知识点挑题 - 高中化学 - 优优班--学霸训练营

1．研究和开发CO₂和CO的创新利用是环境保护和资源利用双赢的课题．
（1）CO可用于合成甲醇．在体积可变的密闭容器中充入4mol CO和8molH₂，在催化剂作用下合成甲醇：CO（g）+2H₂（g）⇌CH₃OH（g）
（Ⅰ）平衡时CO的转化率与温度、压强的关系如图所示：
①该反应的逆反应属于 ______ 反应；（填“吸热”或“放热”）．
②在0.1Mpa、100℃的条件下，该反应达到平衡时容器体积为开始容器体积的 ______ 倍．（结果保留两位小数点）
③在温度和容积不变的情况下，再向平衡体系中充入4mol CO，8molH₂，达到平衡时CO转化率 ______ （填“增大”，“不变”或“减小”），平衡常数K ______ （填“增大”，“不变”或“减小”）．
（2）在反应（Ⅰ）中需要用到H₂做反应物，以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法．已知：
CH₄（g）+H₂O（g）=CO（g）+3H₂（g）△H=+206.2kJ•mol^-1
CH₄（g）+CO₂（g）=2CO（g）+2H₂（g）△H=+247.4kJ•mol^-1
则CH₄和H₂O（g）反应生成CO₂和H₂的热化学方程式为： ______ ．
（3）在反应（Ⅰ）中制得的CH₃OH 即可以做燃料，还可以与氧气组成碱性燃料电池，电解质溶液是20%～30%的KOH溶液．则该燃料电池放电时：负极的电极反应式为 ______ ．

难度：中等

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2．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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3．硫单质和化合物在工农业生产中有着重要的应用，而SO₂直接排放会对环境造成危害．
Ⅰ．已知：重晶石（BaSO₄）高温煅烧可发生一系列反应，其中部分反应如下：
BaSO₄（s）+4C（s）═BaS（s）+4CO（g）△H=+571.2kJ•mol^-1
BaS（s）═Ba（s）+S（s）△H=+460kJ•mol^-1
已知：2C（s）+O₂（g）═2CO（g）△H=-221kJ•mol^-1
则：Ba（s）+S（s）+2O₂（g）═BaSO₄（s）△H= ______ ．
Ⅱ．SO₂的尾气处理通常有以下几种方法：
（1）活性炭还原法
反应原理：
恒温恒容时2C（s）+2SO₂（g）⇌S₂（g）+2CO₂（g）．
反应进行到不同时间测得各物质的浓度如图2：
①0～20min反应速率表示为v（SO₂）= ______ ；
②30min时，改变某一条件平衡发生移动，则改变的条件最有可能是 ______ ；
③平衡常数的表达式K= ______ ．
（2）亚硫酸钠吸收法
①Na₂SO₃溶液吸收SO₂的离子方程式为 ______ ；
②常温下，当吸收至NaHSO₃时，吸收液中相关离子浓度关系一定正确的是 ______ （填序号）．
a．c（Na⁺）+c（H⁺）＞c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）+c（OH^-）
b．c（Na⁺）=c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）+c（H₂SO₃）
c．c（Na⁺）＞c（HSO₃^-）＞c（H⁺）＞c（SO₃^2-）
d．水电离出c（H⁺）=1×10^-8 mol/L
（3）电化学处理法
①如图所示，Pt（Ⅰ）电极的反应式为 ______ ；
②当电路中转移0.02mol e^-时（较浓H₂SO₄尚未排出），交换膜左侧溶液中约增加 ______ mol离子．

难度：中等

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4．雾霾严重影响人们的生活，汽车尾气排放是造成雾霾天气的重要原因之一．已知汽车尾气排放时容易发生以下反应：
①N₂（g）+O₂（g）⇌2NO（g）△H₁=a kJ•mol^-1
②2NO（g）+O₂（g）⇌2NO₂（g）△H₂=b kJ•mol^-1
③CO（g）+1/2O₂（g）⇌CO₂（g）△H₃=c kJ•mol^-1
④2CO（g）+2NO（g）⇌N₂（g）+2CO₂（g）△H₄
请回答下列问题：
（1）根据反应①②③，确定反应④中△H₄= ______ kJ•mol^-1．
（2）下列情况能说明反应②已达平衡状态的是 ______ （填编号）．
A．单位时间内生成1mol NO₂的同时消耗了lmol NO
B．在恒温恒容的容器中，混合气体的密度保持不变
C．混合气体的颜色保持不变
D．在恒温恒压的容器中，NO的体积分数保持不变．

