高考题组训练第28题Word格式.docx

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ΔH＝247.4kJ·

③2H2S（g）2H2（g）＋S2（g）

ΔH＝169.8kJ·

（1）以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法。

CH4（g）与H2O（g）反应生成CO2（g）和H2（g）的热化学方程式为_________________________________。

（2）在密闭容器中充入一定量H2S，发生反应③。

下图为H2S气体的平衡转化率与温度、压强的关系。

①图中压强（p1、p2、p3）的大小顺序为______________，理由是______________。

②该反应平衡常数大小：

K（T1）________K（T2）（填“>

”、“<

”或“＝”），理由是________________________________________________________________________。

③如果要进一步提高H2S的平衡转化率，除改变温度、压强外，还可以采取的措施有________________________________________________________________________。

（3）燃料电池能大幅度提高能量转化率。

相同条件下，甲烷、氢气燃料电池的能量密度之比为________（单位质量的可燃物输出的电能叫能量密度，能量密度之比等于单位质量的可燃物转移电子数之比）。

（4）硫化氢是剧毒气体，尾气中硫化氢有多种处理方法：

碱溶液吸收。

用150mL2.0mol·

L－1NaOH溶液吸收4480mL（标准状况）H2S得到吸收液X（显碱性）。

X溶液中粒子浓度大小关系正确的是________（填字母）。

A．c（Na＋）>

c（S2－）>

c（HS－）>

B．c（Na＋）＋c（H＋）＝c（OH－）＋c（HS－）＋2c（S2－）

C．c（Na＋）＝c（H2S）＋c（HS－）＋c（S2－）

D．2c（OH－）＋c（S2－）＝2c（H＋）＋c（HS－）＋3c（H2S）

答案　

（1）CH4（g）＋2H2O（g）===CO2（g）＋4H2（g）　ΔH＝165.0kJ·

mol－1　

（2）①p1<

p2<

p3　该反应的正反应是气体分子数增大的反应，其他条件不变时，减压使平衡正向移动，H2S的平衡转化率增大　②<

　该反应的正反应是吸热反应，升高温度，平衡常数增大

③及时分离出产物　（3）1∶2　（4）BD

解析　

（1）由①×

②－②得化学方程式：

CH4（g）＋2H2O（g）===CO2（g）＋4H2（g），根据盖斯定律计算该反应的反应热：

mol－1×

2－247.4kJ·

mol－1＝165.0kJ·

mol－1。

（2）①硫化氢分解反应是气体分子数增大的反应，相同温度下，增大压强，H2S的平衡转化率降低。

从图像看，相同温度下，p1条件下H2S的平衡转化率最大，p3条件下H2S的平衡转化率最小。

所以，压强大小关系有：

p1<

p3。

②由硫化氢分解的热化学方程式知，硫化氢分解反应是吸热反应，升高温度，H2S的平衡转化率增大，平衡向正反应方向移动，平衡常数增大。

③及时分离出产物，平衡向正反应方向移动，H2S的平衡转化率提高。

（3）16g甲烷完全反应转移8mol电子，2g氢气完全反应转移2mol电子。

等质量的甲烷、氢气完全反应，对应燃料电池的能量密度（即甲烷、氢气失去电子总数）之比为1∶2。

（4）n（H2S）＝

＝0.2mol。

n（NaOH）＝150×

10－3L×

2.0mol·

L－1＝0.3mol,3NaOH＋2H2S===NaHS＋Na2S＋3H2O，故吸收液X为等物质的量浓度的Na2S和NaHS混合溶液。

A项，吸收液X显碱性，说明S2－的水解程度大于HS－的电离程度，所以溶液中c（HS－）>

c（S2－），错误；

B项，溶液中含有Na＋、H＋、OH－、HS－、S2－，电荷守恒式为c（Na＋）＋c（H＋）＝c（OH－）＋c（HS－）＋2c（S2－），正确；

C项，由物料守恒知，2c（Na＋）＝3c（HS－）＋3c（H2S）＋3c（S2－），错误；

D项，电荷守恒式和物料守恒式联立可得质子守恒式：

2c（OH－）＋c（S2－）＝2c（H＋）＋c（HS－）＋3c（H2S），正确；

故选B、D。

2．（2014·

北京理综，26）NH3经一系列反应可以得到HNO3和NH4NO3，如下图所示。

（1）Ⅰ中，NH3和O2在催化剂作用下反应，其化学方程式是_________________________。

（2）Ⅱ中，2NO（g）＋O2（g）2NO2（g）。

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比较p1、p2的大小关系：

________。

②随温度升高，该反应平衡常数变化的趋势是__________。

（3）Ⅲ中，降低温度，将NO2（g）转化为N2O4（l），再制备浓硝酸。

①已知：

2NO2（g）N2O4（g）　ΔH1

2NO2（g）N2O4（l）　ΔH2

下列能量变化示意图中，正确的是（选填字母）______。

②N2O4与O2、H2O化合的化学方程式是_______________________________。

（4）Ⅳ中，电解NO制备NH4NO3，其工作原理如图所示，为使电解产物全部转化为NH4NO3，需补充物质A，A是________，说明理由：

_____________________________。

答案　

（1）4NH3＋5O2

4NO＋6H2O

（2）①p1<

p2　②减小

（3）①A　②2N2O4＋O2＋2H2O===4HNO3

（4）NH3　根据反应：

8NO＋7H2O

3NH4NO3＋2HNO3，电解产生的HNO3多

解析　

（1）反应Ⅰ中，NH3与O2在催化剂作用下发生氧化还原反应，生成NO和H2O，根据质量守恒及得失电子守恒，写出反应的化学方程式：

4NH3＋5O2

4NO＋6H2O。

（2）反应2NO（g）＋O2（g）2NO2（g）的正反应为气体总分子数减小的反应，在温度相同时，增大压强，平衡正向移动，NO的平衡转化率增大，结合NO的平衡转化率与压强的变化曲线可知，p1<

