成甲醇和二甲醚，其中合成二甲醚的化学方程式为：
3H₂（g）+3CO（g）⇌CH₃OCH₃（g）+CO₂（g），在相同条件下合成二甲醚和合成甲醇的原料平衡转化率随氢碳比
n(H2)
n(CO)
的变化如图所示：
①合成二甲醚的最佳氢碳比为    ．
②对于气相反应，用某组分B的平衡分压P_B代替物质的量浓度c（B）也可以表示平衡常数（记作K_P），水煤气合成二甲醚反应的平衡常数K_P表达式为    ．
（5）在标态（反应物和产物都处于100kPa）和T（K）条件下由稳定单质生成1mol化合物的焓变称为该物质在T（K）时的标准焓，用符号△H⁰表示．已知石墨和一氧化碳的燃烧热△H分别为-393.5kJ/mol和-283.0kJ/mol，则CO（g）的△H⁰为    ．

难度：中等

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6．消除氮氧化物和硫氧化物有助于预防雾霾天气的形成．
（1）某恒容密闭容器中存在如下反应：C（s）+2NO（g）⇌N₂（g）+CO₂（g）△H．维持温度不变，测得不同时刻几种气体物质的浓度如下表所示：
时间（min）
浓度（mol•L^-1） 0 5 10 15 25 30
NO 1.00 0.58 0.40 0.40 0.48 0.48
N₂ 0 0.21 a a b b
CO₂ 0 0.21 a a 0.36 0.36
①0～10min内，NO的平均反应速率v（NO）=    ，该温度下反应的平衡常数K=    ．
②表中25min的数据变化与反应进行到22min时改变了反应体系中的某一条件有关，则b=    ，改变的条件可能是    ．
a．加入一定量的活性炭
b．通入一定量的N₂
c．适当缩小容器的体积
③若15min时升高温度，达到平衡时容器中NO、N₂、CO₂的浓度之比为5：3：3，则△H    0（填“＞”、“=”或“＜”）．
（2）NH₃催化还原氮氧化物（产物是N₂、H₂O）是目前广泛采用的烟气脱氮技术
①当废气中NO₂、NO的体积分数相等时脱氮率最高，若此情况下生成1molN₂时反应放出的热量为akJ，则对应的热化学方程式为    ．

②如图使用不同催化剂时的脱氮率，则脱氮时最佳的温度、催化剂应是    ．
（3）用石灰浆作吸收剂也可脱去废气中的SO₂，若处理结束时，测得吸收液中c（Ca²⁺）=0.70mol/L，则c（SO₃^2-）=     （已知K_sp（CaSO₃）=1.4×10^-7）．

难度：中等

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7． “关爱生命，注意安全”．惨痛的天津爆炸触目惊心，火灾之后依然火势绵延不绝的原因之一是易燃物中含有电石．工业上常用电石（主要成分为CaC₂，杂质为CaS等）与水反应生产乙炔气．
（1）工业上合成CaC₂主要采用氧热法．
已知：CaO（s）+3C（s）═CaC₂（s）+CO（g）△H=+464.1kJ•mol^-1
C（s）+
1
2
O₂（g）═CO（g）△H=-110.5kJ•mol^-1
若不考虑热量耗散，物料转化率均为100%，最终炉中出来的气体只有CO，为维持热平衡，每生产l molCaC₂，转移电子的物质的量为    ．
（2）已知2000℃时，合成碳化钙的过程中还可能涉及到如下反应
CaO（s）+C（s）═Ca（g）+CO（g）   K₁△H₁=a KJ•mol^-1
Ca（g）+2C（s）═CaC₂（s）   K₂△H₂=b KJ•mol^-1
2CaO（s）+CaC₂（s）═3Ca（g）+2CO（g）  K₃△H₃=c KJ•mol^-1
则K₁=     （用含K₂、K₃的代数式表示）；c=    （用含a、b的代数式表示）．
（3）利用电石产生乙炔气的过程中产生的H₂S气体制取H₂，既廉价又环保．

