知识点挑题 - 高中化学 - 优优班--学霸训练营

1．为迎接G20峰会的到来，浙江加大了对环境治理的力度．其中对含氮化物的处理是一个重要的课题．
Ⅰ．氮氧化物
（1）已知：N₂（g）和O₂（g）反应生成NO（g）过程中的能量变化情况如图1：

①2NO（g）⇌N₂（g）+O₂（g）△H= ______
②你认为该反应能否自发，并说明理由 ______
（2）科学家利用2NO（g）⇌Na（g）+O₂（g）来消除NO的污染．1molNO在恒温、容积恒定为1L的密闭容器中反应，10min后达到平衡，NO的物质的量为0.4mol．在第15min时，保持温度不变，将容器的体积迅速增大至2L并保持恒容，第25min时到达平衡；第30min时，保持温度和体积不变，向容器中再通入0.2molNO，第50min时达到平衡，请在图2中画出从第15min起到70minNO的物质的量随时间变化的曲线．
Ⅱ亚硝酸盐
（1）来源：用氧化性熔融盐处理钢铁表面氧化膜时会产生污染物亚硝酸盐，请写出FeO与NaNO₃在加热条件下发生的反应 ______ ．
（2）电化学处理：用电解法降解NO₂^‑其原理如图3所示
电源正极为 ______ （填A或B），
阴极反应式为 ______ ．

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2．脱去冶金工业排放烟气中SO₂的方法有多种．
（1）利用本生（Bunsen）热化学循环吸收SO₂工艺由下列三个反应组成：
2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（I）△H₁=-572kJ•mol^-1
2HI（g）═H₂（g）+I₂（g）△H₂=+10kJ•mol^-1
2H₂SO₄（I）═2SO₂（g）+2H₂O（g）+O₂（g）△H₃=+462kJ•mol^-1
则得SO₂（g）+I₂（g）+2H₂O（I）═2HI （g）+H₂SO₄（I）△H= ______ kJ•mol^-1
（2）氧化锌吸收法．配制ZnO悬浊液，在吸收塔中封闭循环脱硫．测得pH、吸收效率η随时间t的变化如图1所示；溶液中部分微粒与PH的关系如图2所示．

①为提高SO₂的吸收效率η，可采取的措施有：增大悬浊液中ZnO的量、 ______ ．
②图1中的pH-t曲线ab段发生的主要化学方程式为 ______
③pH=7时，溶液中 $%20%5Cfrac%20%7Bc%28Zn%5E%7B2%2B%7D%29%7D%7Bc%28S%20O_%7B%203%20%7D%5E%7B%202-%20%7D%29%7D$ = ______
（3）如图3所示，利用惰性电解电解含SO₂的烟气回收S及H₂SO₄，以实现废物利用．
①阴极的电极反应式为 ______ ．
②每处理含19.2g SO₂的烟气，理论上回收S、H₂SO₄的物质的量分别为 ______ 、 ______ ．

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3．环境问题正引起全社会的关注，用NH₃催化还原N_xO_y可以消除氮氧化物的污染，对构建生态文明有着极为重要的意义
（1）已知N₂（g）+3H₂（g）⇌2NH₃（g）△H＜0，当反应器中按n（N₂）：n（H₂）=1：3投料，分别在200℃、400℃、600℃下达到平衡时，混合物中NH₃的物质的量分数随压强的变化曲线如图1．

