知识点挑题 - 高中化学 - 优优班--学霸训练营

1．合成气的主要成分是一氧化碳和氢气，可用于合成二甲醚等清洁燃料．从天然气获得合成气过程中可能发生的反应有：
①CH₄（g）+H₂O（g）⇌CO（g）+3H₂（g）△H₁=206.1kJ•mol^-1
②CH₄（g）+CO₂（g）⇌2CO（g）+2H₂（g）△H₂=247.3kJ•mol^-1
③CO（g）+H₂O（g）⇌CO₂（g）+H₂（g）△H₃
请回答下列问题：
（1）在一密闭容器中进行反应①，测得CH₄的物质的量浓度随反应时间的变化如图1所示．反应进行的前5min内，v（H₂）= ______ ；10min时，改变的外界条件可能是 ______ ．

（2）如图2所示，在甲、乙两容器中分别充入等物质的量的CH₄和CO₂，使甲、乙两容器初始容积相等．在相同温度下发生反应②，并维持反应过程中温度不变．
①可以判断甲容器中反应已达平衡状态的是 ______ ．
a．生成CH₄的速率是生成CO的速率的2倍
b．容器内压强保持不变
c．容器内气体的密度保持不变
d．容器内各气体的浓度保持不变
②甲乙两容器中反应达到平衡时，下列说法正确的是 ______ ．
a．化学反应速率：v （甲）＞v （乙）
b．甲烷的转化率：α（甲）＜α（乙）
c．压强：P（甲）=P （乙）
（3）反应③中△H₃= ______ kJ•mol^-1．800℃时，反应③的化学平衡常数K=1.0，某时刻测得该温度下的密闭容器中各物质的物质的量见如表：
CO H₂O CO₂ H₂
0.5mol 8.5mol 2.0mol 2.0mol
此时反应③中正、逆反应速率的关系是 ______ （填代号）．
a．v（_正）＞v_（逆）b．v（正）＜v_（逆）c．v_（正）=v_（逆） d．无法判断．

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2．甲醇是一种重要的可再生能源．
（1）已知2CH₄（g）+O₂（g）═2CO（g）+4H₂（g）△H=aKJ/mol
CO（g）+2H₂（g）═CH₂OH（g）△H=bKJ/mol
试写出由CH₄和O₂制取甲醇的热化学方程式： ______ ．
（2）还可以通过下列反应制备甲醇：CO（g）+2H₂（g）═CH₂OH（g）
甲图是反应时CO和CH₂OH（g）的浓度随时间的变化情况．从反应开始到达平衡，用H₂表示平均反应速率v（H₂）= ______ ．

（3）在一容积可变的密闭容器中充入10molCO和20molH₂，CO的平衡转化率随温度（T）、压强（P）的变化如乙图所示．
①下列说法能判断该反应达到化学平衡状态的是 ______ ．（填字母）
A．H₂的消耗速率等于CH₂OH的生成速率的2倍数
B．H₂的体积分数不再改变
C．体系中H₂的转化率和CO的转化率相等
D．体系中气体的平均摩尔质量不再改变
②比较A、B两点压强大小P_A______ P_B（填“＞、＜、=”）
③若达到化学平衡状态A时，容器的体积为20L．如果反应开始时仍充入10molCO和20molH₂，则在平衡状态B时容器的体积V（B）= ______ L．
（4）以甲醇为燃料，氧气为氧化剂，KOH溶液为电解质溶液，可制成燃料电池（电极材料为惰性电极）．若KOH溶液足量，则写出电池总反应的离子方程式： ______ ．

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3．工业燃烧煤、石油等化石燃料释放出大量氮氧化物（NO_x）、CO₂、SO₂等气体，严重污染空气．对废气进行脱硝、脱碳和脱硫处理可实现绿色环保、废物利用．
Ⅰ．脱硝：已知：H₂的热值为142.9KJ•g^-1
N₂（g）+2O₂（g）═2NO₂（g）△H=+133kJ•mol^-1
H₂O（g）═H₂O（l）△H=-44kJ•mol^-1
催化剂存在下，H₂还原NO₂生成水蒸气和其它无毒物质的热化学方程式为 ______ ．
Ⅱ．脱碳：向2L密闭容器中加入2mol CO₂、6mol H₂，在适当的催化剂作用下，发生反应：
CO₂（g）+3H₂（g）⇌CH₃OH（l）+H₂O（l）
（1）①该反应自发进行的条件是 ______ （填“低温”、“高温”或“任意温度”）
②下列叙述能说明此反应达到平衡状态的是 ______ ．
a、混合气体的平均式量保持不变 b、CO₂和H₂的体积分数保持不变
c、CO₂和H₂的转化率相等 d、混合气体的密度保持不变
e、1mol CO₂生成的同时有3mol H-H键断裂
③CO₂的浓度随时间（0～t₂）变化如图所示，在t₂时将容器容积缩小一倍，t₃时达到平衡，t₄时降低温度，t₅时达到平衡，请画出t₂～t₆CO₂的浓度随时间的变化．

