高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí) 專題講座四 加試第30題-基本概念、基本理論綜合（含解析）

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專題講座四　加試第30題——基本概念、基本理論綜合 1．(2016浙江4月選考，30)氨氣及其相關(guān)產(chǎn)品是基本化工原料，在化工領(lǐng)域中具有重要的作用。 (1)以鐵為催化劑，0.6 mol氮氣和1.8 mol氫氣在恒溫、容積恒定為1 L的密閉容器中反應(yīng)生成氨氣，20 min后達到平衡，氮氣的物質(zhì)的量為0.3 mol。 ①在第25 min時，保持溫度不變，將容器體積迅速增大至2 L并保持恒容，體系達到平衡時N2的總轉(zhuǎn)化率為38.2%，請畫出從第25 min起H2的物質(zhì)的量濃度隨時間變化的曲線。 ②該反應(yīng)體系未達到平衡時，催化劑對逆反應(yīng)速率的影響是______(填“增大”、“減少”或“不變”)。 (2)①N2H4是一種高能燃料，有強還原性，可通過NH3和NaClO反應(yīng)制得，寫出該制備反應(yīng)的化學(xué)方程式_________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ②N2H4的水溶液呈弱堿性，室溫下其電離常數(shù)K1＝1.010－6，則0.01 molL－1 N2H4水溶液的pH等于________(忽略N2H4的二級電離和H2O的電離)。 ③已知298 K和101 kPa條件下： N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g) 　ΔH1 2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH2 2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH3 4NH3(g)＋O2(g)===2N2H4(l)＋2H2O(l)　ΔH4 則N2H4(l)的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱ΔH＝_____________________________________________。 (3)科學(xué)家改進了NO2轉(zhuǎn)化為HNO3的工藝(如虛框所示)，在較高的操作壓力下，提高N2O4/H2O的質(zhì)量比和O2的用量，能制備出高濃度的硝酸。 →→ → 實際操作中，應(yīng)控制N2O4/H2O質(zhì)量比高于5.11，對此請給出合理解釋________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案 (1)① ②增大 (2)①2NH3＋NaClO===N2H4＋NaCl＋H2O　②10 ③ΔH2－ΔH1－ΔH4 (3)2N2O4＋2H2O＋O2===4HNO3，N2O4/H2O質(zhì)量比等于5.11時恰好反應(yīng)，高于5.11是為了提高N2O4濃度，有利于平衡正向移動，得到高濃度的硝酸 2．(2015浙江10月選考，30)由某精礦石(MCO3ZCO3)可以制備單質(zhì)M，制備過程中排放出的二氧化碳可以作為原料制備甲醇，取該礦石樣品1.84 g，高溫灼燒至恒重，得到0.96 g僅含兩種金屬氧化物的固體，其中m(M)∶m(Z)＝3∶5，請回答： (1)該礦石的化學(xué)式為______________。 (2)①以該礦石灼燒后的固體產(chǎn)物為原料，真空高溫條件下用單質(zhì)硅還原，僅得到單質(zhì)M和一種含氧酸鹽(只含Z、Si和O元素，且Z和Si的物質(zhì)的量之比為2∶1)。寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式__________________________________。 ②單質(zhì)M還可以通過電解熔融MCl2得到，不能用電解MCl2溶液的方法制備M的理由是_______________________________________________________________。 (3)一定條件下，由CO2和H2制備甲醇的過程中含有下列反應(yīng)： 反應(yīng)1：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)　ΔH1 反應(yīng)2：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH2 反應(yīng)3：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH3 其對應(yīng)的平衡常數(shù)分別為K1、K2、K3，它們隨溫度變化的曲線如圖1所示。 則ΔH2________(填“大于”、“小于”或“等于”)ΔH3，理由是__________________。 (4)在溫度T1時，使體積比為3∶1的H2和CO2在體積恒定的密閉容器內(nèi)進行反應(yīng)。T1溫度下甲醇濃度隨時間變化曲線如圖2所示；不改變其他條件，假定t時刻迅速降溫到T2，一段時間后體系重新達到平衡。試在圖中畫出t時刻后甲醇濃度隨時間變化至平衡的示意曲線。 答案　(1)MgCO3CaCO3 (2)①2MgO＋2CaO＋Si Ca2SiO4＋2Mg ② 電解MgCl2溶液時，陰極上H＋比Mg2＋容易得電子，電極反應(yīng)式2H2O＋2e－=== H2↑＋2OH－，所以不能得到Mg單質(zhì) (3)小于　由圖1可知，隨著溫度升高，K1增大，則ΔH1> 0，根據(jù)蓋斯定律又得ΔH3＝ΔH1＋ΔH2，所以ΔH2<ΔH3 (4) 加試題第30題是基本概念、基本理論組合題，主要是結(jié)合無機推斷、化學(xué)工藝，考查了熱化學(xué)、電化學(xué)、化學(xué)平衡及電解質(zhì)溶液的知識，涉及的基本能力有審題能力、計算能力、簡答能力及繪圖能力等。由于考查知識全面，題目綜合性較強，但每空分值較少(最多2分)，這就要求學(xué)生審題要仔細(xì)，計算要準(zhǔn)確，繪圖要規(guī)范，簡答要精煉，爭取在有限的時間內(nèi)得高分。 (一)信息型方程式的書寫 1．