p2。

由图可知，压强一定时，温度升高，NO的平衡转化率降低，说明平衡逆向移动，则该反应的正向ΔH<

0，所以随温度升高，该反应平衡常数减小。

（3）①等质量的N2O4（g）具有的能量高于N2O4（l），因此等量的NO2（g）生成N2O4（l）放出的热量多，只有A项符合题意。

②N2O4与O2、H2O发生化合反应生成HNO3，化学方程式为2N2O4＋O2＋2H2O===4HNO3。

（4）由电解NO制备NH4NO3的工作原理图可知，NO在阳极发生氧化反应生成NO

，电极反应式为5NO＋10H2O－15e－===5NO

＋20H＋。

NO在阴极发生还原反应生成NH

，电极反应式为3NO＋18H＋＋15e－===3NH

＋3H2O，电池总反应式为8NO＋7H2O

3NH4NO3＋2HNO3，电解产生的HNO3多，故应补充NH3，使其转化为NH4NO3。

3．纳米级Cu2O由于具有优良的催化性能而受到关注，下表为制取Cu2O的三种方法：

方法Ⅰ

用炭粉在高温条件下还原CuO

方法Ⅱ

电解法，反应为2Cu＋H2O

Cu2O＋H2↑

方法Ⅲ

用肼（N2H4）还原新制Cu（OH）2

（1）工业上常用方法Ⅱ和方法Ⅲ制取Cu2O而很少用方法Ⅰ，其原因是反应条件不易控制，若控温不当易生成________而使Cu2O产率降低。

（2）已知：

2Cu（s）＋

O2（g）===Cu2O（s）　ΔH＝－akJ·

C（s）＋

O2（g）===CO（g）　ΔH＝－bkJ·

Cu（s）＋

O2（g）===CuO（s）　ΔH＝－ckJ·

则方法Ⅰ发生反应的热化学方程式为2CuO（s）＋C（s）===Cu2O（s）＋CO（g）　ΔH＝________kJ·

（3）方法Ⅱ采用离子交换膜控制电解液中OH－的浓度而制备纳米Cu2O，装置如图所示，该电池的阳极生成Cu2O的反应式为____________________。

（4）方法Ⅲ为加热条件下用液态肼（N2H4）还原新制Cu（OH）2来制备纳米级Cu2O，同时放出N2。

该制法的化学方程式为________________________。

（5）在相同的密闭容器中，用以上两种方法制得的Cu2O分别进行催化分解水的实验：

2H2O（g）

2H2（g）＋O2（g）　ΔH>

水蒸气的浓度（mol·

L－1）随时间t（min）变化如下表所示。

序号

温度

0min

10min

20min

30min

40min

50min

①

T1

0.050

0.0492

0.0486

0.0482

0.0480

②

0.0488

0.0484

③

T2

0.10

0.094

0.090

下列叙述正确的是________（填字母代号）。

A．实验的温度：

T2<

B．实验①前20min的平均反应速率v（O2）＝7×

10－5mol·

min－1

C．实验②比实验①所用的催化剂催化效率高

答案　

（1）铜或Cu　

（2）－（a＋b－2c）或2c－a－b

（3）2Cu－2e－＋2OH－===Cu2O＋H2O　（4）4Cu（OH）2＋N2H4△,2Cu2O＋N2↑＋6H2O　（5）C

解析　

（1）用炭粉在高温条件下还原CuO，若控温不当易生成铜单质而使Cu2O产率降低。

（2）设三个已知热化学方程式依次分别为①、②、③，由①＋②－③×

2得2CuO（s）＋C（s）===Cu2O（s）＋CO（g）　ΔH＝（2c－a－b）kJ·