①曲线a对应的温度是 ______ ．
②关于工业合成氨的反应，下列叙述正确的是 ______
A．及时分离出NH₃可以提高H₂的平衡转化率
B．P点原料气的平衡转化率接近100%，是当前工业生产工艺中采用的温度、压强条件
C．图中M、N、Q点平衡常数K的大小关系是K（M）=K（Q）＞K（N）
D．M点对应的H₂转化率是75%
E．如果N点时c（NH₃）=0.2mol•L^-1，N点的化学平衡常数K≈0.93
（2）用NH₃催化还原N_xO_y时包含以下反应．
已知：反应I：4NH₃（g）+6NO（g）⇌5N₂（g）+6H₂O（l）△H₁＜0
反应II：2NO（g）+O₂（g）⇌2NO₂（g）△H₂＜0
反应III：4NH₃（g）+6NO₂（g）⇌5N₂（g）+3O₂（g）+6H₂O（l）△H₃＞0
相同条件下，反应I在2L密闭容器内，选用不同的催化剂，反应产生N₂的量随时间变化如图2所示．
①计算0～4分钟在A催化剂作用下，反应速率v（NO）= ______ ．
②下列说法正确的是 ______ ．
A．该反应的活化能大小顺序是：E_a（A）＞E_a（B）＞E_a（C）
B．增大压强能使反应速率加快，是因为增加了活化分子百分数
C．单位时间内H-O键与N-H键断裂的数目相等时，说明反应已经达到平衡
D．若在恒容绝热的密闭容器中发生反应，当K值不变时，说明反应已经达到平衡
（3）一定温度下，反应III在容积可变的密闭容器中达到平衡，此时容积为3L，c（N₂）与反应时间t变化曲线X如图3所示，若在t₁时刻改变一个条件，曲线X变为曲线Y或曲线Z．则：
①曲线X变为Y曲线改变的条件是： ______ ，变为曲线 Z改变的条件是 ______ ．
②若t₂降低温度，t₃达到平衡，请在上图中画出曲线X在t₂-t₄内c（N₂）的变化曲线．

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4．碳是一种生命元素，碳元素的循环对地球环境，从中衍生出来的CO₂可以有许多用途．回答下面问题：
Ⅰ（1）已知温度为T时：
CH₄（g）+2H₂O=CO₂（g）+4H₂（g）△H=+165KJ•mol
CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g）△H=-41KJ•mol
电解得到的CO、H₂在合适催化剂的作用下可以合成CH₄的反应，温度为T时，该反应的热化学方程式为 ______ ．
（2）在固态金属氧化物电解池中，高温电解H₂O～CO₂混合气体制备H₂和CO是一种新的能源利用方式，基本原理如图1所示．请问：X是电源的（填正极或负极） ______ ；写出生成H₂的电极反应式： ______ ．
Ⅱ以CO₂和NH₃为原料合成尿素是固定和利用CO₂的成功范例．在尿素合成塔中的主要反应（均自发进行）可表示如下：
反应Ⅰ：2NH₃（g）+CO₂（g）⇌NH₂CO₂NH₄（s）；△H₁
反应Ⅱ：NH₂CO₂NH₄（s）⇌CO（NH₂）₂（s）+H₂O（l）；△H₂
反应Ⅲ：2NH₃（g）+CO₂（g）⇌CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g）；△H₃
已知：H₂O（g）⇌H₂O（l）；△H₄
请回答下列问题：
（1）反应Ⅰ的△H₁= ______ （用其他△H表示）．
（2）反应Ⅱ的△S ______ 0 （填“＞”、“=”或“＜”）．
（3）某研究小组为探究反应Ⅲ影响CO₂转化率的因素，在其它条件一定时，图2为CO₂转化率受温度变化影响的曲线，图3是按不同氨碳比[n（NH₃）/n（CO₂）]投料时CO₂平衡转化率的变化曲线．
当温度高于T℃后，CO₂转化率变化趋势如图2所示，其原因是 ______ ．

（4）在某恒定温度下，将NH₃和CO₂物质的量之比按2：1充入一体积为10L的密闭容器中（假设容器体积不变，生成物的体积忽略不计且只发生反应Ⅰ），经15min达到平衡，各物质浓度的变化曲线如图4所示．
①在上述条件下，反应Ⅰ的平衡常数的值为 ______ ．
②若保持平衡的温度和体积不变，25min时再向该容器中充入2mol NH₃和1mol CO₂，在40min时重新达到平衡，请在图4中画出25～50min内CO₂的浓度变化趋势曲线．

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5．甲醇是21世纪应用最广泛的清洁燃料之一，通过下列反应可以制备甲醇：CO （ g ）+2H₂ （ g ）⇌CH₃OH （ l ）△H
（1）已知：
化学式 H₂（g） CO（g） CH₃OH（l）
标准燃烧热（25℃）
△H/kJ•mol^-1 -285.8 -283.0 -726.5
计算上述反应的△H= ______ kJ•mol^-1．
（2）在容积可变的密闭容器中充入1mol CO （ g ）和2molH₂ （ g ）生成CH₃OH（ g ），H₂的平衡转化率随温度（T）、压强（P）的变化如图1所示．