某科研小組在實驗室用較濃的KOH溶液直接吸收氯氣，研究發(fā)現(xiàn)反應(yīng)進行一段時間后開始出現(xiàn)KClO3并逐漸增多，產(chǎn)生KClO3的離子方程式是_____________________________________________________________________________。 答案　6OH－＋3Cl2===5Cl－＋ClO＋3H2O 2．MnO2與KClO3、KOH溶液共熱，可得到K2MnO4，此反應(yīng)的化學(xué)方程式是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　3MnO2＋6KOH＋KClO33K2MnO4＋KCl＋3H2O 3．向1 L 1 molL－1的K2FeO4中加入足量稀H2SO4酸化，可以產(chǎn)生O2和Fe3＋，該反應(yīng)的離子方程式為____________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　4FeO＋20H＋===4Fe3＋＋3O2↑＋10H2O 4．NaOCN與NaClO反應(yīng)，生成Na2CO3、CO2、NaCl和N2(已知HCN、HOCN中N元素的化合價相同)則反應(yīng)的離子方程式：__________________________________。 答案　2OCN－＋3ClO－===CO＋CO2↑＋3Cl－＋N2↑ 5．在催化劑作用下，尿素[CO(NH2)2]也可以將NOx反應(yīng)生成N2和H2O。寫出CO(NH2)2與NO2反應(yīng)的化學(xué)方程式_____________________________________________。 答案　4CO(NH2)2＋6NO27N2＋4CO2＋8H2O 6．氨基甲酸銨(NH2COONH4) 極易水解，產(chǎn)物是碳酸氫銨和一種弱堿，請寫出其水解反應(yīng)方程式：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　 NH2COONH4 ＋2H2ONH4HCO3＋NH3H2O 7．煤燃燒排放的煙氣含有SO2和NOx，形成酸雨、污染大氣，采用NaClO2溶液作為吸收劑可同時對煙氣進行脫硫、脫硝。寫出NaClO2溶液脫硝過程中主要反應(yīng)的離子方程式：________________________________________________________________________。 答案　4OH－＋3ClO＋4NO===4NO＋3Cl－＋2H2O 8．在堿性條件下，寫出O2將Mn2＋氧化成MnO(OH)2的離子方程式：________________________________________________________________________。 答案　O2＋2Mn2＋＋4OH－===2MnO(OH)2↓ 9．一定條件下，向FeSO4溶液中滴加堿性NaBH4溶液，溶液中BH(B元素的化合價為＋3)與Fe2＋反應(yīng)生成納米鐵粉、H2和B(OH)，其離子方程式為_______________________ ________________________________________________________________________。 答案　2Fe2＋＋BH＋4OH－===2Fe＋ B(OH)＋2H2↑ 10．＋6價鉻的化合物毒性較大，常用NaHSO3將廢液中的Cr2O還原成Cr3＋，該反應(yīng)的離子方程式為_________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　Cr2O＋3HSO＋5H＋===2Cr3＋＋3SO＋4H2O或Cr2O＋8HSO===2Cr3＋＋3SO＋5SO＋4H2O (二) 蓋斯定律應(yīng)用強化練 1．CO2可作為合成低碳烯烴的原料加以利用。如： 2CO2(g)＋6H2(g)CH2===CH2(g)＋4H2O(g)　ΔH＝a kJmol－1 已知：H2和CH2===CH2的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱分別是－285.8 kJmol－1和－1 411.0 kJmol－1。 H2O(g)H2O(l)　ΔH＝－44 kJmol－1 則a＝____________。 答案?。?27.8 解析　 H2的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱的熱化學(xué)方程式為H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－285.8 kJmol－1①； CH2===CH2的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱的熱化學(xué)方程式為CH2===CH2(g)＋3O2(g)===2CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－1 411.0 kJmol－1②；H2O(g) H2O(l)　ΔH＝－44 kJmol－1③；根據(jù)蓋斯定律可知，①6－②－③4可得：2CO2(g)＋6H2(g)CH2===CH2(g)＋4H2O(g) ΔH＝－285.86＋1 411＋444＝－127.8 kJmol－1。 2．近幾年，利用CO2合成二甲醚已成為人們所關(guān)注的熱點。其反應(yīng)原理如下： 反應(yīng)①CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(l)　ΔH1＝－49.01 kJmol－1 反應(yīng)②2CH3OH(g) CH3OCH3(g)＋H2O(l) ΔH2＝－24.52 kJmol－1 反應(yīng)③CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(l)　ΔH3 請回答：CO2轉(zhuǎn)化為二甲醚的反應(yīng)原理為 反應(yīng)④2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(l)　ΔH4＝____________。 