（3）阳极发生氧化反应，结合生成的氧化亚铜的化学式，得阳极的电极反应式为2Cu－2e－＋2OH－===Cu2O＋H2O。

（4）N2H4与Cu（OH）2反应，产物除Cu2O、N2外还有水，所以化学方程式为4Cu（OH）2＋N2H4△,2Cu2O＋N2↑＋6H2O。

（5）A项，观察表中②③数据可知，T1到T2平衡正向移动，而正反应为吸热反应，所以T2>

T1，错误；

B项，实验①前20min的平均反应速率v（H2O）＝7×

min－1，所以v（O2）＝3.5×

min－1，错误；

C项，实验②与实验①相比，达到的平衡状态相同，但实验②所用时间短，反应速率快，所以实验②比实验①所用的催化剂催化效率高，正确。

[挑战满分

（二）]（限时35分钟）

1．氮氧化物是造成酸雨、光化学烟雾、雾霾等环境污染的罪魁祸首，采用合适的措施消除其污染是保护环境的重要举措。

（1）研究发现利用NH3可消除硝酸工业尾气中的NO污染。

NH3与NO的物质的量之比分别为1∶3、3∶1、4∶1时，NO脱除率随温度变化的曲线如图1所示：

①用化学反应方程式表示利用NH3消除NO污染的反应原理：

____________________（不用注明反应条件）。

②曲线b对应NH3与NO的物质的量之比是________________。

③曲线a中，NO的起始浓度为6.0×

10－4mg·

m－3，从A点到B点经过0.8s，该时间段内NO的脱除速率为________mg·

m－3·

s－1。

（2）NO2、O2和熔融NaNO3可制作燃料电池而消除NO2污染，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，Y可用于生产硝酸。

①该电池工作时，电子从石墨__________电极流向石墨________电极。

（填写“Ⅰ”或“Ⅱ”）

②石墨Ⅰ电极的电极反应式为_____________________________。

③用Y生产硝酸的化学反应方程式为_______________________________。

（3）含氮化合物在工业上具有重要用途，如三氯化氮（该分子中N元素显负价）常用作漂白剂，工业上用过量氨与氯气反应制备三氯化氮。

①写出三氯化氮的电子式：

______________。

②工业上制备三氯化氮的化学反应方程式为____________________，该反应另一产物的溶液中离子浓度大小关系为________________________。

③加热条件下，三氯化氮与NaClO2溶液反应可制备二氧化氯气体，同时生成NH3和只含有一种钠盐和强碱的溶液，该反应的离子方程式为________________________，若制备6.75kg二氧化氯，则消耗还原剂的物质的量为________mol。

答案　

（1）①4NH3＋6NO===5N2＋6H2O　②3∶1

③1.5×

10－4　

（2）①Ⅰ　Ⅱ　②NO2＋NO

－e－===N2O5　③N2O5＋H2O===2HNO3　（3）①

　②3Cl2＋4NH3===NCl3＋3NH4Cl　c（Cl－）>

c（NH

c（H＋）>

c（OH－）　③6ClO

＋NCl3＋3H2O△,3Cl－＋6ClO2↑＋NH3↑＋3OH－　100

解析　

（1）①NH3与NO在一定条件下发生氧化还原反应生成N2和H2O：

4NH3＋6NO===5N2＋6H2O。

②NH3与NO的物质的量之比越大，NO脱除率越大，故其物质的量之比为1∶3、3∶1、4∶1时，对应的曲线分别为c、b、a，故曲线b对应NH3与NO的物质的量之比是3∶1。