难度：较易

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5．利用I₂O₅可消除CO污染或定量测定CO，反应为：5CO（g）+I₂O₅（s）⇌5CO₂（g）+I₂（s）；△H ₁
（1）已知：2CO（g）+O₂（g）⇌2CO₂（g）；△H ₂
2I₂（s）+5O₂（g）⇌2I₂O₅（s）；△H ₃
则△H ₁= ______ （用含△H ₂和△H ₃的代数式表示）．
（2）不同温度下，向装有足量I₂O₅固体的1L恒容密闭容器中通入1molCO，测得CO₂的浓度c（CO₂）随时间t变化曲线如图．请回答：
①从反应开始至a点时的反应速率为v（CO）= ______ ，b点时化学平衡常数K_b= ______ ．
②d点时，温度不变，若将容器体积压缩至原来的一半，请在图中补充画出CO₂体积分数的变化曲线．
③下列说法正确的是 ______ ．（填字母序号）
A．容器内气体密度不变，表明反应达到平衡状态
B．两种温度下，c点时体系中混合气体的平均相对分子质量相等
C．增加I₂O₅的投料量有利于提高CO的转化率
D．b点和d点的化学平衡常数：K_b＜K_d．

难度：较易

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6．甲醇是重要的燃料，有广阔的应用前景：工业上一般以CO和为原料合成甲醇，该反应的热化学方程式为：CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（g）△H₁=-116kJ•mol^-1
（1）下列措施中有利于增大该反应的反应速率且利于反应正向进行的是 ______ ．
a．随时将CH₃OH与反应混合物分离 b．降低反应温度
c．增大体系压强 d．使用高效催化剂
（2）已知：CO（g）+ $%20%5Cfrac%20%7B1%7D%7B2%7D$ O₂（g）═CO₂（g）△H₂=-283kJ•mol^-1
H₂（g）+ $%20%5Cfrac%20%7B1%7D%7B2%7D$ O₂（g）═H₂O（g）△H₃=-242kJ•mol^-1
则表示1mol气态甲醇完全燃烧生成CO₂和水蒸气时的热化学方程式为 ______ ．
（3）在容积为2L的恒容容器中，分别研究在三种不同温度下合成甲醇，如图是上述三种温度下不同的H₂和CO的起始组成比（起始时CO的物质的量均为2mol）与CO平衡转化率的关系．请回答：
①在图中三条曲线，对应的温度由高到低的顺序是 ______ ．
②利用a点对应的数据，计算出曲线Z在对应温度下CH₃OH（g）═CO（g）+2H₂（g）的平衡常数：K= ______ ．
（4）恒温下，分别将1molCO和2molH₂置于恒容容器I和恒压容器Ⅱ中（两容器起始容积相同），充分反应．
①达到平衡所需时间是I ______ Ⅱ（填“＞”、“＜”或“=”，下同）．达到平衡后，两容器中CH₃OH的体积分数关系是I ______ Ⅱ．
②平衡时，测得容器I中的压强减小了30%，则该容器中CO的转化率为 ______ ．

难度：较易

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7．联合国气候变化大会于2009年12月7～18日在哥本哈根召开．中国政府承诺到2020年，单位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%～45%．
（1）有效“减碳”的手段之一是节能．下列制氢方法最节能的是 ______
A．电解水制氢：2H₂O2H₂↑+O₂↑
B．高温使水分解制氢：2H₂O2H₂↑+O₂↑
C．太阳光催化分解水制氢：2H₂O TiO2太阳光 2H₂↑+O₂↑
D．天然气制氢：CH₄+H₂O CO+3H₂
（2）用CO₂和氢气合成CH₃OCH₃（甲醚）是解决能源危机的研究方向之一．
已知：CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（g）△H=-90.7kJ•mol^-1
2CH₃OH（g）═CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H=-23.5kJ•mol^-1
CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂（g）△H=-41.2kJ•mol^-1
则CO₂和氢气合成CH₃OCH₃（g）的热化学方程式为 ______ ．
（3）在催化剂和一定温度、压强条件下，CO与H₂可反应生成甲醇：CO（g）+2H₂（g）⇌CH₃OH（g），CO的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示，则：p₁______ p₂（填“＜”、“＞”或“=”下同），上述反应的△H ______ 0．