答案?。?22.54 kJmol－1 解析　反應(yīng)①CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(l) ΔH1＝－49.01 kJmol－1 反應(yīng)②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(l)　ΔH2＝－24.52 kJmol－1， 根據(jù)蓋斯定律，①2＋②可得： 2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(l)　ΔH4＝(－49.01 kJmol－1)2＋(－24.52 kJmol－1)＝－122.54 kJmol－1。 3．已知： Al2O3(s)＋3C(s)===2Al(s)＋3CO(g)　ΔH1＝1 344.1 kJ mol－1 2AlCl3(g)===2Al(s)＋3Cl2(g)　ΔH2＝1 169.2 kJ mol－1 由Al2O3、C和Cl2反應(yīng)生成AlCl3的熱化學(xué)方程式為 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　 Al2O3(s)＋3C(s)＋3Cl2(g)===2AlCl3(g)＋3CO(g)　ΔH＝174.9 kJmol－1 解析　Ⅰ.Al2O3(s)＋3C(s)===2Al(s)＋3CO(g)　ΔH1＝1 344.1 kJmol－1 Ⅱ.2AlCl3(g)===2Al(s)＋3Cl2(g)　ΔH2＝1 169.2 kJmol－1， 根據(jù)蓋斯定律，將Ⅰ－Ⅱ可得 Al2O3(s)＋3C(s)＋3Cl2(g)===2AlCl3(g)＋3CO(g)　ΔH＝1 344.1 kJmol－1－1 169.2 kJmol－1＝174.9 kJmol－1。 4．已知：Ti(s)＋2Cl2(g)===TiCl4(l)　ΔH＝a kJmol－1；2Na(s)＋Cl2(g)===2NaCl(s)　ΔH＝b kJmol－1；Na(s)===Na(l)　ΔH＝c kJmol－1；則TiCl4(l)＋4Na(l)===Ti(s)＋4NaCl(s)　ΔH＝________ kJmol－1。 答案　2b－4c－a 解析　(Ⅰ)Ti(s)＋2Cl2(g)===TiCl4(l)　ΔH＝a kJmol－1；(Ⅱ)2Na(s)＋Cl2(g)===2NaCl(s)　ΔH＝b kJmol－1；(Ⅲ)Na(s)===Na(l)　ΔH＝c kJmol－1，將方程式2(Ⅱ)－(Ⅰ)－4(Ⅲ)得：TiCl4(l)＋4Na(l)===Ti(s)＋4NaCl(s)　ΔH＝2b－4c－a kJmol－1。 5．由CO可以直接合成許多C1化工產(chǎn)品，如生產(chǎn)甲醇。已知： 2CH3OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(l)　ΔH＝－1 453 kJmol－1 2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－571.6 kJmol－1 又知CO(g)燃燒熱ΔH＝－283 kJmol－1， 則CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(l) 　ΔH＝ ___________ kJmol－1。 答案　－128.1 解析　CO(g)燃燒熱ΔH＝－283 kJmol－1，則CO(g)＋O2(g)=== CO2(g) 　ΔH＝－283 kJmol－1　①， 2CH3OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(l)　ΔH＝－1 453 kJmol－1?、冢? 2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－571.6 kJmol－1③，根據(jù)蓋斯定律①＋③－②得：CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(l)　ΔH＝－128.1 kJmol－1。 6．用CH4催化還原煤燃燒產(chǎn)生的氮氧化物，可以消除污染。 已知：CH4(g)＋2NO2(g)===N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－867 kJmol－1 NO2(g)===N2O4(g)　ΔH ＝－28.5 kJmol－1 寫出CH4催化還原N2O4(g)生成CO2、N2和H2O(g)的熱化學(xué)方程式________________________________________________________________________。 答案　CH4(g)＋N2O4(g)===N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－810 kJmol－1 解析　已知：Ⅰ.CH4(g)＋2NO2(g)===N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－867 kJmol－1， Ⅱ.2NO2(g)===N2O4(g)　ΔH＝－57 kJmol－1， 根據(jù)蓋斯定律，Ⅰ－Ⅱ得CH4(g)＋N2O4(g)===N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)，故ΔH＝－867 kJmol－1－(－57 kJmol－1)＝－810 kJmol－1， 即CH4(g)＋N2O4(g)===N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－810 kJmol－1。 7．已知： ①N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH1＝a kJmol－1 ②4NH3(g)＋5O2(g)===4NO(g)＋6H2O(l)　ΔH2＝b kJmol－1 ③4NO(g)＋3O2(g)＋2H2O(l)===4HNO3(aq)　ΔH3＝c kJmol－1 則N2(g)＋3H2(g)＋4O2(g)===2HNO3(aq)＋2H2O(l)　ΔH＝__________________kJmol－1(用a、b、c、ΔH2和ΔH3表示)。 答案　a＋0.5b＋0.5c 解析　(①2＋②＋③)2即可得目標(biāo)等式，故ΔH＝a＋0.5b＋0.5c kJmol－1。 8．肼(N2H4)是一種火箭燃料。已知： N2(g)＋2O2(g)===2NO2(g)　ΔH＝67.7 kJmol－1 N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－534.0 kJmol－1 NO2(g)===N2O4(g)　ΔH＝－28.0 kJmol－1 反應(yīng)2N2H4(g)＋N2O4(g)===3N2(g)＋4H2O(g)的ΔH＝____________ kJmol－1。 