知识点挑题 - 高中化学 - 优优班--学霸训练营

1．氮及其化合物在生产生活中有广泛应用．
（1）已知：CO可将部分氮的氧化物还原为N₂．
反应Ⅰ：2CO（g）+2NO（g）⇌N₂（g）+2CO₂（g）△H=-746kJ•mol^-1
反应Ⅱ：4CO（g）+2NO₂（g）⇌N₂（g）+4CO₂（g）△H=-1200kJ•mol^-1
写出CO将NO₂还原为NO的热化学方程式    ．
（2）在密闭容器中充入5mol CO和4mol NO，发生上述反应I，图1为平衡时NO的体积分数与温度、压强的关系．

回答下列问题：
①温度：T₁    T₂（填“＜”或“＞”）．
②某温度下，在体积为2L的密闭容器中，反应进行10分钟放出热量373kJ，用CO的浓度变化表示的平均反应速率v（CO）=    ．
③某温度下，反应达到平衡状态D点时，容器体积为2L，此时的平衡常数K=    （结果精确到0.01）；若在D点对反应容器升温的同时扩大体积使体系压强减小，重新达到的平衡状态可能是图中A～G点中的    点
（3）某温度时，亚硝酸银AgNO₂的 K_sp=9.0×10^-4、Ag₂SO₄的Ksp=4.0×10^-5，当向含NO₂^-、SO₄^2-混合溶液中加入AgNO₃溶液至SO₄^2-恰好完全沉淀（即SO₄^2-浓度等于1.0×10^-5 mol•L^-1）时，c（NO₂^-）=    ．
（4）如图2，在酸性条件下，电解水中CN^-可转化为CO₂和N₂，请写出阳极的电极反应式    ．

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2．煤是一种重要的化工原料，人们将利用煤制取的水煤气、焦炭、甲醚等广泛用于工农业生产中．
（1）已知：

①C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）△H=+131.3kJ•mol^-1
②CO₂（g）+H₂（g）═CO（g）+H₂O（g）△H=+41.3kJ•mol^-1
则碳与水蒸气反应生成二氧化碳和氢气的热化学方程式为    ，该反应在    （填“高温”、“低温”或“任何温度”）下有利于正向自发进行；
（2）有人利用炭还原法处理氮氧化物，发生反应C（s）+2NO（g）⇌N₂（g）+CO₂（g）．向某密闭容器中加入一定量的活性炭和NO，在T₁℃时，不同时间测得各物质的浓度如下表所示：
时间（min）
浓度（mol/L） 0 10 20 30 40 50
NO 1.00 0.68 0.50 0.50 0.60 0.60
N₂ 0 0.16 0.25 0.25 0.30 0.30
CO₂ 0 0.16 0.25 0.25 0.30 0.30
①10～20min内，N₂的平均反应速率v（N₂）=    ；
②30min后，只改变某一条件，反应重新达到平衡，根据上表中的数据判断改变的条件可能是    （填字母序号）
A．通入一定量的NO
B．加入一定量的活性炭
C．加入合适的催化剂
D．适当缩小容器的体积
（3）研究表明：反应CO（g）+H₂O（g）⇌H₂（g）+CO₂（g）平衡常数随温度的变化如下表所示：
温度/℃ 400 500 800
平衡常数K 9.94 9 1
若反应在500℃时进行，设起始时CO和H₂O的浓度均为0.020mol•L^-1，在该条件下达到平衡时，CO的转化率为    ；
（4）用CO做燃料电池电解CuSO₄溶液、FeCl₃和FeCl₂混合液的示意图如图1所示，其中A、B、D均为石墨电极，C为铜电极．工作一段时间后，断开K，此时A、B两极上产生的气体体积相同．
①乙中A极产生的气体在标准状况下的体积为    ；
②丙装置溶液中金属阳离子的物质的量与转移电子的物质的量变化关系如图2所示，则图中③线表示的是    （填离子符号）的变化；反应结束后，要使丙装置中金属阳离子恰好完全沉淀，需要    mL5.0mol•L^-1 NaOH溶液．

