知识点挑题 - 高中化学 - 优优班--学霸训练营

1． 1913年，德国化学家哈伯实现了合成氨的工业化生产，被称作解救世界粮食危机的化学天才．现将lmolN₂和3molH₂投入1L的密闭容器，在一定条件下，利用如下反应模拟哈伯合成氨的工业化生产：N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）△H＜0．当改变某一外界条件（温度或压强）时，NH₃的体积分数ψ（NH₃）变化趋势如图所示．

回答下列问题：
（1）已知：①NH₃（l）═NH₃（g）②N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（l）△H₂；则反应N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）的△H= ______ （用含△H₁、△H₂的代数式表示）．
（2）合成氨的平衡常数表达式为 ______ ，平衡时，M点NH₃的体积分数为10%，则N₂的转化率为 ______ （保留两位有效数字）．
（3）X轴上a点的数值比b点 ______ （填“大”或“小”）．图中，Y轴表示 ______ （填“温度”或“压强”），判断的理由是 ______ ．
（4）若将1mol N₂和3mol H₂分别投入起始容积为1L的密闭容器中，实验条件和平衡时的相关数据如表所示：
容器编号实验条件平衡时反应中的能量变化
Ⅰ 恒温恒容放热Q₁kJ
Ⅱ 恒温恒压放热Q₂kJ
Ⅲ 恒容绝热放热Q₃kJ
下列判断正确的是 ______ ．
A．放出热量：Q_l＜Q₂＜△H_lB．N₂的转化率：Ⅰ＞ⅢC．平衡常数：Ⅱ＞ⅠD．达平衡时氨气的体积分数：Ⅰ＞Ⅱ
（5）常温下，向VmL amoI．L^-l的稀硫酸溶液中滴加等体积bmol．L^-l的氨水，恰好使混合溶液呈中性，此时溶液中c（NH₄⁺） ______ c（S0₄^2-）（填“＞”、“＜”或“=”）．
（6）利用氨气设计一种环保燃料电池，一极通入氨气，另一极通入空气，电解质是掺杂氧化钇（Y₂0₃）的氧化锆（ZrO₂）晶体，它在熔融状态下能传导O^2-．写出负极的电极反应式 ______ ．

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2．二氧化碳的捕集与利用是实现温室气体减排的重要途径之一．
（l）目前工业上使用的捕碳剂有NH₃和（NH₄）₂CO₃，它们与CO₂可发生如下可逆反应：
2NH₃（l）+H₂O（l）+CO₂（g）⇌（NH₄）₂CO₃（aq）K₁
NH₃（l）+H₂O（l）+CO₂（g）⇌NH₄HCO₃（aq）K₂
（NH₄）₂CO₃（aq）+H₂O（l）+CO₂（g）⇌2NH₄HCO₃（aq）K₃
则K₃= ______ （用含K_l、K₂的代数式表示）．
（2）利用CO₂制备乙烯是我国能源领域的一个重要战略方向，具体如下：
方法一：CO₂催化加氢合成乙烯，其反应为：2CO₂（g）+6H₂（g）⇌C₂H₄（g）+4H₂O（g）△H=akJ．mol^-1起始时按n（CO₂）：n（H₂）=1：3的投料比充入20L的恒容密闭容器中，不同温度下平衡时H₂和H₂O的物质的量如图甲所示：

①a ______ 0（选填“＞”或“＜”）．
②下列说法正确的是 ______ （填字母序号）．
A．使用催化剂，可降低反应活化能，加快反应速率
B．其它条件不变时，若扩大容器容积，则U_正减小，v_逆增大
C．测得容器内混合气体密度不随时间改变时，说明反应已达平衡
③393K下，H₂的平衡转化率为 ______ （保留三位有效数字）．
④393K下，该反应达到平衡后，再向容器中按n（CO₂）：n（H₂）=1：3投入CO₂和H₂，
则n（H₂）/n（C₂H₄）将 ______ （填“变大”、“不变”或“变小”）．
方法二：
用惰性电极电解强酸性的二氧化碳水溶液可得到乙烯，其原理如图乙所示•
⑤b电极上的电极反应式为 ______
⑥该装置中使用的是 ______ （“阴”或“阳”）离子交换膜．