（2）改变温度，使反应CO₂（g）+3H₂（g）⇌CH₃OH（g）+H₂O（g）△H＜0 中的所有物质都为气态．起始温度体积相同（T1℃、2L密闭容器）．反应过程中部分数据如表：

	反应时间	CO₂（mol）	H₂（mol）	CH₃OH（mol）	H₂O（mol）
反应I 恒温恒容	0min	2	6	0	0
	10min		4.5
	20min	1
	30min			1
反应II 绝热恒容	0min	0	0	2	2

①达到平衡时，反应I、II对比：平衡常数K（I） ______ K（II）（填“＞”、“＜”或“=”下同）；平衡时CH₃OH的浓度c（I） ______ c（II）．
②对反应I，前10min内的平均反应速率v（CH₃OH）= ______ ，在其它条件不变下，若30min时只改变温度为T₂℃，此时H₂的物质的量为3.2mol，则T₁______ T₂（填“＞”、“＜”或“=”）．
若30min时只向容器中再充入1mol CO₂（g）和1mol H₂O（g），则平衡 ______ 移动（填“正向”、“逆向”或“不”）．

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4．氢是一种重要的非金属元素．氢的单质及其化合物在科学研究和工业生产中有着广泛而重要的作用．
（1）工业上一般采用CO和H₂反应合成可再生能源甲醇．反应如下：CO（g）+2H₂（g）⇌CH₃OH（g）△H=-90.1KJ•mol^-1在250℃下，将一定量的CO和H₂投入10L的密闭容器中，各物质的物质的量浓度（mol•L^-1）变化如表所示：（前6min没有改变条件）

	2min	4min	6nin	8min	…
CO	0.07	0.06	0.06	0.05	…
H₂	x	0.12	0.12	0.20	…
CH₂OH	0.03	0.04	0.04	0.05	…

①x= ______ ．
②250℃时该反应的平衡常数K的计算式为： ______ （不必化简）．
③若6min～8min只改变了某一条件，所改变的具体条件是 ______ ．
④第8min时，该反应是不是达到平衡状态 ______ ．（填“是”或“不是”）
（2）某硝酸厂处理尾气中的NO的方法是用H₂将NO还原为N₂．已知：

H₂还原NO生成氮气和水蒸气的热化学方程式是 ______ ．

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5．今年，雾霾阴影笼罩全国．二氧化硫、氮氧化物和可吸入颗粒物是雾霾的主要组成成分，综合治理其污染是环境化学当前的重要研究内容．
（1）汽车尾气中的 NO（g）和CO（g）在一定温度和催化剂的条件下可净化．发生的反应如下：2NO（g）+2CO（g）═2CO₂ （g）+N₂（g）
①已知：N₂（g）+O₂ （g）═2NO（g）△H=+180.0kJ/mol．部分化学键的键能如下（键能指气态原子形成1mol化学键释放的最小能量）
化学键 O═O C≡O C═O
键能（kJ/mol） 497 1072 803
则反应：2NO（g）+2CO（g）═2CO₂ （g）+N₂ （g）△H= ______ kJ/mol
②若上述反应在绝热、恒容的密闭体系中进行，并在t₁时刻达到平衡状态，则下列示意图1不符合题意的是 ______ （填选项序号）．（图中ω、M、v_正分别表示质量分数、混合气体平均相对分子质量、正反应速率）

（2）尾气中的SO₂可先催化氧化生成SO₃，再合成硫酸．已知：2SO₂（g）+O₂（g）═2SO₃（g）△H=-196.0kJ/mol．
①在一定温度的密闭容器中，SO₂的转化率随时间的变化关系如图2所示：
则A点的v_逆（SO₂ ） ______ （填大于、小于或等于）B点的 v_正（SO₂）．
②在某温度时，向10L的密闭容器中加入4.0molSO₂和10.0molO₂，反应达到平衡，改变下列条件，再次达到平衡时，能使O₂的新平衡浓度和原来平衡浓度相同的是 ______ （填选项序号）．
A．在其他条件不变时，减小容器的容积
B．保持温度和容器内压强不变，再充入2.0mol SO₂和5.0mol O₂
C．保持温度和容器体积不变，再充入SO₂和SO₃，使之浓度扩大为原来的两倍
（3）利用电化学原理，将NO₂、O₂和熔融KNO₃ 制成燃料电池，其原理如图3所示．
该电池在工作过程中NO₂转变成绿色硝化剂Y，Y是一种氧化物，可循环使用．石墨Ⅱ是电池的 ______ 极，石墨Ⅰ附近发生的电极反应式为 ______ ．相同条件下，消耗的O₂和NO₂的体积比为 ______ ．
（4）尾气中氮氧化物（NO和NO₂）也可用尿素[CO（NH₂）₂]溶液除去，反应生成对大气无污染的气体．1mol 尿素能吸收工业尾气中氮氧化物（假设 NO、NO₂体积比为 1：1）的质量为 ______ g．