难度：较难

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3．（2016•淮南一模）淮南是我国重要的煤炭生产基地，通过煤的气化和液化，能使煤炭得以更广泛的应用．
Ⅰ．工业上先将煤转化为CO，再利用CO和水蒸气反应制H₂时，存在以下平衡：CO（g）+H₂O（g）⇌CO₂（g）+H₂（g）
（1）向2L恒容密闭容器中充入CO和H₂O（g），800℃时测得部分数据如下表．
t/min 0 1 2 3 4
n（H₂O）/mol 1.20 1.04 0.90 0.70 0.70
n（CO）/mol 0.80 0.64 0.50 0.30 0.30
则从反应开始到2min时，用H₂表示的反应速率为    ；该温度下反应的平衡常数K=    （小数点后保留1位有效数字）．
（2）相同条件下，向2L恒容密闭容器中充入1molCO、3mol H₂O（g）、2molCO₂（g）、2mo1H₂（g），此时v_正    v_逆（填“＞”“＜”或“=”）．
Ⅱ．已知CO（g）、H₂（g）、CH₃OH（l）的燃烧热分别为283kJ•mol^-1、286kJ•mol^-1、726 kJ•mol^-1．
（3）利用CO、H₂合成液态甲醇的热化学方程式为    ．
（4）依据化学反应原理，分析升高温度对制备甲醇反应的影响    ．
Ⅲ．为摆脱对石油的过度依赖，科研人员将煤液化制备汽油，并设计了汽油燃料电池，电池工作原理如右图所示：一个电极通入氧气，另一电极通入汽油蒸气，电解质是掺杂了Y₂O₃的ZrO₂晶体，它在高温下能传导O^2-．
（5）以己烷（C₆H₁₄）代表汽油，写出该电池工作时的负极反应方程式    ．
（6）已知一个电子的电量是1.602×10^-19C，用该电池电解饱和食盐水，当电路中通过1.929×10⁵C的电量时，生成标况下氢气的体积为    L．

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4．低碳经济是以低能耗、低污染、低排放为基础的经济模式，低碳循环正成为科学家研究的主要课题．最近有科学家提出构想：把空气吹入饱和碳酸钾溶液，然后再把CO₂从溶液中提取出来，经化学反应后使之变为可再生燃料甲醇．该构想技术流程如下：（如图1）

（1）向分解池中通入高温水蒸气的作用是    ．
（2）已知在常温常压下：
①2CH₃OH（l）+3O₂（g）═2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-1275.6kJ•mol^-1
②2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H=-566.0kJ•mol^-1
③H₂O（g）═H₂O（l）△H=-44.0kJ•mol^-1
则甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为    ．
（3）依据甲醇燃烧的反应原理．设计如图2所示的电池装置．该装置负极的电极反应式为    ．
（4）已知K_sp（CaCO₃）=2.8×10^-9mol²•L^-2．现将CaCl₂溶液与0.02mol•L^-1Na₂CO₃溶液等体积混合，生成CaCO₃沉淀时，所需CaCl₂溶液的最小物质的量浓度为    ．
（5）CO（g）和H₂O（g）在一定条件下反应可得到清洁燃料H₂．将不同量的CO（g）和H₂O（g）分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中发生反应：CO（g）+H₂O（g）⇌CO₂（g）+H₂（g），不同温度下得到三组数据：
实验组温度/℃ 起始量/mol 平衡量/mol 到平衡所需时间/min
CO H₂O H₂ CO
1 650 4 2 1.6 2.4 6
2 900 2 1 0.4 1.6 3
3 900 a b c d t
①实验1前6min的反应速率v（CO₂）=    （保留小数点后两位，下同）．
②实验2条件下平衡常数K=    ．
③该反应的△H    0 （填“＜”或“＞”=．
④实验3中，若平衡时的转化率α（CO）＞α（H₂O），则
a
b
的取值范围是    ．

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5．

（2016春•鞍山校级期中）如图向A、B中均充入1molX、1moIY，起始时A、B的体积相等都等于aL．在相同温度压强和催化剂存在的条件下，关闭活塞K，使两容器中各自发生下述反应：X（g）+Y（g）⇌2Z（g）+W（g）；△H＜0．达平衡时，A的体积为1.4aL．下列说法错误的是（　　）