难度：较易

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8．近年来雾霾天气多次肆虐我国部分地区．其中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（g） $%20%5Coverset%7B%5Ctext%7B%E5%82%AC%E5%8C%96%E5%89%82%7D%7D%7B%20%7D$ 2CO₂（g）+N₂（g）．在密闭容器中发生该反应时，c（CO₂）随温度（T）和时间（t）的变化曲线如图1所示．据此判断：
①该反应的△H ______ 0（填“＜”或“＞”）．
②在T₂温度下，0～2s内的平均反应速率v（N₂）为 ______ ．
③若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行，图2中正确且能说明反应在进行到t₁时刻达到平衡状态的是 ______ （填字母编号）．
（2）直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题．煤燃烧产生的烟气中含氮的氧化物，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/mol①
2NO₂（g）⇌N₂O₄（g）△H=-56.9kJ/mol②
H₂O（g）═H₂O（l）△H=-44.0kJ/mol③
写出CH₄催化还原N₂O₄（g）生成N₂和H₂O（l）的热化学方程式 ______ ．
（3）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100mL 1mol/L食盐水的装置，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该燃料电池的负极反应式为 ______ ．
②电解后溶液的pH约为 ______ （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约为 ______ L．

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9．肼（N₂H₄）广泛用于火箭推进剂、有机合成及电池燃料．请回答下列问题：
（1）直接肼燃料电池原理如右图所示，则该电池中负极的电极反应式为 ______ ．用此电池作电源电解含有0.10mol CuSO₄和0.10mol NaCl的混合溶液100mL，假如电路中转移了0.20mol电子，且电解池的电极均为惰性电极，则阳极产生的气体在标准状况下的体积是 ______ L；
（2）火箭常用N₂O₄作氧化剂，肼作燃料，已知：
N₂（g）+2O₂（g）=2NO₂（g）△H=-67.7kJ•mol^-1，
N₂H₄（g）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（g）△H=-534.0kJ•mol^-1
2NO₂（g）⇌N₂O₄（g）△H=-52.7kJ•mol^-1
试写出气态肼在气态四氧化二氮中燃烧生成氮气和气态水的热化学方程式： ______
（3）已知：2NO₂（g）⇌N₂O₄（g）△H=-57.2kJ•mol^-1．一定温度下，一定体积的密闭容器中充入NO₂进行反应：2NO₂（g）⇌N₂O₄（g）达到平衡．写出该反应的平衡常数表达式： ______ ，升高温度，该反应的平衡常数K值将 ______ （填增大或减小或不变）；若其他条件不变时，下列措施能提高NO₂转化率的是 ______ （填字母序号）
A．减小NO₂的浓度 B．降低温度 C．增加NO₂的物质的量 D．升高温度．

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10．火力发电厂释放出大量氮氧化合物（NOx）、SO₂和CO₂等气体会造成环境问题．对燃煤废气进行脱硝、脱硫和脱碳等处理，可实现绿色环保、节能减排、废物利用等目的．
（1）脱硝．利用甲烷催化还原NO_x：
CH₄（g）+4NO₂（g）═4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H₁=-574kJ/mol
CH₄（g）+4NO（g）═2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H₂=-1160kJ/mol
甲烷直接将NO₂还原为N₂的热化学方程式为 ______ ．
（2）脱碳．将CO₂转化为甲醇：CO₂（g）+3H₂（g）⇌CH₃OH（g）+H₂O（g）△H₃

①在一恒温恒容密闭容器中充入1mol CO₂和3mol H₂进行上述反应．测得CO₂和CH₃OH（g）浓度随时间变化如图1所示．回答：0～10min内，氢气的平均反应速率为 ______ mol/（L•min）；第10min后，保持温度不变，向该密闭容器中再充入1mol CO₂（g）和1mol H₂O（g），则平衡 ______ （填“正向”、“逆向”或“不”）移动．
②如图2，25℃时以甲醇燃料电池（电解质溶液为稀硫酸）为电源来电解300mL 某NaCl溶液，正极反应式为 ______ ．在电解一段时间后，NaCl溶液的pH值变为13（假设NaCl溶液的体积不变），则理论上消耗甲醇的物质的量为 ______ mol．
③取五份等体积的CO₂和H₂的混合气体（物质的量之比均为1：3），分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中，发生上述反应，反应相同时间后，测得甲醇的体积分数φ（CH₃OH）与反应温度T的关系曲线如图3所示，则上述CO₂转化为甲醇的反应的△H₃______ 0（填“＞”、“＜”或“=”）．
（3）脱硫．燃煤废气经脱硝、脱碳后，与一定量氨气、空气反应，生成硫酸铵．硫酸铵水溶液呈酸性的原因是 ______ （用离子方程式表示）；室温时，向（NH₄）₂SO₄，溶液中滴人NaOH溶液至溶液呈中性，则所得溶液中微粒浓度大小关系c（Na⁺） ______ c（NH₃•H₂O）．（填“＞”、“＜”或“=”）

难度：较易

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