①该反应的△S ______ 0，图中的T₁______ T₂（填“＜”、“＞”或“=”）．
②当达到平衡状态A 时，容器的体积为2L，此时该反应的平衡常数为 ______ ，若达到平衡状态B 时，则容器的体积V（B）= ______ L．
③在该容器中，下列措施可增加甲醇产率的是 ______ ．
A．升高温度 B．从平衡体系中及时分离CH₃OH
C．充入He D．再充入0.5mol CO和1mol H₂
（3）在容积固定为2L的密闭容器中充入2molCO（ g ）和6molH₂（ g ）生成CH₃OH（ g ），反应时间与物质的量浓度的关系如图2所示，则前10分钟内，氢气的平均反应速率为 ______ ；若15分钟时升高体系温度，在20分钟时达到新平衡，此时氢气的转化率为33.3%，请在图2中画出15-25分钟c （CO）的变化曲线．

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6．近年来对CO₂的有效控制及其高效利用德尔研究正引起全球广泛关注．据中国化工报报道，用CaSO₄代替O₂与燃料CO反应，既可以提高燃烧效率，又能得到高纯度CO₂，是一种高效、清洁、经济的新型燃烧技术．反应①为主反应，反应②和③为副反应．
① $%20%5Cfrac%20%7B1%7D%7B4%7D$ CaSO₄（s）+CO（g）⇌ $%20%5Cfrac%20%7B1%7D%7B4%7D$ CaS（s）+CO₂（g）△H₁=-47.3kJ/mol
②CaSO₄（s）+CO（g）⇌CaO（s）+CO₂（g）+SO₂（g）△H₂=+210.5kJ/mol
③CO（g）⇌ $%20%5Cfrac%20%7B1%7D%7B2%7D$ C（s）+ $%20%5Cfrac%20%7B1%7D%7B2%7D$ CO₂（g）△H₃=-86.2kJ/mol
（1）反应2CaSO₄（s）+7CO（g）⇌CaS（s）+CaO（s）+C（s）+6CO₂（g）+SO₂（g）的△H= （用△H₁△H₂△H₃表示）．
（2）反应①～③的平衡常数的对数lgK随反应温度T的变化曲线见图1（反应①已标明）．结合各反应的△H，归纳lgK～T曲线变化规律
（a） ______ ；
（b） ______ ．
（3）向盛有CaSO₄的真空恒容容器中充入CO，反应①于900°C达到平衡，c（CO）_平衡=8.0×10^-2mol•L^-1，计算CO的转化率（忽略副反应，结果保留2位有效数字） ______ ．为减少副产物②，下列措施中可行的是 ______ ．（填编号）．
A．控制适当温度，体系温度不宜过高 B．增大体系压强C．在初始燃料中加入适量CO₂ D．减少CaSO₄的用量
（4）一定条件下，在体积为2L的真空密闭容器中加入1molCaSO₄和1molCO，假设只发生反应②，测得二氧化碳的物质的量浓度随温度的变化关系如图2所示，图中A表示CO₂的平衡浓度与温度的关系曲线，B表示不同温度下反应经过相同时间时CO₂的物质的量浓度的变化曲线．
则：温度为T₅℃时，该反应耗时40s达到平衡，则T₅℃时，该反应的反应速率v（CO₂）为 ______ ．请说明随温度的升高，曲线B向曲线A逼近的原因： ______ ．
（5）某温度下，2L的密闭容器中只发生反应①，已知某组实验c（CO₂）与反应时间t变化曲线．若在t₀时刻将容器的体积扩大至4L，请在图中绘出c（CO₂）与反应时间t变化曲线．

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7．甲醇是21世纪应用最广泛的清洁燃料之一，通过下列反应可以制备甲醇：CO（g）+2H₂（g）⇌CH₃OH （l）△H
（1）已知：
化学式 H₂（g） CO（g） CH₃OH（l）
标准燃烧热（25℃）
△H/kJ•mol^-1 -285.8 -283.0 -726.5
计算上述反应的△H= ______ kJ•mol^-1．
（2）在容积可变的密闭容器中充入1mol CO（g）和2molH₂（g）生成CH₃OH（g），H₂的平衡转化率随温度（T）、压强（P）的变化如图1所示．