A．反应速率：v（B）＞v（A）

B．A容器中X的转化率为80%

C．平衡时的压强：P_B=P_A

D．平衡时向A容器中充入与反应无关的气体M，能减慢A容器内化学反应的速率

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6．煤是一种重要的化工原料，人们将利用煤制取的水煤气、焦炭、甲醚等广泛用于工农业生产中．
（1）已知：

①C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）△H=+131.3kJ•mol^-1
②CO₂（g）+H₂（g）═CO（g）+H₂O（g）△H=+41.3kJ•mol^-1
则炭与水蒸气反应生成二氧化碳和氢气的热化学方程式为    ．该反应在    （填“高温”“低温”或“任何温度”）下有利于正向自发进行．
（2）有人利用炭还原法处理氮氧化物，发生反应C（s）+2NO（g）⇌N₂（g）+CO₂（g）．某研究小组向某密闭容器中加入一定量的活性炭和NO，在T₁℃时，不同时间测得各物质的浓度如表所示：
时间（min）
浓度（mol•L^-1） 0 10 20 30 40 50
NO 1.00 0.68 0.50 0.50 0.60 0.60
N₂ 0 0.16 0.25 0.25 0.30 0.30
CO₂ 0 0.16 0.25 0.25 0.30 0.30
①10～20min内，N₂的平均反应速率v（N₂）=    ．
②30min后，只改变某一条件，反应重新达到平衡，根据表中的数据判断改变的条件可能是    （填选项字母）．
A．通入一定量的NO       B．加入一定量的活性炭
C．加入合适的催化剂     D．适当缩小容器的体积
（3）研究表明：反应CO（g）+H₂O（g）⇌H₂（g）+CO₂（g）平衡常数随温度的变化如表所示：
温度/℃ 400 500 800
平衡常数K 9.94 9 1
若反应在500℃时进行，设起始的CO和H₂O的浓度均为0.020mol•L^-1，在该条件下CO的平衡转化率为    ．
（4）用CO做燃料电池电解CuSO₄溶液、FeCl₃和FeCl₂混合液的示意图如图1所示，其中A、B、D均为石墨电极，C为铜电极．工作一段时间后，断开K，此时A、B两极上产生的气体体积相同．

①乙中A极析出的气体在标准状况下的体积为    ．
②丙装置溶液中金属阳离子的物质的量与转移电子的物质的量变化关系如图2所示，则图中③线表示的是    （填离子符号）的变化；反应结束后，要使丙装置中金属阳离子恰好完全沉淀，需要    mL 5.0mol•L^-1NaOH溶液．36．（化学）

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7． CH₄和H₂O（g）在一定条件下可以转化为合成一系列有机化合物、氨的重要原料（CO+H₂），这种方法称作甲烷水蒸气重整法制合成气，其能量变化如图1：

（1）能量大于E₁的分子称作    ；甲烷水蒸气重整法制合成气的热化学方程式为    ；该反应只有在    （填“高温”、“低温”或“常温”）才自发进行．
（2）下列有关甲烷水蒸气重整法制合成气的说法，正确的是
A．相同条件下，该反应的逆反应更易发生
B．恒温恒容时充入一定量CO₂，可促进CH₄转化并可调节CO和H₂的比例
C．若反应的高效催化剂为A，则A一定是CO和H₂合成CH₄的高效催化剂
D．恒温时向上述平衡体系中充入少量Ar，平衡一定不移动
E．有副反应：H₂O+CO⇌CO₂+H₂
（3）在恒容密闭容器中充入物质的量之比值为x的CH₄和H₂O（g）混合气体，相同温度下测得H₂平衡产率与x的关系如图2所示．在图中作出平衡时H₂体积分数φ（H₂）与x的变化曲线：当充入CH₄和H₂O（g）物质的量之比1：2.2时，温度、压强p对平衡时CO体积分数φ（CO）的影响如图3：则压强由大到小的排序是    ；当T＜450℃和T≥1000℃时，压强p对φ（CO）几乎无影响的原因是    ．
（4）在图4左室充入n molCH₄和H₂O（g）混合气体（物质的量之比为1：1），恒温条件下反应建立平衡，测得CH₄的转化率为α，则其平衡常数为    （用含n、α、V或p的代数式表示）．