答案　－1 079.7 (三)電化學(xué)知識應(yīng)用集訓(xùn) 1．用Na2SO3溶液充分吸收SO2得NaHSO3溶液，然后電解該溶液可制得硫酸。電解原理示意圖如圖所示。電解時陽極區(qū)會產(chǎn)生氣體，產(chǎn)生氣體的原因是______________________ ________________________________________________________________________。 答案　在陽極區(qū)HSO放電生成H＋，H＋與HSO反應(yīng)產(chǎn)生SO2 2．TiO2直接電解法生產(chǎn)鈦是一種較先進的方法，電解質(zhì)為熔融的氯化鈣，原理如圖所示，二氧化鈦電極連接電源________極，該極電極反應(yīng)為_________________________________； 但此法會產(chǎn)生有毒氣體，為減少對環(huán)境的污染，在電池中加入固體氧離子隔膜(氧離子能順利通過)，將兩極產(chǎn)物隔開，再將石墨改為金屬陶瓷電極，并通入一種無毒的還原性氣體，該氣體是________________________________________________________________________。 答案　負(fù)　 TiO2＋4e－===Ti＋2O2－　 H2　　 解析　電解時，陰極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)，所以二氧化鈦得電子生成鈦和氧離子，和電源負(fù)極相連；電極反應(yīng)式為TiO2＋4e－===Ti＋2O2－，陽極上加入的物質(zhì)應(yīng)該具有還原性且是氣體，反應(yīng)后的生成物不會污染環(huán)境，水不會污染環(huán)境，所以該氣體是氫氣。 3．(1)As2S3和HNO3反應(yīng)如下：As2S3＋10H＋＋10NO===2H3AsO4＋3S＋10NO2↑＋2H2O，將該反應(yīng)設(shè)計成原電池，則NO2應(yīng)該在________(填“正極”或“負(fù)極”)附近逸出，該極的電極反應(yīng)式為______________________________________________________。 (2)利用LiOH和鈷氧化物可制備鋰離子電池正極材料。 LiOH可由電解法制備，鈷氧化物可通過處理鈷渣獲得。 利用如下圖裝置電解制備LiOH，兩電極區(qū)電解液分別為LiOH和LiCl溶液。B極區(qū)電解液為__________(填化學(xué)式)溶液，陽極電極反應(yīng)式為____________，電解過程中Li＋向____________(填“A”或“B”)電極遷移。 答案　(1)正極　NO＋e－＋2H＋===NO2↑＋H2O (2)LiOH　2Cl－－2e－===Cl2↑　B 解析　(1)原電池中正極發(fā)生還原反應(yīng)，則某元素的化合價降低，由反應(yīng)可知N元素的化合價由＋5降低到＋4，則NO2屬于還原產(chǎn)物，在正極生成，即NO＋e－＋2H＋===NO2↑＋H2O。(2)電解制備LiOH，兩電極區(qū)電解液分別為LiOH和LiCl溶液，由圖可知，右側(cè)生成氫氣，則B中氫離子放電，可知B為陰極，在B中制備LiOH，B極區(qū)電解液為LiOH溶液；Li＋由A經(jīng)過陽離子交換膜向B移動；A中為LiCl溶液，氯離子放電生成氯氣，則陽極反應(yīng)式為2Cl－－2e－===Cl2↑。 4．通過SO2傳感器可監(jiān)測大氣中SO2的含量，其工作原理如下圖所示。 (1)固體電解質(zhì)中O2－向______極移動(填“正”或“負(fù)”)。 (2)寫出V2O5電極的電極反應(yīng)式：____________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)負(fù)　(2)SO2－2e－＋O2－===SO3 5．如下圖所示裝置Ⅰ是一種可充電電池，裝置Ⅱ是一種以石墨為電極的家用環(huán)保型消毒液發(fā)生器。裝置Ⅰ中離子交換膜只允許Na＋通過，充放電的化學(xué)方程式為 2Na2S2＋NaBr3Na2S4＋3NaBr (1)負(fù)極區(qū)電解質(zhì)為________________(用化學(xué)式表示)。 (2)家用環(huán)保型消毒液發(fā)生器發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為 ________________________________________________________________________。 答案　(1)Na2S2　(2)Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O 或Cl－＋H2O===ClO－＋H2↑ 6．用甲醇燃料電池高溫電解等物質(zhì)的量的H2O—CO2混合氣體可以間接制備H2。其基本原理如圖所示。 (1)甲醇燃料電池以酸性溶液為電解質(zhì)，寫出電池負(fù)極的電極反應(yīng)式__________________。 (2)電解池中發(fā)生的總反應(yīng)方程式為_____________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)CH3OH＋H2O－ 6e－===CO2＋6H＋ (2)H2O＋CO2H2＋CO＋O2 7．應(yīng)用電化學(xué)原理，將PbSO4轉(zhuǎn)化為鉛可以清潔處理蓄電池，其原理是先用細(xì)菌將PbSO4轉(zhuǎn)換為PbS，再用氟硼酸鐵浸出PbS，化學(xué)方程式為 PbS＋2Fe(BF4)3===Pb(BF4)2＋2Fe(BF4)2＋S 最后通過電解浸出液得到金屬鉛，電解后的溶液可以循環(huán)使用，寫出電解的總反應(yīng)方程式：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　Pb(BF4)2＋2Fe(BF4)2 Pb＋2Fe(BF4)3 8．用電化學(xué)方法也可去除廢水中氨氮。