①利用硫化氢的热不稳定性制取氢气[2H₂S（g）⇌S₂（g）+2H₂（g）]．在体积为2L的恒容密闭容器中，H₂S起始物质的量为2mol，达到平衡后H₂S的转化率α随温度和压强变化如图l所示．据图计算T₁℃、P₁时平衡体系中H₂的体积分数    ．由图知压强P₁    P₂（填“大于”“小于”或“等于”），理由是    ．
②电化学法制取氢气的原理如图2，请写出反应池中发生反应的离子方程式    ，惰性电极a上发生的电极反应式为    ．

难度：中等

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8．化学原理是中学化学学习的重要内容．请回答下列问题：
（1）①己知：CH₄、H₂的燃烧热（△H）分别为-890.3kJ/mol、-285.8kJ/mol，则CO₂和H₂反应生成CH₄的热化学方程式是    ．
②有人设想以N₂和H₂为反应物，以溶有A的稀盐酸为电解质溶液，可制造出既能提供电能，又能固氮的新型燃料电池，装置如图1所示，电池正极的电极反应式是    ，A是    ．
（2）甲醇是一种可再生能源，具有开发和应用的广阔前景，工业上可用合成气制备甲醇，反应为CO（g）+2H₂（g）CH₃OH（g），某温度下在容积为2L的密闭容器中进行该反应，其相关数据见图2：
①从反应开始至平衡时，用CO表示化学反应速率为    ，该温度下的平衡常数为    ；
②5min至10min时速率变化的原因可能是    ；
（3）①常温下，将V mL、0.1000mol/L氢氧化钠溶液逐滴加入到20.00mL、0.1000mol/L醋酸溶液中，充分反应（忽略溶液体积的变化）；如果溶液pH=7，此时V的取值    20.00（填“＞”、“=”或“＜”），溶液中c（Na⁺）、c（CH₃COO^-）、c（H⁺）、c（OH^-）的大小关系是    ；
②常温下，将a mol/L的醋酸与b mol/L的氢氧化钠溶液等体积混合，反应后，溶液呈中性，则醋酸的电离常数为    （用含有a、b字母的代数式表示）．

难度：中等

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9．碳的化合物与人类生产、生活密切相关．
（1）在一恒温、恒容密闭容器中发生反应：Ni（s）+4CO（g）
50-80℃
180℃-200℃
Ni（CO）₄（g）．利用该反应可以将粗镍转化为纯度达99.9%的高纯镍．对该反应的说法正确的是    （填字母编号）．
A．把温度由80℃升高到180℃，正反应速率减小，逆反应速率增大
B．反应达到平衡后，充入Ni（CO）₄（g）再次达到平衡时，
n[Ni(CO)4]
n4(CO)
减小
C．反应达到平衡后，充入CO再次达到平衡时，CO的体积分数降低
D．当容器中混合气体密度不变时，可说明反应已达化学平衡状态
（2）图1所示的直形石英玻璃封管中充有CO气体，在温度为T₁的一端放置不纯的镍（Ni）粉，Ni粉中的杂质不与CO（g）发生反应．在温度为T₂的一端得到了纯净的高纯镍，则温度T₁    T₂（填“＞”“＜”或“=”）．上述反应体系中循环使用的物质是    ．
（3）甲醇是一种重要的化工原料，工业上可用CO和H₂合成甲醇（催化剂为Cu₂O/ZnO）：CO（g）+2H₂（g）⇌CH₃OH（g）△H=-90.8kJ•mol^-1．若在温度、容积相同的3个密闭容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温、恒容，测得反应达到平衡时的有关数据如下：
容器甲乙丙
反应物投入量 1mol CO、
2mol H₂ 1mol
CH₃OH 2mol CO、
4mol H₂
CH₃OH的浓度/mol•L^-1 c₁ c₂ c₃
反应的能量变化放出Q₁kJ 吸收Q₂kJ 放出Q₃kJ
反应物转化率 α₁ α₂ α₃
下列说法正确的是    ．
a．c₁=c₂　　　　　　　b.2Q₁=Q₃    c．Q₁+Q₂=90.8     d．α₂+α₃＜100%
（4）据研究，上述（3）中合成甲醇反应过程中起催化作用的为Cu₂O，反应体系中含少量CO₂有利于维持催化剂Cu₂O的量不变，原因是    （用化学方程式表示）．
（5）已知在常温常压下：甲醇的燃烧热为725.8kJ•mol^-1，CO的燃烧热为283kJ•mol^-1，H₂O（g）═H₂O（l）△H=-44.0kJ•mol^-1．写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和水蒸气的热化学方程式：    ．