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8．碳、氮及其化合物在工农业生产生活中有着重要作用．请回答下列问题：
（1）用CH₄催化还原NO_x可以消除氮氧化物的污染．例如：
CH₄（g）+4NO₂（g）=4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H₁=-574kJ•mol^-1
CH₄（g）+4NO（g）=2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H₂
若2mol CH₄还原NO₂至N₂，整个过程中放出的热量为1734kJ，则△H₂=    ；
（2）据报道，科学家在一定条件下利用Fe₂O₃与甲烷反应可制取“纳米级”的金属铁．
其反应如下：Fe₂O₃（s）+3CH₄（g）⇌2Fe（s）+3CO（g）+6H₂（g）△H＞0
①若反应在5L的密闭容器中进行，1min后达到平衡，测得Fe₂O₃在反应中质量减少3.2g．则该段时间内CO的平均反应速率为    ．
②若该反应在恒温恒压容器中进行，能表明该反应达到平衡状态的是    （选填序号）
a．CH₄的转化率等于CO的产率        b．混合气体的平均相对分子质量不变
c．v（CO）与v（H₂）的比值不变    d．固体的总质量不变
③该反应达到平衡时某物理量随温度变化如图1所示，当温度由T₁升高到T₂时，平衡常数K_A     K_B（填“＞”、“＜”或“=”）．纵坐标可以表示的物理量有哪些    ．

a．H₂的逆反应速率                   b．CH₄的体积分数
c．混合气体的平均相对分子质量       d．CO的体积分数
（3）工业合成氨气需要的反应条件非常高且产量低，而一些科学家采用高质子导电性的SCY陶瓷（能传递H⁺ ）实现氨的电化学合成，从而大大提高了氮气和氢气的转化率．电化学合成氨过程的总反应式为：N₂+3H₂⇌一定条件2NH₃，该过程中正极反应的方程式为    ．
（4）若往20mL 0.0lmol•L^-l的弱酸HNO₂溶液中逐滴加入一定浓度的烧碱溶液，测得混合溶液的温度变化如图2所示，下列有关说法正确的是
①该烧碱溶液的浓度为0.02mol•L^-1
②该烧碱溶液的浓度为0.01mol•L^-1
③HNO₂的电离平衡常数：b点＞a点
④从b点到c点，混合溶液中一直存在：c（Na⁺）＞c（NO₂^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）

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9．乙二醇是一种重要的有机化工原料，在478K利用草酸二甲酯催化加氢合成乙二醇的反应历程如下：
①CH₃OOCCOOCH₃（g）+2H₂（g）⇌HOCH₂COOH₃（g）+CH₃OH（g）△H₁=a kJ/mol
②HOCH₂COOCH₃（g）+2H₂（g）⇌HOCH₂CH₂OH（g）+CH₃OH（g）△H₂=b kJ/mol
③HOCH₂CH₂OH（g）+H₂（g）⇌C₂H₅OH（g）+H₂O（g）△H₃=c kJ/mol
（1）写出478K时草酸二甲酯催化加氢合成乙二醇的热化学方程式：    ．
（2）下表是各反应在不同温度下的平衡常：
反应/K/温度 458K     478K    488K
①
②
③ 1.78×10⁴ 1.43×10⁴   1.29×10⁴
1.91×10⁷ 1.58×10⁷   1.45×10⁷
8.11×10⁸ 3.12×10⁸   2.00×10⁸
①写出反应③的平衡常数表达式K=    ，△H₃    0（选填“＞”、“=”或“＜”）．
②下列有关反应②的说法中，正确的是    （选填号）．
A．较低温度有利于反应②自发进行
B．恒容条件下，当反应混合气体的平均摩尔质量不再改变时，反应达到了平衡
C．升高温度，有利于提高乙二醇的产率
D．增加氢气的浓度，一定既能加快反应的速率，又能提高乙二醇的百分含量
（3）分析图1、图2，选择工业上合成乙二醇的最佳压强n（H₂）：n（草酸二甲酯）比例    （选填编号）．

A.0～1Mpa，n（H₂）：n（草酸二甲酯）=40   B.1～2Mpa，n（H₂）：n（草酸二甲酯）=20
C.2～3Mpa，n（H₂）：n（草酸二甲酯）=40    D.2～3Mpa，n（H₂）：n（草酸二甲酯）=20
（4）图3表示温度对反应的影响，试分析工业上合成乙二醇时，实际温度不高也不低，选择在473K的理由？    ．
（5）对反应①，在478K、恒压条件下，充入草酸二甲酯和H₂各2mol，一段时间后达平衡，若在t₁时刻再充入各1mol的反应物（其它条件不变），t₂时重新达到平衡，请在图4中画出正逆反应速率随时间变化的示意图．