③曲线a中，NO的起始浓度为6×

m－3，A点NO的脱除率为0.55，B点NO的脱除率为0.75，从A点到B点经过0.8s，该时间段内NO的脱除速率＝

＝1.5×

（2）①根据该燃料电池工作原理示意图可知，石墨Ⅰ电极为电池负极，石墨Ⅱ电极为电池正极，电池工作时，电子应从负极流向正极，NO2在负极失去电子，被氧化，由于NO2中氮元素化合价为＋4，其氧化产物中氮元素化合价只能为＋5，故Y为N2O5。

②NO2在石墨Ⅰ电极上失去电子生成N2O5，则有：

NO2－e－―→N2O5，电池在熔融NaNO3中工作，用NO

使其电荷守恒则有：

NO2＋NO

－e－===N2O5。

③N2O5与H2O反应生成HNO3：

N2O5＋H2O===2HNO3。

（3）①NCl3为共价化合物，3个Cl原子分别与N原子形成3个共价键，其电子式为

。

②Cl2与NH3反应生成NCl3和NH4Cl：

3Cl2＋4NH3===NCl3＋3NH4Cl。

根据盐类水解规律可得NH4Cl溶液中离子浓度大小关系为c（Cl－）>

c（OH－）。

③NCl3→NH3，N元素化合价没有发生变化，NaClO2→ClO2，Cl元素化合价升高，该钠盐必为NaCl，强碱为NaOH，则有：

NaClO2＋NCl3＋3H2O―→NaCl＋ClO2↑＋NH3↑＋NaOH，配平该反应并注明反应条件可得其化学方程式为6NaClO2＋NCl3＋3H2O△,3NaCl＋6ClO2↑＋NH3↑＋3NaOH，再改写为离子方程式即可。

该反应中NaClO2是还原剂，NCl3为氧化剂，消耗NaClO2的物质的量等于生成ClO2的物质的量，则制备6.75kgClO2时消耗NaClO2的物质的量＝

＝100mol。

2．一定条件下，通过下列反应可实现燃煤烟气中硫的回收：

2CO（g）＋SO2（g）

2CO2（g）＋S（l）　ΔH

（1）已知：

2CO（g）＋O2（g）===2CO2（g）　ΔH1＝－566kJ·

S（l）＋O2（g）===SO2（g）　ΔH2＝－296kJ·

则反应热ΔH＝________kJ·

（2）其他条件相同、催化剂不同时，SO2的转化率随反应温度的变化如图a所示。

260℃时________（填“Fe2O3”、“NiO”或“Cr2O3”）作催化剂反应速率最快。

Fe2O3和NiO作催化剂均能使SO2的转化率达到最高，不考虑价格因素，选择Fe2O3的主要优点是________________________________________________________________________。