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3．汽车尾气净化反应：2NO（g）+2CO（g）⇌N₂（g）+2CO₂（g），请回答下列问题：
（1）对于气相反应，用某组分B平衡时的分压p（B）代替物质的量浓度c（B）也可表示平衡常数，记作K_P，则该反应的平衡常数K_P表达式为 ______ ；
（2）已知：N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180.5kJ•mol^-1
C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H=-393.5kJ•mol^-1
2C（s）+O₂（g）=2CO（g）△H=-221kJ•mol^-1
则2NO（g）+2CO（g）⇌N₂（g）+2CO₂（g）的△H= ______ ，该反应能自发进行的条件 ______ （填“高温”、“低温”或“任意温度”）；
（3）在一定温度下，向体积为 V L的密闭容器中充入一定量的NO和CO．在t₁时刻达到平衡状态，此时n（CO）=a mol，n（NO）=2a mol，n（N₂）=b mol．
①若保持体积不变，再向容器中充入n（CO₂）=b mol，n（NO）=a mol，则此时v_正______ v_逆（填“＞”、“=”或“＜”）；
②在t₂时刻，将容器迅速压缩到原容积的 $%20%5Cfrac%20%7B1%7D%7B2%7D$ ，在其它条件不变的情况下，t₃时刻达到新的平衡状态．请在图1中补充画出t₂-t₃-t₄时段N₂物质的量的变化曲线．

（4）汽车使用乙醇汽油并不能减少NO_x的排放，这使NO_x的有效消除成为环保领域的重要课题．某研究小组在实验室以Ag-ZSM-5为催化剂，测得NO转化为N₂的转化率随温度变化情况如图2所示．
①若不使用CO，温度超过775K，发现NO的分解率降低，其可能的原因为 ______ ；在n（NO）/n（CO）=1的条件下，应控制的最佳温度在 ______ 左右；
②目前对氮氧化物（NO_x）进行治理的方法比较多，其中吸附/吸收法广受欢迎．下列物质适合作为NO_x吸收剂的是 ______
A．活性炭 B．氨水 C．酸性尿素溶液 D．硫酸．

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4．氮元素及其化合物在生产、生活中有着广泛的应用．
Ⅰ．亚硝酸（HNO₂）是一种弱酸、具有氧化性．
（1）已知：25℃时，K_a（HNO₂）=5.0×10^-4 K_b（NH₃•H₂O）=1.8×10^-5
室温下，0.1mol•L^-1的NH₄NO₂溶液中离子浓度由大到小顺序为 ______ ．
（2）酸性工业废水中NO₃^-可用尿素[CO（NH₂）₂]处理，转化为对空气无污染的物质，其反应的离子反应方程式为 ______ ．
Ⅱ．工业上以NH₃、CO₂为原料生产尿素，该过程实际分为两步反应：
第一步合成氨基甲酸铵：2NH₃（g）+CO₂（g）═H₂NCOONH₄（s）△H=-272kJ•mol^-1
第二步氨基甲酸铵分解：H₂NCOONH₄（s）═CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g）△H=+138kJ•mol^-1
（3）写出以NH₃、CO₂为原料合成尿素分热化学方程式： ______ ．
（4）某实验小组模拟工业上合成尿素的条件：T℃时，在一体积为10L密闭容器中投入4molNH₃和1molCO₂
，实验测得反应中各组分的物质的量随时间的变化如图1所示．
①反应进行到10min时测得CO₂的物质的量为0.26mol，则第一步的反应速率v（CO₂）= ______ ．
②已知总反应的快慢由慢的一步决定，则在此条件下，合成尿素两步反应中慢反应的平衡常数K= ______ ．
Ⅲ．电化学方法可用于治理空气中的氮氧化物NO_x．
（5）如图2是用食盐水做电解液电解烟气脱氮的一种原理图，NO被阳极产生的氧化性物质氧化为NO₃^-，尾气经氢氧化钠溶液吸收后排入空气．
①电解池中NO被氧化成NO₃^-的离子方程式为 ______
②研究发现，除了电流密度外，控制电解液较低的pH有利于提高NO去除率，其原因是 ______ ．