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10．汽车尾气排放的一氧化碳、氮氧化物等气体已成为大气污染的主要来源．德国大众汽车尾气检测造假事件引起全世界震惊．根据下列示意图回答有关问题：

（1）汽车发动机工作时会引发N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180kJ•mol^-1，其能量变化示意图如下：

则NO中氮氧键的键能为    kJ•mol^-1；
（2）空燃比过小易产生CO．有人提出可以设计反应2CO（g）=2C（s）+O₂（g）来消除CO的污染．判断该设想是否可行，并说出理由    ；
（3）利用活性炭涂层排气管处理NO_x的反应为：xC（s）+2NO_x（g）⇌N₂（g）+xCO₂ （g）△H=-b kJ•mol^-1．若使NO_x更加有效的转化为无毒尾气排放，以下措施理论上可行的是    ；
A．增加排气管长度      B．增大尾气排放口
C．升高排气管温度      D．添加合适的催化剂
（4）催化装置中涉及的反应之一为：2NO（g）+2CO（g）⇌N₂（g）+2CO₂（g）．

①探究上述反应中NO的平衡转化率与压强、温度的关系，得到图2所示的曲线．催化装置比较适合的温度和压强是    ；
②测试某型号汽车在冷启动（冷启动指发动机水温低的情况下启动）时催化装置内CO和NO百分含量随时间变化曲线如图3所示．则前10s 内，CO和NO百分含量没明显变化的原因是    ；
③研究表明：在使用等质量催化剂时，增大催化剂比表面积可提高化学反应速率．为了分别验证温度、催化剂比表面积对化学反应速率的影响规律，某同学设计了以下三组实验：
实验编号 T（K） NO初始浓度
（mol•L^-1） CO初始浓度
（mol•L^-1）催化剂的比表面积（m²/g）
Ⅰ 400 1.00×10^-3 3.60×10^-3 82
Ⅱ 400 1.00×10^-3 3.60×10^-3 124
Ⅲ 450 1.00×10^-3 3.60×10^-3 124
根据坐标图4，计算400K时该反应的平衡常数为    ．

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时间（min）浓度（mol/L）	0	10	20	30	40	50
NO	1.00	0.68	0.50	0.50	0.60	0.60
N₂	0	0.16	0.25	0.25	0.30	0.30
CO₂	0	0.16	0.25	0.25	0.30	0.30

t/min	0	1	2	3	4
n（H₂O）/mol	1.20	1.04	0.90	0.70	0.70
n（CO）/mol	0.80	0.64	0.50	0.30	0.30

实验组	温度/℃	起始量/mol		平衡量/mol		到平衡所需时间/min
实验组	温度/℃	CO	H₂O	H₂	CO	到平衡所需时间/min
1	650	4	2	1.6	2.4	6
2	900	2	1	0.4	1.6	3
3	900	a	b	c	d	t

时间（min）浓度（mol•L^-1）	0	10	20	30	40	50
NO	1.00	0.68	0.50	0.50	0.60	0.60
N₂	0	0.16	0.25	0.25	0.30	0.30
CO₂	0	0.16	0.25	0.25	0.30	0.30

反应/K/温度	458K 478K 488K
① ② ③	1.78×10⁴ 1.43×10⁴ 1.29×10⁴ 1.91×10⁷ 1.58×10⁷ 1.45×10⁷ 8.11×10⁸ 3.12×10⁸ 2.00×10⁸

实验编号	T（K）	NO初始浓度（mol•L^-1）	CO初始浓度（mol•L^-1）	催化剂的比表面积（m²/g）
Ⅰ	400	1.00×10^-3	3.60×10^-3	82
Ⅱ	400	1.00×10^-3	3.60×10^-3	124
Ⅲ	450	1.00×10^-3	3.60×10^-3	124

温度/℃	400	500	800
平衡常数K	9.94	9	1

温度/℃	400	500	800
平衡常数K	9.94	9	1