在蒸餾水中加入硫酸銨用惰性電極直接電解發(fā)現(xiàn)氨氮去除效率極低，但在溶液中再加入一定量的氯化鈉后，去除效率可以大大提高。反應(yīng)裝置如圖乙所示，b為電源________極，電解時陰極的電極反應(yīng)式為______________________。 答案　正　2H2O＋2NH＋2e－===2NH3H2O＋H2↑或2H＋＋2e－===H2↑ (四)電解質(zhì)溶液 1．高氯酸、鹽酸和硝酸的酸性在水溶液中差別不大。某溫度下，這三種酸在冰醋酸中的電離平衡常數(shù)如表所示。冰醋酸做溶劑，這三種酸酸性最強的是________。在冰醋酸中，鹽酸的電離方程式為____________________。 酸 HClO4 HCl HNO3 Ka 1.610－5 1.610－9 4.210－10 答案　HClO4　HClH＋＋Cl－ 2．次磷酸(H3PO2)是一種一元弱酸，具有較強的還原性。試回答下列問題： NaH2PO2為____________(填“正鹽”或“酸式鹽”)，溶液中有關(guān)離子濃度從大到小的順序為________________________________________________________________________。 答案　正鹽　c(Na＋)＞c(H2PO)＞c(OH－)＞c(H＋) 3．硅元素最高價氧化物對應(yīng)的水化物是H2SiO3。室溫下，0.1 molL－1 的硅酸鈉溶液和0.1 molL－1 的碳酸鈉溶液，堿性更強的是________，其原因是____________ ________________________________________________________________________。 已知：H2SiO3：Ka1＝2.010－10　Ka2＝1.010－12 H2CO3：Ka1＝4.310－7　Ka2＝5.610－11。 答案　硅酸鈉　硅酸的Ka2小于碳酸的Ka2，硅酸鈉更易水解 解析　根據(jù)所給數(shù)據(jù)可知：硅酸的Ka2小于碳酸的Ka2，依據(jù)“越弱越水解”可知硅酸鈉更易水解。 4．已知室溫下，碳酸的電離常數(shù)K1＝4.410－7，K2＝4.710－11。NaHCO3水溶液顯堿性，原因：________________________________________________________________________ ___________________________________________________(用K 定量解釋)。 答案　碳酸氫鈉溶液中的水解平衡常數(shù)Kh＝＝＝2.510－8，大于碳酸的電離常數(shù)K2＝4.710－11 5．已知：HSOH＋＋SO　K＝1.0210－7 NH＋H2ONH3H2O＋H＋　K＝5.6510－10 往亞硫酸氫銨中加入一定量的氫氧化鋇溶液，可能發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是________________________________________________________________________ (選填編號)。 a．HSO＋Ba2＋＋OH－===BaSO3↓＋H2O b．NH＋2HSO＋2Ba2＋＋3OH－===2BaSO3↓＋2H2O＋NH3H2O c．NH＋HSO＋Ba2＋＋2OH－===BaSO3↓＋H2O＋NH3H2O d．2NH＋4HSO＋3Ba2＋＋6OH－===3BaSO3↓＋4H2O＋2NH3H2O＋SO 答案　cd 解析　已知：HSOH＋＋SO　K＝1.0210－7，NH＋H2ONH3H2O＋H＋　K＝5.6510－10，亞硫酸氫根離子電離程度大于一水合氨的電離程度，所以亞硫酸氫銨溶液中滴入氫氧化鋇溶液，氫氧根離子先和亞硫酸氫根離子反應(yīng)，后與銨根離子結(jié)合生成一水合氨，反應(yīng)中氫氧化鋇量不同產(chǎn)物不同，不足量的氫氧化鋇反應(yīng)時需要滿足化學(xué)式的組成比。 a項中的離子方程式分析，HSO＋Ba2＋＋OH－===BaSO3↓＋H2O是氫氧化鋇不足量時的反應(yīng)，只和亞硫酸氫根離子反應(yīng)，則氫氧化鋇電離出的鋇離子和氫氧根離子全部反應(yīng)，需要符合化學(xué)式的組成比，正確的應(yīng)為2HSO＋Ba2＋＋2OH－===BaSO3↓＋2H2O＋SO； b項中離子方程式分析，NH＋2HSO＋2Ba2＋＋3OH－===2BaSO3↓＋2H2O＋NH3H2O，電離出2 mol Ba2＋，電離出的氫氧根離子為4 mol，其中2 mol OH－和2 mol亞硫酸氫根離子反應(yīng)，2 mol OH－和2 mol NH反應(yīng)，正確的反應(yīng)離子方程式為NH＋HSO＋Ba2＋＋2OH－===BaSO3↓＋H2O＋NH3H2O； c項依據(jù)b分析可知，選項中離子方程式為氫氧化鋇和亞硫酸氫銨1∶1反應(yīng)的離子方程式，NH＋HSO＋Ba2＋＋2OH－===BaSO3↓＋H2O＋NH3H2O； d項，2NH＋4HSO＋3Ba2＋＋6OH－===3BaSO3↓＋4H2O＋2NH3H2O＋SO，分析離子方程式，反應(yīng)是4 mol NH4HSO3和3 mol Ba(OH)2的反應(yīng)，6 mol OH－先和4 mol HSO反應(yīng)，剩余 2 mol OH－再和2 mol NH反應(yīng)，剩余2 mol NH生成亞硫酸銨，反應(yīng)的離子方程式正確。 6．已知硫酸的第二級電離并不完全：HSOH＋＋SO(Ka＝1.210－2)。 在0.1 molL－1的硫酸氫鉀溶液中大約有30%的HSO電離，則該溶液中離子濃度由大到小排列第2位的離子是____________，第4位的離子是____________。往該溶液中加入硫酸氫鉀固體并保持溫度不變，則溶液中____________(填“增大”、“減小”或“不變”)。 答案　HSO　SO　減小 解析　已知硫酸的第二級電離并不完全，在0.1 molL－1的硫酸氫鉀溶液中大約有30% 的HSO電離，溶液顯酸性，則溶液中離子濃度大小為c(K＋)＞c(HSO)＞c(H＋)＞c(SO)＞c(OH－)，則該溶液中離子濃度由大到小排列第2位的離子是HSO，第4位的離子是SO，往該溶液中加入硫酸氫鉀固體并保持溫度不變，則溶液中c(HSO)、c(K＋)濃度增大，但對于電離平衡，HSOH＋＋SO，硫酸氫根離子只電離不水解，氫離子濃度增大平衡逆向進行，電離程度減小，c(HSO)增大的多，比值減小。 7．已知常溫下，H2CO3：Ka1＝4.310－7、Ka2＝5.610－11。