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5．己知：Mn（s）+O₂（g）═MnO₂（s）△H_l
S（s）+O₂（g）═SO₂（g）△H₂
Mn（s）+S（s）+2O₂（g）═MnSO4（s）△H₃
则下列表述正确的是（　　）

A．△H₂＞0

B．△H₃＞△H₁

C．Mn+SO₂═MnO₂+S△H=△H₂-△H₁

D．MnO₂（s）+SO₂（g）═MnSO₄（s）△H═△H-₃△H₂-△H₁

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6．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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7．碳和氮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） $%20%5Coverset%7B50%EF%BD%9E80%E2%84%83%7D%7B%5Cunderset%7B180%EF%BD%9E200%E2%84%83%7D%7B%7B%5Crightleftharpoons%7D%7D%7D$ Ni（CO）₄（g），△H＜0．利用该反应可以将粗镍转化为纯度达99.9%的高纯镍．下列说法正确的是 ______ （填字母编号）．
A．增加Ni的量可提高CO的转化率，Ni的转化率降低
B．缩小容器容积，平衡右移，△H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4v_正[Ni（CO）₄]=v_正（CO）时或容器中混合气体密度不变时，都可说明反应已达化学平衡状态
（2）CO与镍反应会造成含镍催化剂的中毒．为防止镍催化剂中毒，工业上常用SO₂将CO氧化，二氧化硫转化为单质硫．
已知：CO （g）+ $%20%5Cfrac%20%7B1%7D%7B2%7D$ O₂（g）═CO₂（g）△H=-Q₁ kJ•mol^-1
S（s）+O₂（g）═SO₂（g）△H=-Q₂ kJ•mol^-1
则SO₂（g）+2CO （g）═S（s）+2CO₂（g）△H= ______ ．
（3）对于反应：2NO（g）+O₂⇌2NO₂（g），向某容器中充入10mol的NO和10mol的O₂，在其他条件相同时，分别测得NO的平衡转化率在不同压强（p₁、p₂）下随温度变化的曲线（如图1）．
①比较p₁、p₂的大小关系： ______ ．
②700℃时，在压强为p₂时，假设容器为1L，则在该条件平衡常数的数值为 ______ （最简分数形式）．
（4）NO₂、O₂和熔融NaNO₃可制作燃料电池，其原理如图2所示．该电池在使用过程中石墨I电极上生成氧化物Y，其电极反应式为 ______ ．若该燃料电池使用一段时间后，共收集到20mol Y，则理论上需要消耗标准状况下氧气的体积为 ______ L．

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8．氮及其化合物的转化是资源利用和环境保护的重要研究课题．回答下列问题：
（1）已知：I.2SO₂（g）+O₂（g）⇌2SO₃ （g）△H=-196.6kJ•mol^-1
II．SO₂（g）+NO₂ （g）⇌SO₃（g）+NO（g）△H=-41.6kJ•mol^-1
则 2NO（g）+O₂ （g）⇌2NO₂ （g）△H= ______ kJ•mol^-1
（2）向绝热恒容密闭容器中通入SO₂和NO₂，一定条件下发生上述反应II．
①该反应达到平衡前某段时间内，下列反应速率随时间变化的示意图中一定错误的是 ______ ．

②开始时，在两容器中分别加入：I：1molSO₂（g）和1molNO₂（g）；II：1molSO₃（g）和1mol NO（g），则达化学平衡时，该反应的平衡常数I ______ II（填“＞”、“=”或“＜”）．
（3）用纯碱溶液吸收NO₂时发生反应：Na₂CO₃+2NO₂=NaNO₃+NaNO₂+CO₂．
已知：HNO₂的pK_a=3.15，H₂CO₃的pK_a1=6.37、pK_a2=10.25，其中pK_a=-1gK_a．
①HNO₂的酸性比H₂CO₃的酸性 ______ （填“强”或“弱”）．
②用500mL 1mol•L^-1纯碱溶液吸收标准状况下11.2L NO₂气体，充分发生上述反应，生成的CO₂全部逸出，则反应后的溶液中所含阴离子的浓度大小顺序为 ______ ．
（4）NH₃催化还原NO是目前应用最广泛的烟气脱硝技术．其反应为4NO（g）+4NH₃（g）+O₂（g）⇌4N₂（g）+6H₂O（g）△H=-1627.2kJ•mol^-1；NO和NH₃在Ag₂O催化剂表面的反应活性随温度的变化曲线如图所示：