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6．二氧化碳的捕捉和利用是我国能源领域的一个重要战略方向．
（1）．用活性炭还原法可以处理汽车尾气中的氮氧化物，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表：

时间/min 浓度/（mol/L）	0	10	20	30	40	50
NO	2.0	1.16	0.80	0.80	0.96	0.96
N₂	0	0.42	0.60	0.60	0.72	0.72
CO₂	0	0.42	0.60	0.60	0.72	0.72

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（N₂）= ______ mol•L^-1•min^-1；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．加入合适的催化剂 B．适当缩小容器的体积
C．通入一定量的NO D．加入一定量的活性炭
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“＜”）．
（2）工业上用CO₂和H₂反应合成二甲醚．已知：
CO₂（g）+3H₂（g）⇌CH₃OH（g）+H₂O（g）△H₁=-49.1kJ•mol^-1
2CH₃OH（g）⇌CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H₂=-24.5kJ•mol^-1
写出CO₂（g）和H₂（g）转化为CH₃OCH₃（g）和H₂O（g）的热化学方程式 ______ ．
（3）二甲醚燃料电池具有能量转化率高、电量大的特点而被广泛应用，一种二甲醚氧气电池（电解质为KOH溶液）的负极反应式为： ______ ．

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7．目前有效控制及高效利用CO、CO₂的研究正引起全球广泛关注，根据《中国化工报》报道，美国科学家发现了几种新的可将CO、CO₂转化为甲醇的高活性催化体系，比目前工业使用  的常见催化剂快近90倍．
已知工业上可以利用CO₂制备CH₃OH涉及反应如下：
反应I：CO₂（g）+3H₂（g）⇌CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.5kJ/mol
反应II：CO₂（g）+H₂（g）⇌CO（g）+H₂O（g）△H=+41.3kJ/mol
（1）写出工业上CO和H₂制取甲醇的热化学方程式 ______ ．
（2）反应I能自发进行的条件是 ______ ．
（3）一定温度下，H₂、CO在体积固定的密闭容器中发生如下反应：4H₂（g）+2CO（g）⇌CH₃OCH₃（g）+H₂O（g），下列选项能判断该反应达到平衡状态的依据有 ______ ．
A．该反应的平衡常数不变                 B．CO的消耗速率等于CH₃OCH₃的生成速率
C．容器内的压强保持不变                 D．混合气体的密度保持不变
E．混合气体的平均相对分子质量不随时间而变化
（4）500K，2L恒容密闭容器中充入3mol的H₂和1.5molCO₂仅发生反应I（左下图为实验过程中在不同反应物起始投入量下，反应体系中CO₂的平衡转化率与温度的关系图），该反应10min时CH₃OH生成0.9mol，此时达到平衡：
①用氢气表示该反应的速率为 ______ ．
②该温度下，反应I的平衡常数为 ______ ．
③在此条件下，系统中CH₃OH的浓度随反应时间的变化趋势如图1所示，当反应时间达到3min时，迅速将体系温度升至600K，请在图2中画出3～10min容器中CH₃OH浓度的变化趋势曲线．

（5）某研究小组将一定量的H₂和CO₂充入恒容密闭容器中并加入合适的催化剂发生上述反应，测得了不同温度下体系达到平衡时CO₂的转化率（a）及CH₃OH的产率（b），如图2所示，请回答问题：
①该反应达到平衡后，为同时提高反应速率和甲醇的生成量，以下措施一定可行的是 ______ （选填编号）
A．改用高效催化剂            B．升高温度                C．缩小容器体积
D．分离出甲醇                E．增加CO₂的浓度
②据图可知当温度高于260℃后，CO的浓度随着温度的升高而 ______ （填“增大”、“减小”、“不变”或“无法判断”），其原因是 ______ ．