結(jié)合H＋的能力Na2CO3溶液________(填“＞”、“＜”或“＝”)NaHCO3溶液，設(shè)計簡單實驗證明：_________________ ________________________________________________________________________。 答案　＞　取等濃度等體積的NaHCO3和Na2CO3溶液混于同一燒杯中，加入稀鹽酸，邊滴邊攪拌，若一段時間無氣泡，則Na2CO3結(jié)合H＋能力強 解析　電解質(zhì)越弱，其相應(yīng)的陰離子結(jié)合質(zhì)子能力越強，常溫下，H2CO3：Ka1＝4.310－7＞Ka2＝5.610－11，電離強弱順序：碳酸的一級電離大于其二級電離，即結(jié)合H＋的能力Na2CO3溶液大于NaHCO3溶液，取等濃度等體積的NaHCO3和Na2CO3溶液混于同一燒杯中，加入稀鹽酸，邊滴邊攪拌，若一段時間無氣泡，則Na2CO3結(jié)合H＋能力強。 8．在1 L 0.3 molL－1的NaOH溶液中，通入4.48 L CO2(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，反應(yīng)后所得溶液中離子的濃度之間有一些等量關(guān)系，例如：c(Na＋)＋c(H＋)＝c(HCO)＋2c(CO)＋c(OH－)，另外對此溶液中存在的離子按濃度由大到小排序為___________________________。 答案　c(Na＋)＞c(HCO)＞c(CO)＞c(OH－)＞c(H＋) 解析　n (CO2)＝＝0.2 mol、n(NaOH)＝0.3 molL－11 L＝0.3 mol，則反應(yīng)的可能方程式有CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O，CO2＋NaOH===NaHCO3，根據(jù)2＞＝＞1可知反應(yīng)后產(chǎn)物為Na2CO3和NaHCO3，設(shè)所得產(chǎn)物中含Na2CO3為x mol，NaHCO3為y mol，則x＋y＝0.2、2x＋y＝0.3， 解得x＝0.1、y＝0.1，在含等物質(zhì)的量的碳酸鈉、碳酸氫鈉的溶液中，c(Na＋)最大，碳酸根離子水解大于碳酸氫根離子的水解，則c(HCO)＞c(CO)，水解使溶液顯堿性，則c(OH－)＞c(H＋)，顯性離子大于隱性離子，則c(HCO)＞c(CO)＞c(OH－)＞c(H＋)，所以離子濃度大小為c(Na＋)＞c(HCO)＞c(CO)＞c(OH－)＞c(H＋)。 9．流程中所用的NaHSO3溶液顯弱酸性，源于NaHSO3存在以下兩種程度不同的平衡體系： (1)水解____________和電離____________(用離子方程式表示)。 (2)如向0.1 molL－1的NaHSO3溶液中分別加入以下物質(zhì)，回答問題： 加入少量Ba(OH)2固體，水解平衡向____________移動；加入少量NaClO固體，溶液的pH____________(選填“增大”、“減小”或“不變”)。 答案　(1)HSO＋H2OH2SO3＋OH－ HSOSO＋H＋ (2)逆反應(yīng)方向　減小 解析　(1)NaHSO3溶液顯弱酸性，是因為該溶液中存在以下的平衡：①水解：HSO＋H2OH2SO3＋OH－和②電離：HSOSO＋H＋，電離程度大于水解程度。(2)加入Ba(OH)2，OH－濃度增大，平衡逆向移動；加入少量NaClO固體，發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成硫酸和氯化鈉，溶液pH減小。 10．已知常溫下，H2SO3的電離常數(shù)為 K1＝1.5410－2，K2＝1.0210－7，H2CO3的電離常數(shù)為 K1＝4.3010－7，K2＝5.6010－11，則下列微?？梢源罅抗泊娴氖莀___________(選填編號)。 a．CO　HSO b．HCO　HSO c．SO　HCO d．H2SO3　HCO 已知NaHSO3溶液顯酸性，解釋原因_____________________________________________。 答案　bc　亞硫酸氫根的電離程度大于水解程度 解析　已知Ka越大酸性越強，酸性較強的能與酸性較弱的酸根離子反應(yīng)，由于HCO的酸性小于HSO的酸性，所以HCO與SO不反應(yīng)，即b、c能共存。 (五)有關(guān)化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡的簡答與繪圖 1．CO2可作為合成低碳烯烴的原料加以利用。如： 2CO2(g)＋6H2(g)===CH2===CH2(g)＋4H2O(g) ΔH＝－127.8 kJmol－1 (1)上述由CO2合成CH2===CH2的反應(yīng)在____________(填“高溫”或“低溫”)下自發(fā)進行，理由是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)保持某溫度(大于100 ℃)不變，在體積為V L的恒容容器中以n(H2)∶n(CO2)＝3∶1的投料比加入反應(yīng)物，至t0時達到化學(xué)平衡。t1時將容器體積瞬間擴大至2V L 并保持不變，t2時重新達平衡。作出容器內(nèi)混合氣體的平均相對分子質(zhì)量 隨時間變化的圖像。 答案　(1)低溫　該反應(yīng)的ΔH＜0，ΔS＜0 (2) 解析　(1)由CO2合成CH2===CH2的反應(yīng)ΔH＜0，ΔS＜0，根據(jù)復(fù)合判據(jù)ΔH－TΔS＜0時，反應(yīng)自發(fā)進行，因此低溫時自發(fā)進行。 (2)初始狀態(tài)，加入的n(H2)∶n(CO2)＝3∶1，因此平均相對分子質(zhì)量＝20.75＋440.25＝12.5，因此起點坐標(biāo)為(0,12.5)；若該反應(yīng)進行到底，即H2和CO2全部轉(zhuǎn)化為CH2===CH2和H2O，則產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為n(CH2===CH2)∶n(H2O)＝1∶4，此時混合氣體的平均相對分子質(zhì)量為＝280.2＋180.8＝20，因此t0達平衡時應(yīng)在區(qū)間(12.5,20)；t1時將容器體積瞬間擴大至2V L并保持不變，平衡逆向移動，混合氣體的平均相對分子質(zhì)量減小，但是t2達平衡時應(yīng)大于12.5。