高考化学一轮课时达标习题 第8章 水溶液中的离子平衡（6）（含解析）.doc

第8章水溶液中的离子平衡（6）1二氧化碳的回收利用是环保领域研究的热点课题。(1)在太阳能的作用下，以co2为原料制取炭黑的流程如图所示。其总反应的化学方程式为_co2co2_。(2)co2经过催化加氢合成低碳烯烃。其合成乙烯的反应为2co2(g)6h2(g)ch2=ch2(g)4h2o(g)h几种物质的能量(在标准状况下，规定单质的能量为0，测得其他物质生成时所放出或吸收的热量)如表所示：物质h2(g)co2(g)ch2=ch2(g)h2o(g)能量/(kjmol1)039452242则h_128 kjmol1_。(3)在2 l恒容密闭容器中充入2 mol co2和n mol h2，在一定条件下发生(2)中的反应，co2的转化率与温度、投料比x的关系如图所示。x1_x2(填“”“_kb。若b点的投料比为3，且从反应开始到b点需要10 min，则v(h2)_0.225 mol(lmin)1_。(4)以稀硫酸为电解质溶液，利用太阳能将co2转化为低碳烯烃，工作原理如图：b电极的名称是_正极_。产生丙烯的电极反应式为_3co218h18e= ch3ch=ch26h2o_。解析 (1)由图示可知co2在feo的催化下分解生成c和o2。(2)h52 kj/mol4(242 kj/mol)2(394 kj/mol)128 kj/mol。(3)其他条件相同时，投料比越大，h2的转化率越低、co2的转化率越高，所以x1x2；由(2)可知，正反应为放热反应，且takb；v(h2)3v(co2)30.225 mol/(lmin)。(4)与a电极相连的电极上co2得到电子发生还原反应生成乙烯、丙烯等，所以该电极是电解池的阴极，与电源的负极相连，即a极是负极，b极是正极；丙烯是由co2在酸性条件下得电子发生还原反应得到的。2氮的氧化物(如no2、n2o4、n2o5等)应用很广，在一定条件下可以相互转化。(1)n2o5可通过电解或臭氧氧化n2o4的方法制备。电解装置如图甲所示(隔膜用于阻止水分子通过)，其阳极反应式为_n2o42hno32e=2n2o52h_。已知：2no(g)o2(g)=2no2(g)h1no(g)o3(g)=no2(g)o2(g)h22no2(g)n2o4(g)h32n2o5(g)=4no2(g)o2(g)h4则反应n2o4(g)o3(g)=n2o5(g)o2(g)的hh1h2h3h4。(2)n2o5在一定条件下发生分解：2n2o5(g)=4no2(g)o2(g)。某温度下测得恒容密闭容器中n2o5浓度随时间的变化如下表：t/min012345c(n2o5)/(moll1)1.000.710.500.350.250.17设反应开始时体系压强为p0，第2 min时体系压强为p，则pp0_1.75_；13 min内，o2的平均反应速率为_0.09 moll1 min1_。(3)n2o4与no2之间存在反应为n2o4(g)2no2(g)。将一定量的n2o4放入恒容密闭容器中，测得其平衡转化率(n2o4) 随温度变化如图乙所示。图乙中a点对应温度下，已知n2o4的起始压强p0为108 kpa，列式计算该温度下反应的平衡常数kpp0108 kpa115 kpa(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压总压物质的量分数)。由图乙推测n2o4(g)2no2(g)是吸热反应还是放热反应，并说明理由：_吸热反应，温度升高，(n2o4)增加，说明平衡向正反应方向移动_。若要提高(n2o4)，除改变反应温度外，其他措施有_减小体系压强，移出no2_(要求写出两条)。对于可逆反应n2o4(g)2no2(g)，在一定条件下n2o4与no2的消耗速率与自身压强间存在关系：v(n2o4)k1p(n2o4)，v(no2)k2p(no2)2，其中，k1、k2是与反应及温度有关的常数。相应的速率压强关系如图丙所示：一定温度下，k1、k2与平衡常数kp间的关系是k1k2kp；在图丙标出的点中，指出能表示反应达到平衡状态的点并说明理由：_b点与d点，满足平衡条件v(no2)2v(n2o4)_。解析 (1)根据图示，阳极上n2o4失电子发生氧化反应，转化为n2o5。由可得目标反应，根据盖斯定律，hh1h2h3h4。(2)起始时c(n2o5)1 mol/l，第2 min时c(n2o5)0.5 mol/l，根据化学方程式可知，第2 min时c(no2)(10.5)21 mol/l，c(o2)(10.5)0.25 mol/l，则pp0(0.510.25)11.75；13 min内，v(o2)v(n2o5)0.09 moll1min1。(3)设起始时n2o4为1 mol，则平衡时n2o4为1(n2o4) mol，no2为2(n2o4) mol，则平衡时压强为1(n2o4)p0，平衡时n2o4的物质的量分数为，no2的物质的量分数为，故平衡常数kp21(n2o4)p0p0108 kpa115 kpa。