（3）科研小组在380℃、Fe2O3作催化剂时，研究了不同投料比[n（CO）∶n（SO2）]对SO2转化率的影响，结果如图b所示。

请在图b中画出n（CO）∶n（SO2）＝2∶1时，SO2的转化率的预期变化曲线。

（4）工业上还可用Na2SO3溶液吸收烟气中的SO2：

Na2SO3＋SO2＋H2O===2NaHSO3。

某温度下用1.0mol·

L－1Na2SO3溶液吸收纯净的SO2，当溶液中c（SO

）降至0.2mol·

L－1时，吸收能力显著下降，应更换吸收剂。

①此时溶液中c（HSO

）约为________mol·

L－1。

②此时溶液pH＝________。

（已知该温度下SO

＋H＋HSO

的平衡常数K＝8.0×

106，计算时SO2、H2SO3的浓度忽略不计）

答案　

（1）－270　

（2）Cr2O3　Fe2O3作催化剂时，在相对较低温度时可获得较高SO2的转化率，从而节约大量能源　（3）如图所示

（4）①1.6　②6

解析　

（1）根据盖斯定律，由已知中第一个反应减去第二个反应可得2CO（g）＋SO2（g）

2CO2（g）＋S（l），则ΔH＝ΔH1－ΔH2＝－270kJ·

（2）根据图a,260℃时Cr2O3曲线对应的SO2的转化率最高。

Fe2O3作催化剂的优点是在相对较低的温度时获得的SO2的转化率较高，可以节约能源。

（3）由图a知n（CO）∶n（SO2）＝2∶1时，SO2的平衡转化率接近100%，但比n（CO）∶n（SO2）＝3∶1时达平衡要慢。

（4）①溶液中c（SO

L－1时，参加反应的c（SO

）为0.8mol·

L－1，则反应生成的c（HSO

）约为1.6mol·

②K＝

＝

＝8.0×

106，则c（H＋）＝10－6mol·

L－1，pH＝6。

3．党的十八大报告中首次提出“美丽中国”的宏伟目标。

节能减排是中国转型发展的必经之路，工业生产中联合生产是实现节能减排的重要措施，下图是几种工业生产的联合生产工艺：

请回答下列问题：

（1）装置甲为电解池，根据图示转化关系可知：

A为________（填化学式），阴极反应式为________________________________________________________________________。

（2）装置丙的反应物为Ti，而装置戊的生成物为Ti，这两个装置在该联合生产中并不矛盾，原因是__________________________________。

装置戊进行反应时需要的环境为________（填字母序号）。

A．HCl气体氛围中B．空气氛围中

C．氩气氛围中D．水中

（3）装置乙中发生的是工业合成甲醇的反应：

CO（g）＋2H2（g）CH3OH（g）　ΔH<

0。

①该反应在不同温度下的化学平衡常数（K）如下表：

温度/℃

250

350

K

2.041

x

符合表中的平衡常数x的数值是________（填字母序号）。

A．0B．0.012C．32.081D．100

②若装置乙为容积固定的密闭容器，不同时间段各物质的浓度如下表：

c（CO）/mol·

L－1

c（H2）/mol·

c（CH3OH）/mol·

0.8

1.6

2min

0.6

y

0.2

4min

0.3

0.5

6min

0.5

反应从2min到4min之间，H2的平均反应速率为______________。

反应达到平衡时CO的转化率为________。

反应在第2min时改变了反应条件，改变的条件可能是________（填字母序号）。

A．使用催化剂　　　　　

B．降低温度

C．增加H2的浓度

（4）装置己可以看作燃料电池，该燃料电池的负极反应式为___________________________。

答案　

（1）Cl2　2H＋＋2e－===H2↑

（2）进入装置丙的Ti含有的杂质较多，从装置戊中出来的Ti较为纯净　C

（3）①B　②0.3mol·

min－1　62.5%　A

（4）CH3OH＋8OH－－6e－===CO

＋6H2O

解析　

（1）装置甲为电解饱和NaCl溶液的装置，阳极为Cl－失电子，被氧化为Cl2，阴极为水电离的H＋得电子，生成氢气和NaOH。

（2）装置丙和装置戊的作用是提纯Ti。

（3）①ΔH<

0，所以正反应为放热反应，故平衡常数随着温度的升高而降低，x<

2.041，而且因为是可逆反应，平衡常数不可能为0。

②根据表格中CO或CH3OH的浓度可知y＝1.2mol·

L－1，所以反应从2min到4min之间，H2的平均反应速率为

＝0.3mol·

min－1；

4min时，反应处于平衡状态，故CO的转化率为

×

100%＝62.5%；

0～2min的反应速率比2～4min的反应速率小，故2min时可能使用了催化剂。

（4）装置己是由甲醇、氧气、NaOH溶液构成的燃料电池，负极反应为甲醇在碱性条件下失电子的反应。

4．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，可使有毒气体相互反应转化为无毒气体。

（1）4CO（g）＋2NO2（g）===4CO2（g）＋N2（g）　ΔH＝－1200kJ·

对于该反应，温度不同（T2>

T1）、其他条件相同时，下列图像不正确的是________（填代号）。

（2）汽车尾气中CO与H2O（g）在一定条件下可以发生反应：

CO（g）＋H2OCO2（g）＋H2（g）　ΔH<