由此可以做出圖像。 2．在某溫度下，2 L密閉容器中充入NO、CO各0.4 mol進行反應(yīng)2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)　ΔH＜0，測得NO物質(zhì)的量變化如下圖所示： 5分鐘末反應(yīng)達到平衡，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝______________________________________。 第6分鐘繼續(xù)加入0.2 mol NO、0.2 mol CO、0.2 mol CO2和0.3 mol N2，請在上圖中畫出到9分鐘末反應(yīng)達到平衡NO的物質(zhì)的量隨時間的變化曲線。 答案　5 解析　已知反應(yīng)為2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g),2 L密閉容器中充入NO、CO各0.4 mol，達到平衡時NO為0.2 mol， 　　　　　2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g) 起始(mol)：0.4　　　0.4　　　0　　　0 轉(zhuǎn)化(mol)：0.2 0.2 0.1 0.2 平衡(mol)：0.2 0.2 0.1 0.2 則K＝＝＝5； 第6分鐘繼續(xù)加入0.2 mol NO、0.2 mol CO、0.2 mol CO2和0.3 mol N2，則c(NO)＝＝0.2 molL－1， c(CO)＝＝0.2 molL－1， c(N2)＝＝0.2 molL－1， c(CO2)＝＝0.2 molL－1， Q＝＝＝5＝K，說明是平衡狀態(tài)，所以第6分鐘繼續(xù)加入0.2 mol NO、0.2 mol CO、0.2 mol CO2和0.3 mol N2，仍是平衡狀態(tài)，但是NO的物質(zhì)的量變?yōu)樵瓉淼?倍，作圖為 3．下圖表示起始投料量H2/CO2＝4時， 反應(yīng)①CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(l)　ΔH1 反應(yīng)②2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(l) ΔH2＝－122.54 kJmol－1中CO2的平衡轉(zhuǎn)化率隨反應(yīng)溫度的變化關(guān)系圖，根據(jù)圖示回答下列問題： (1)ΔH1________(填寫“>”、”<”或“＝”)0。 (2)__________(填“高溫”或“低溫”)有利于提高反應(yīng)②二甲醚的產(chǎn)率，請簡述理由：________________________________________________________________________。 (3)若起始投料量H2/CO2＝4，起始溫度為298 K，反應(yīng)②在503 K時達到平衡，請在上圖畫出CO2轉(zhuǎn)化率隨溫度升高的變化曲線。 答案　(1)＞　(2)低溫　較低溫度下，反應(yīng)①的平衡轉(zhuǎn)化率較小而反應(yīng)②較大，所以低溫對反應(yīng)②有利，二甲醚的產(chǎn)率較高 (3) 解析　(1)根據(jù)圖像可知，升高溫度后，二氧化碳的轉(zhuǎn)化率增大，說明升高溫度平衡向著正向移動，則正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，所以ΔH1＞0。 (2)由于反應(yīng)①為吸熱反應(yīng)，反應(yīng)②為放熱反應(yīng)，所以在較低溫度下，反應(yīng)①的平衡轉(zhuǎn)化率較小而反應(yīng)②較大，故低溫對反應(yīng)②有利，二甲醚的產(chǎn)率較高。反應(yīng)②在503 K時達到平衡，則從298 K開始，二氧化碳的轉(zhuǎn)化率逐漸增大，當(dāng)溫度達到503 K時，二氧化碳的轉(zhuǎn)化率達到最大，當(dāng)溫度大于503 K后，二氧化碳的轉(zhuǎn)化率會減小，則CO2轉(zhuǎn)化率隨溫度升高的變化曲線為 。 4．(1)利用反應(yīng)4NH3(g)＋6NO(g)===5N2(g)＋6H2O(g)ΔH＝－1 811.63 kJmol－1 消除氮氧化物的污染，相同條件下，在2 L恒容密閉容器中，選用不同的催化劑，反應(yīng)產(chǎn)生N2的物質(zhì)的量隨時間變化如圖1所示。 圖1 下列說法正確的是____________。 A．該反應(yīng)的活化能大小順序是Ea(A)＞Ea(B)＞Ea(C) B．使用催化劑A達到平衡時，N2最終產(chǎn)率更大 C．單位時間內(nèi)H—O鍵與N—H鍵斷裂的數(shù)目相等時，說明反應(yīng)已經(jīng)達到平衡 D．若在恒容絕熱的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)，當(dāng)K值不變時，說明反應(yīng)已經(jīng)達到平衡 (2)在氨氣足量時，反應(yīng)4NH3(g)＋6NO(g)===5N2(g)＋6H2O(g)　ΔH＝－1 811.63 kJmol－1 在催化劑A作用下，經(jīng)過相同時間，測得脫氮率隨反應(yīng)溫度的變化情況如圖2所示，據(jù)圖可知，在相同的時間內(nèi)，溫度對脫氮率的影響_________________________________________， 其可能的原因是_________________________________________________________。 (已知A、B催化劑在此溫度范圍內(nèi)不失效) (3)其他條件相同時，請在圖2中補充在催化劑B作用下脫氮率隨溫度變化的曲線。 