①由图可以看出，脱硝工艺应在 ______ （填“有氧”或“无氧”）条件下进行．
②在有氧的条件下，随着反应温度的进一步升高，NO的转化率明显下降，NO₂产率明显提高，可能的原因是 ______ ．

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9．已知：2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H═-566KJ/mol
2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H═-484KJ/mol
CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（g）△H═-802KJ/mol
则：CH₄（g）+CO₂（g）⇌2CO（g）+2H₂ （g）△H═ ______ ．

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10．钢铁生产中的尾气易造成环境污染，清洁生产工艺可消减污染源并充分利用．已知：
①Fe₂O₃（s）+3CO（g）⇌Fe（s）+3CO₂（g）△H=-25kJ/mol
②3Fe₂O₃（s）+CO（g）⇌2Fe₃O₄（s）+CO₂（g）△H=-47kJ/mol
③Fe₃O₄（s）+CO（g）⇌3FeO（s）+CO₂（g）△H=+17kJ/mol
（1）试计算反应：FeO（s）+CO（g）⇌Fe（s）+CO₂（g）的△H= ______ ．
（2）已知1092℃时（1）中反应的平衡常数为0.35，在1L的密闭容器中，投入7.2g FeO和0.1mol CO加热到1092℃并保持该温度，反应在t₁时达平衡．
①t₁时反应达平衡后，CO气体的体积分数为 ______ ．
②反应（1）在一定条件下达到平衡，则下列叙述表明该反应已经达到平衡状态的是 ______ （填字母）．
a．混合气体的密度不变　　　　　　b．CO的浓度不再改变
c．v（CO）_正=v（CO₂）_逆　 d．容器内总压强不变
（3）含铁元素的高铁酸钾（K₂FeO₄）是一种优良的水处理剂．
①K₂FeO₄溶于水是一个可逆的过程，放出一种无色无味气体．其杀菌消毒、净化吸附水中的悬浮杂质的原理可用离子方程式表示为 ______ ．
②FeO₄^2-在水溶液中的存在形态如图a所示，纵坐标表示分数分布．则下列说法不正确的是 ______ （填字母）．
A．不论溶液酸碱性如何变化，铁元素都有4种存在形态
B．向pH=10的这种溶液中加硫酸至pH=2，HFeO₄^-的分布分数逐渐增大
C．向pH=6的这种溶液中加KOH溶液，发生反应的离子方程式为HFeO₄^-+OH^-═FeO₄^2-+H₂O
③高铁酸钾还可制作充电电池，原理为：3Zn+2K₂FeO₄+8H₂O $%20%5Coverset%7B%5Ctext%7B%E6%94%BE%E7%94%B5%7D%7D%7B%5Cunderset%7B%5Ctext%7B%E5%85%85%E7%94%B5%7D%7D%7B%7B%5Crightleftharpoons%7D%7D%7D$ 3Zn（OH）₂+2Fe（OH）₃+4KOH
该电池充电时阳极电极反应式为 ______ ．
④将适量K₂FeO₄溶解于pH=4.74的溶液中，配制成c（FeO₄^2-）=1.0mmol/L的试样，将试样分别置于20℃、30℃、40℃和60℃的恒温水浴中，测定c（FeO₄^2-）的变化，结果见图b．该操作的目的是 ______ ．

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容器编号	实验条件	平衡时反应中的能量变化
Ⅰ	恒温恒容	放热Q₁kJ
Ⅱ	恒温恒压	放热Q₂kJ
Ⅲ	恒容绝热	放热Q₃kJ