①该反应的△S ______ 0，图中的T₁______ T₂（填“＜”、“＞”或“=”）．
②当达到平衡状态A 时，容器的体积为2L，此时该反应的平衡常数为 ______ ，若达到平衡状态B 时，则容器的体积V（B）= ______ L．
③在该容器中，下列措施可增加甲醇产率的是 ______ ．
A．升高温度
B．从平衡体系中及时分离CH₃OH
C．充入He
D．再充入0.5mol CO和1mol H₂
（3）在容积固定为2L的密闭容器中充入2molCO（ g ）和6molH₂（ g ）生成CH₃OH（ g ），反应时间与物质的量浓度的关系如图2所示，则前10分钟内，氢气的平均反应速率为 ______ ；若15分钟时升高体系温度，在20分钟时达到新平衡，此时氢气的转化率为33.3%，请在图中画出15-25分钟c（CO）的变化曲线．

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8．自从1902年德国化学家哈伯研究出合成氨的方法以来，氮的固定的相关研究获得了不断的发展．
（1）下表列举了不同温度下大气固氮的部分平衡常数K值．
反应大气固氮N₂（g）+O₂（g）⇌2NO（g）
温度/℃ 27 2260
K 3.84×10^-31 1
①分析数据可知：大气固氮反应属于 ______ （填“吸热”或“放热”）反应．
②2260℃时，向2L密闭容器中充入0.3molN₂和0.3molO₂，模拟大气固氮反应，达到平衡时，N₂的转化率是 ______ （结果保留三位有效数字）．
（2）工业固氮的主要形式是：N₂ （g）+3H₂ （g）=2NH₃ （g）△H＜0，如图是当反应器中按n（N₂）：n（H₂）=1：3 投料后，在200℃、400℃、600℃下，反应达到平衡时，混合物中NH₃的物质的量分数随压强的变化曲线．

①曲线a对应的温度是 ______ ．
②关于工业合成氨的反应，下列叙述正确的是 ______ （填字母）．
A．图中M、N、Q点平衡常数K的大小关系是K（M）=K（Q）＞K（N）
B．工业合成氨之后所以加入催化剂，是因为加入催化剂有利于提高反应的活化能
C．相同压强下，投料相同，达到平衡所需时间关系为c＞b＞a
③N点时c（NH₃）=0.2mol/L，N点的化学平衡常数K= ______ （结果保留两位小数）．
（3）合成氨原料气中的氢气可用天然气（主要成分为CH₄）在高温、催化剂作用下与水蒸气反应制得，反应中每生成2mol CO₂吸收316kJ热量，该反应的热化学方程式是 ______ ，该方法制得的原料气中主要杂质是CO₂，若用K₂CO₃溶液吸收，该反应的离子方程式是 ______ ．
（4）合成氨工业中含氨废水的处理方法之一是电化学氧化法，将含氨的碱性废水通入电解系统后，在阳极上氨被氧化成氮气而脱除，阳极的电极反应式为 ______ ．

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9．某密闭容器中充入等物质的量的气体A和B，一定温度下发生反应A（g）+xB（g）⇌2C（g）△H＜0，达到平衡后，只改变反应的一个条件，测得容器中物质的浓度随时间变化如图所示．
（1）前8分钟A的平均反应速率为 ______
（2）X= ______ ，反应达到第一个平衡时，K= ______
（3）反应到30s时改变的条件是 ______ ，反应到40s时改变的条件是 ______
（4）画出该反应的反应速率随时间变化的图象．

难度：较易

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10．在2L密闭容器内，800℃时反应：2NO（g）+O₂（g）2NO₂（g）体系中，n（NO）随时间的变化如下表：
时间（s） 0 1 2 3 4 5
n（NO）（mol） 0.020 0.010 0.008 0.007 0.007 0.007
（1）NO的平衡浓度c（NO）= ______ ．
（2）用O₂表示从0-2s内该反应的平均反应速率v= ______ ．
（3）如图中表示NO₂变化的曲线是 ______ ．
（4）能说明该反应已达到平衡状态的是 ______ ．
a．v（NO₂）=2v（O₂）
b．容器内气体总物质的量保持不变
c．V逆（NO）=2v正（O₂）
d．容器内气体的密度保持不变．

难度：中等

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