圖2 答案　(1)CD　(2)300 ℃之前，溫度升高，脫氮率逐漸增大，300 ℃之后溫度升高，脫氮率逐漸減小　300 ℃前反應(yīng)未平衡，脫氮率決定于速率，溫度越高速率越快，所以脫氮率增大，300 ℃之后反應(yīng)達平衡，脫氮率決定于平衡的移動，該反應(yīng)正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度平衡逆向移動，脫氮率減小 (3) 解析　(1)A項，反應(yīng)速率越快活化能越小，該反應(yīng)的活化能大小順序是Ea(A)＜Ea(B)＜Ea(C)，故錯誤；B項，使用催化劑平衡不移動，N2最終產(chǎn)率相同，故錯誤；C項，反應(yīng)前后H—O鍵與N—H鍵的數(shù)目相等，所以單位時間內(nèi)H—O鍵與N—H鍵斷裂的數(shù)目相等時，說明正、逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)已經(jīng)達到平衡，故正確；D項，若在恒容絕熱的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)，當(dāng)K值不變時，說明溫度不變，反應(yīng)已經(jīng)達到平衡，故正確。(2)由圖可知300 ℃以前溫度越高脫氮率越高，300 ℃后溫度越高脫氮率越低，原因可能是300 ℃前是平衡的建立過程，而300 ℃后是平衡的移動。(3)B催化劑的效率低，所以達平衡的時間長，平衡不移動，但最終的脫氮率不變，所以圖像為 5．對于可逆反應(yīng)Fe(s)＋CO2(g)FeO(s)＋CO(g)，該反應(yīng)的逆反應(yīng)速率隨時間變化的關(guān)系如下圖。 (1)從圖中看到，反應(yīng)在t2時達平衡， 在t1時改變了某種條件，改變的條件可能是________。 A．升溫 B．增大CO2濃度 C．使用催化劑 (2)如果在t3時從混合物中分離出部分CO，t4～ t5時間段反應(yīng)處于新平衡狀態(tài)，請在圖上畫出t3～ t5的v逆變化曲線。 答案　(1)AC　(2) 6．在常溫、常壓、光照條件下，N2在催化劑TiO2表面與H2O發(fā)生反應(yīng)，2N2(g)＋6H2O(l)===4NH3(g)＋3O2(g)　ΔH＝1 530.4 kJmol－1 進一步研究相同條件下NH3生成量與溫度的關(guān)系，部分實驗數(shù)據(jù)見下表： 實驗組別 1 2 3 4 T/K 303 313 323 353 NH3生成量/(10－6 mol) 4.8 5.9 6.0 2.0 O2生成量/(10－6 mol) 3.6 4.4 4.5 1.5 反應(yīng)時間/h 3 3 3 3 容器體積/L 2 2 2 2 (1)請在圖中畫出上述反應(yīng)在“有催化劑”與“無催化劑”兩種情況下反應(yīng)過程中體系能量隨反應(yīng)過程的變化趨勢示意圖(圖中標(biāo)明必要的文字說明)。 (2)根據(jù)表中數(shù)據(jù)，在303 K時，在3 h內(nèi)用氮氣表示其平均反應(yīng)速率為____________ molL－1h－1。判斷組別4中反應(yīng)是否達到平衡狀態(tài)____________(填“是”或“否”)，并說明理由________________________________________________________________________。 答案　 (1) (2)410－7　否　該反應(yīng)正向反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升高溫度平衡正向移動，則n(NH3)應(yīng)大于6.010－6 mol 解析　(1)催化劑是通過降低反應(yīng)的活化能來加快化學(xué)反應(yīng)速率的，使用催化劑后，活化能降低，圖像需要符合：1.兩條線的起點、終點分別相同；2.有催化劑曲線最高處能量要低； 3.反應(yīng)物的總能量要低于生成物的總能量。圖像為 (2)在303 K時，在3 h內(nèi)氧氣的反應(yīng)速率＝＝610－7 molL－1h－1，用氮氣表示其平均反應(yīng)速率v(N2)＝v(O2)＝610－7 molL－1h－1＝410－7 molL－1h－1，組別4中正向反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升高溫度平衡正向移動，則n(NH3)應(yīng)大于6.010－6 mol，則組別4中反應(yīng)未達到平衡狀態(tài)。 (六)模擬綜合訓(xùn)練 1．(2016紹興選考適應(yīng)性考試)碳、硫和氮元素及其化合物的處理，是資源利用和環(huán)境保護的重要研究課題。 (1)CO可轉(zhuǎn)化成二甲醚，原理為2CO(g)＋4H2(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)。已知一定條件下，該反應(yīng)中CO的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度、投料比[n(H2)/n(CO)]的變化曲線如圖所示 若溫度升高，則反應(yīng)的平衡常數(shù)K將________(填“增大”、“減小”或“不變”)。 (2)SO2的水溶液呈酸性，某溫度下，0.02 molL－1亞硫酸水溶液的pH等于2，若忽略亞硫酸的二級電離和H2O的電離，則該溫度下亞硫酸的一級電離常數(shù)Ka1＝____________________。 (3)已知：反應(yīng)1：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH1； 反應(yīng)2：2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)　ΔH2； 若ΔH1＜ΔH2＜0，則反應(yīng)3：SO2(g)＋NO2(g)SO3(g)＋NO(g)屬于________(填“放熱”或“吸熱”)反應(yīng)。 (4)若用少量NaOH溶液吸收SO2氣體，對產(chǎn)物NaHSO3進一步電解可制得硫酸，電解原理示意圖見上圖。電解時陽極的電極反應(yīng)式為____________________。 (5)在恒溫密閉容器中通入SO2和NO2各1 mol發(fā)生反應(yīng)3：SO2(g)＋NO2(g)SO3(g)＋NO(g)，當(dāng)反應(yīng)達到平衡后，維持溫度和容積不變，10 min時再通入各1 mol 的SO2和NO2的混合氣體，20 min時再次平衡。兩次平衡時NO2的轉(zhuǎn)化率α1________(填“＞”、“＜”或“＝”)α2；請在下圖中畫出正反應(yīng)速率v正在10至30 min間隨時間變化的曲線圖。 答案　(1)減小　(2)1.010－2　(3)放熱 (4)HSO－2e－＋H2O===SO＋3H＋　(5)＝ 解析　(1)由題圖可知，在投料比一定的條件下，升高溫度平衡向CO轉(zhuǎn)化率減小的方向即逆反應(yīng)方向移動，說明逆反應(yīng)