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8．甲醇是重要的化工原料，又可做燃料．利用合成气（主要成分为CO、CO₂和H₂）在催化剂的作用下合成甲醇，主要反应如下：
①CO（g）+2H₂（g）⇌CH₃OH（g）△H₁
②CO₂（g）+3H₂（g）⇌CH₃OH（g）+H₂O（g）△H₂=-58kJ/mol
③CO₂（g）+H₂（g）⇌CO（g）+H₂O（g）△H₃
已知反应①中的相关的化学键键能数据如下：
化学键 H-H C-O C≡O
（CO中的化学键） H-O C-H
E/（kJ/mol） 436 343 1076 465 413
回答下列问题：
①△H₃= ______ kJ/mol．
②25℃，101kPa条件下，测得16g甲醇完全燃烧释放出Q kJ的热量，请写出表示甲醇燃烧热的热化学方程式 ______ ．

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9．回答下列问题：
（1）已知下列反应：SO₂（g）+2OH^- （aq）═SO₃^2- （aq）+H₂O（l）△H₁
ClO^- （aq）+SO₃^2- （aq）═SO₄^2- （aq）+Cl^- （aq）△H₂CaSO₄（s）═Ca²⁺（aq）+SO₄^2-（aq）△H₃
则反应SO₂（g）+Ca²⁺（aq）+ClO^- （aq）+2OH^- （aq）═CaSO₄（s）+H₂O（l）+Cl^- （aq）的△H= ______ ．（用△H₁△H₂△H₃表示）
（2）工业上用H₂和Cl₂反应制HCl，各键能数据为：H-H：436kJ/mol，Cl-Cl：243kJ/mol，H-Cl：431kJ/mol．该反应的热化学方程式是 ______ ．
（3）合成气（CO和H₂为主的混合气体）不但是重要的燃料也是重要的化工原料，制备合成气的方法有多种，用甲烷制备合成气的反应为：
①2CH₄（g）+O₂（g）═2CO（g）+4H₂（g）；△H₁=-72kJ•mol^-1
②CH₄（g）+H₂O（g）═CO（g）+3H₂（g）；△H₂=+216kJ•mol^-1
氢气与氧气反应生成水蒸气的热化学方程式为 ______ ．
现有1mol由H₂O（g）与O₂组成的混合气，且O₂的体积分数为x，将此混合气与足量CH₄充分反应．若x=0.2时，反应①放出的能量为 ______ kJ；若x= ______ 时，反应①与②放出（或吸收）的总能量为0．
（4）一定条件，在水溶液中1 mol Cl^-和1mol ClO_x^-（x=1，2，3，4）的能量（KJ）相对大小如图所示．

①D是 ______ （填离子符号）．
②B→A+C反应的热化学方程式为 ______ （用离子符号表示）．

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10．二氧化碳是常见的温室气体，其回收利用是环保领域研究的热点课题．回答下列问题：
（1）Li₄SiO₄可用于富集CO₂．原理是在500℃，低浓度CO₂与Li₄SiO₄接触后生成两种锂盐；平衡后加热至700℃，反应逆向进行，放出高浓度CO₂，Li₄SiO₄再生，700℃时反应的化学方程式为 ______ ．
（2）C0₂加氢合成低碳烯烃的技术在节能减排等方面具有重要意义．以合成C₂H₄为例，该转化分为两步进行：
第一步：CO₂（g）+H₂（g）⇌CO（g）+H₂O（g）△H=+41.3kJ/mol^-1
第二步：2CO（g）+4H₂（g）⇌C₂H₄（g）+2H₂O（g）△H=-210.5kJ/mol^-1
①CO₂加氢合成乙烯的热化学方程式为 ______ ．
②一定条件下的密闭容器中，总反应达到平衡，要提高CO₂的转化率，可以采取的措施是 ______ （填字母）．
A．减小压强 B．增大H₂浓度 C．加入适当催化剂 D．分离出H₂O（g）
（3）由CO₂和H₂合成CH₃OH的反应如下：CO₂（g）+3H₂（g）⇌CH₃OH（g）+H₂O（g）△H．在10L的恒密闭容器中投入1molCO₂和2.75molH₂，在不同条件下发生上述反应，测得平衡时甲醇的物质的量随温度、压强的变化如图所示．
①上述反应的△H ______ （填“＞”或“＜”）0．判断理由是 ______ ．
②图中压强P₁______ （填“＞”或“＜”）P₂．
③经测定知Q点时容器的压强是反应前压强的 $%20%5Cfrac%20%7B9%7D%7B10%7D$ ，若反应从开始到平衡所需的时间为5min，則0〜5min内H₂味的反应速率v（H₂）= ______ ．
④N点时，该反应的平衡常数K= ______ （计算结果保留2位小数）．

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化学键	H-H	C-O	C≡O （CO中的化学键）	H-O	C-H
E/（kJ/mol）	436	343	1076	465	413

CO	H₂O	CO₂	H₂
0.5mol	8.5mol	2.0mol	2.0mol

化学键	O═O	C≡O	C═O
键能（kJ/mol）	497	1072	803