（6）金属氧化物可被一氧化碳还原生成金属单质和二氧化碳．如图2是四种金属氧化物（Cr₂O₃、SnO^-1、PbO₂、Cu₂O）被一氧化碳还原时lg
c(CO)
c(CO2)
与温度（t）的关系曲线图．四个反应中属于吸热反应的是    （填金属氧化物的化学式），在700℃用一氧化碳还原Cr₂O₃时，若反应方程式化学计量数为最简整数比，该反应的平衡常数（K）数值等于    ．

难度：中等

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10．铵盐是重要的化工原料，以N₂和H₂为原料制取硝酸铵的流程图如下，请回答下列问题：

（1）在上述流程图中，B设备的名称是    ，其中发生反应的化学方程式为    ．
（2）在上述工业生产中，N₂与H₂合成NH₃的催化剂是    ．1909年化学家哈伯在实验室首次合成了氨，2007年化学家格哈德•埃特尔在哈伯研究所证实了氢气与氮气在固体催化剂表面合成氨的反应过程，示意图如下（①-⑤）：

分别表示N₂、H₂、NH₃．图⑤表示生成的NH₃离开催化剂表面，图②和图③的含义分别是    、    ．
（3）NH₃和CO₂在一定条件下可合成尿素，其反应为：2NH₃（g）+CO₂（g）⇌CO（ NH₂）₂（s）+H₂O（g）
图⑥表示合成塔中氨碳比a与CO₂转化率ω的关系．a为[n（NH₃）：n（CO₂）]，b为水碳比[n（H₂O）：n（CO₂）]．则：
①b应控制在    ；
A.1.5.1.6         B.1～1.1        C.0.6～0.7
②a应控制在4.0的理由是    ．
（4）在合成氨的设备（合成塔）中，设置热交换器的目的是    ；在合成硝酸的吸收塔中通入空气的目的是    ．
（5）生产硝酸的过程中常会产生一些氮的氧化物，可用如下两种方法处理：
碱液吸收法：NO+NO₂+2NaOH═2NaNO₂+H₂O
NH₃还原法：8NH₃+6NO₂
催化剂
.
△
7N₂+12H₂O（NO也有类似的反应）
以上两种方法中，符合绿色化学的是    ．
（6）某化肥厂用NH₃制备NH₄NO₃．已知：由NH₃制NO的产率是96%、NO制HNO₃的产率是92%，则制HNO₃所用去的NH₃的质量占总耗NH₃质量（不考虑其它损耗）的    %．

难度：中等

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时间（min）浓度（mol•L^-1）	0	5	10	15	25	30
NO	1.00	0.58	0.40	0.40	0.48	0.48
N₂	0	0.21	a	a	b	b
CO₂	0	0.21	a	a	0.36	0.36

容器	甲	乙	丙
反应物投入量	1mol CO、 2mol H₂	1mol CH₃OH	2mol CO、 4mol H₂
CH₃OH的浓度/mol•L^-1	c₁	c₂	c₃
反应的能量变化	放出Q₁kJ	吸收Q₂kJ	放出Q₃kJ
反应物转化率	α₁	α₂	α₃

t/K	298	398	498	…
K	4.1×10⁶	K₁	K₂	…