由图可知，升高温度，n2o4的转化率增大，说明平衡向正反应方向移动，则正反应为吸热反应；减小压强、移出no2均可以使平衡正向移动，n2o4的转化率提高。达到平衡2v(n2o4)v(no2)，即2k1p(n2o4)k2p(no2)2，故kp，k1k2kp；根据图示，b点与d点，v(no2)2v(n2o4)，反应达到平衡。3消除氮氧化物污染对优化空气质量至关重要。(1)用ch4催化还原nox消除氮氧化物污染发生的反应有：ch4(g)4no2(g)=4no(g)co2(g)2h2o(g)h574 kjmol1ch4(g)4no(g)=2n2(g)co2(g)2h2o(g)h1 160 kjmol1若用0.2 mol ch4将no2还原为n2，则整个过程中放出的热量为_173.4_kj(假设水全部以气态形式存在)。(2)用活性炭可处理大气污染物no。在2 l密闭容器中加入no和活性炭(无杂质)，生成气体e和f。当温度分别为t1 和t2 时，测得反应达到平衡时各物质的物质的量如表所示：物质n/molt/活性炭noef初始2.0300.10000t12.0000.0400.0300.030t22.0050.0500.0250.025请结合表中数据，写出no与活性炭反应的化学方程式：_c2non2co2_。t1 时，上述反应的平衡常数的值为_0.562 5_。如果已知t2t1，则该反应正反应的h_0.01_。(4)某课题组利用如图所示装置，探究no2和o2化合生成n2o5形成原电池的过程。物质y的名称为_五氧化二氮_，该电池正极的电极反应式为_o22n2o54e=4no_。解析 (1)根据盖斯定律，将题给的两个热化学方程式相加得2ch4(g)4no2(g)=2co2(g)2n2(g)4h2o(g)h1 734 kjmol1，则用0.2 mol ch4将no2还原为n2，放出热量173.4 kj。(2)根据各物质的物质的量的变化量之比等于系数之比及质量守恒，可知发生的反应为c2non2co2。t1 达到平衡时，c(no)0.020 moll1，c(n2)c(co2)0.015 moll1，故平衡常数k0.562 5；根据题表中数据可知，温度由t1 升高到t2 时，平衡逆向移动，所以h0。该反应为放热反应，降低温度平衡正向移动，no的转化率增大；该反应为气体分子数不变的反应，增大压强平衡不移动，故no的转化率不变；增大no浓度，no的转化率不变；移去部分生成物，生成物浓度减小，平衡正向移动，no的转化率增大，故选bc项。(3)v(no)0.016 mol(ls)1。该温度下平衡常数k1 600，若使反应向正反应方向进行，则0.01。(4)由题意和装置图可知，物质y为n2o5，正极发生还原反应，故通入o2的一极为正极，正极的电极反应式为o22n2o54e=4no。4目前，燃煤脱硫是科研工作者研究的重要课题之一，主要脱硫方法有以下几种。.co还原法原理为2co(g)so2(g)s(g)2co2(g)，将co(g)和so2(g)按物质的量之比为2：1的关系充入容积为10 l的恒容绝热密闭容器中，反应过程中co的物质的量随时间变化如图甲所示。(1)下列说法中可以说明可逆反应已达到平衡状态的是_abd_(填字母)。a容器内压强不再变化b容器中温度不再变化c混合气体的平均相对分子质量不再变化dco的质量分数不再变化(2)在t 时反应达到平衡状态，该化学反应的平衡常数k_64_，平衡时，保持其他条件不变，再向其中充入co(g)、so2(g)、s(g)、co2(g)各1 mol，此时v正_v逆(填“”“”或“”)。甲图中a、b分别表示在一定温度下，使用质量相同但表面积不同的催化剂时，达到平衡过程中n(co)的变化曲线，其中表示催化剂表面积较大的曲线是_a_(填“a”或“b”)。.氧化锌吸收法(3)该法发生的主要反应为zno(s)so2(g)=znso3(s)，纯zno的悬浮液的ph约为6.8，脱去so2的过程中，测得ph随时间t的变化如图乙所示，已知硫原子总量一定的so、hso、h2so3的混合溶液中各组分的含量与ph的关系如图丙所示。充分吸收so2后的混合体系中硫元素的主要存在形式是_hso_。结合图乙与图丙分析，bc段发生的主要反应的化学方程式是_znso3so2h2o=zn(hso3)2_。.氢氧化钠溶液吸收法(4)用naoh溶液充分吸收so2得到nahso3溶液，然后电解该溶液可制得硫酸。电解原理示意图如图丁。请写出开始时阳极反应的电极反应式：_hsoh2o2e=so3h_。解析 (1)根据方程式可知该反应是一个气体分子数不变的反应。a项，由于是恒容绝热容器，反应一定伴有热量变化，故若反应未达平衡，气体分子数不变，温度一定变化，容器中压强一定会变，则压强不变反应到达平衡，正确；b项，容器内温度不变，说明反应达到平衡，正确；c项，反应前后气体总质量不变，气体分子数不变，故气体的平均相对分子质量一定不变，错误；d项，co的质量分数不变，说明反应一定到达平衡状态，正确。(2)根据方程式：2co(g)so2(g)s(g)2co