第28题化学反应原理综合题

1、第28题化学反应原理综合题题组一化学反应中的能量变化与化学平衡的综合1 .(15分)碳热还原法广泛用于合金及材料的制备。回下列问题：一种制备氮氧化铝 的反应原理为23A12O3+15C+5N2 2A123O27N5+15CO,产物Al 23O27N5中氮的化合价为 ，该反应中每生成1 mol AI23O27N5,转移的电子数为 O(2)真空碳热冶铝法包含很多反应，其中的三个反应如下：Al 2O3(s)+3C(s) Al 2OC(s)+2CO(g) A Hi2Al 2OC(s)+3C(s)Al 4c3(s)+2CO(g) A H22Al 2O3(s)+9C(s)Al 4c3(s)+6CO(g)

2、A H3 A H3=(用 A Hi、AH2表示)。Al 4c3可与足量盐酸反应制备一种最简单的烧。该反应的化学方程式 为 o下列是碳热还原法制钮合金的三个反应,CO与CO2平衡分压比的自然对数值 (lnK=2.303lgK)与温度的关系如图所示(已知Kp是用平衡分压代替浓度计算所得的平衡常数， 分压二总压X气体的物质的量分数)0I .Mn3c(s)+4CO2(g)i 3MnO(s)+5CO(g) Kp( I )H .Mn(s)+CO2(g):MnO(s)+CO(g) Kp(H)m.Mn3c(s)+CO2(g) - 3Mn(s)+2CO(g) Kp(m)AH>0的反应是(填"I”

3、 ”或"田”)1 200 K时，在一体积为2 L的包容密闭容器中有17.7 g Mn3c(s)和0.4 mol cO2,只发生反应iI ,5 min后达到平衡，此时CO的浓度为0.125 mol/L,则05 min内v(CO2)=。在一体积可变的密闭容器中加入一定量的Mn(s)并充入一定量的CO2(g),只发生反应H，下列能说明反应II达到平衡的是 (填字母)。A.容器的体积不再改变B.固体的质量不再改变C.气体的总质量不再改变2.(15分)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的两种方法：方法a用炭粉在高温条件下还原CuO方法b电解法，反应为2Cu+H2

4、O Cu2O+H2 T(1)已知：2Cu(s)+O2(g) -CU2O(s) A Hi=-169 kJ - mol1C(s)+-O2(g)CO(g) AH2=-110.5 kJ - molCu(s)O2(g)CuO(s) A H3=-157 kJ - mol-1则方法a中反应的热化学方程式是(2)方法b是用肥燃料电池为电源，通过离子交换膜电解法控制电解液中 OH-的浓度来制备纳 米CU2O,装置如图所示：离于交控段也糙上述装置中B电极应连 电极(填“C”或"D”)。该离子交换膜为 离子交换膜(填“阴”或“阳”)，该电解池的阳极反应式为 _。原电池中负极反应式为 _。在相同体积的包容密

5、闭容器中，用以上方法制得的两种 CU2O分别进行催化分解水的实验:2H2O(g)5。2H2(g)+O2(g) AH>0o水蒸气的浓度随时间t的变化如下表所示4p温度/c01020304050c/mol L-1t/minT10.0500.049 20.048 60.048 20.048 00.048 0T10.0500.048 80.048 40.048 00.048 00.048 0T20.100.0960.0930.0900.0900.090催化剂的催化效率：实验实验(填“>”或“<”) 实验、的化学平衡常数 Ki、K2、K3的大小关系为题组二化学平衡与电解质溶液的综合题1

6、 .(15分)用沉淀滴定法快速测定NaI等碘化物溶液中c(I-),实验过程包括准备标准溶液和滴定 待测溶液。I .准备标准溶液a.准确称取AgNO3基准物4.246 8 g(0.025 0 mol)后,配制成250 mL标准溶液，放在棕色试剂瓶 中避光保存，备用。b.配制并标定100 mL 0.100 0 mol - L-1 NH4SCN标准容液，备用。n .滴定的主要步骤a.取待测NaI溶液25.00 mL于锥形瓶中。b.加入25.00 mL 0.100 0 mol L-1 AgNO3溶液(过量)，使完全转化为AgI沉淀。c.加入NH4Fe(SO)2溶液作指示剂。d.用0.100 0 mol

7、 L-1 NH4SCN溶液滴定过量的Ag+,使其恰好完全转化为AgSCN沉淀后，体 系出现淡红色，停止滴定。e重复上述操作两次。三次测定数据如下表：9实验序号123消耗NH4SCN标准溶液10.24 10.02体积/mL9.98f.数据处理。回答下列问题：(1)将称得的AgNO3配制成标准溶液，所使用的仪器除烧杯和玻璃棒外还有 _。AgNO3标准溶液放在棕色试剂瓶中避光保存的原因滴定应在 pH<0.5 的条件下进行，其原因(4)b和c两步操作是否可以颠倒，说明理由 (5)所消耗的NH4SCN标准溶液平均体积为 mL,测得c(I-)=mol L。(6)在滴定管中装入 NH4SCN标准溶液的

8、前一步，应进行的操作为 O判断下列操作对c(I-)测定结果的影响(填“偏高” “偏低”或“无影响”)。若在配制AgNO3标准溶液时，烧杯中的溶液有少量溅出，则测定结果。若在滴定终点读取滴定管刻度时，俯视标准液液面，则测定结果。2 .(15分)以氧化铝为原料，通过碳热还原法可合成氮化铝(AlN);通过电解法可制取铝。电解铝 时阳极产生的CO2可通过二氧化碳甲烷化等再利用。请回答：(1)已知: 2Al 2O3(s)4Al(g)+3O 2(g)A Hi=+3 351 kJ/mol2c(s)+6(g) 2CO(g)A H2=-221 kJ/mol 2Al(g)+N 2(g) 2AlN(s) A H3=

9、a kJ/mol Al 2O3(s)+3C(s)+N2(g) 2AlN(s)+3CO(g)A H4=+1 026 kJ/mol反应的a=，反应自发进行的条件是 (填“高温”“低温”或“任 意温度”)。在常压、Ru/TiO2催化下,CO2和H2混合气体（体积比1 ： 4,总物质的量x mol）进行反应，测得CO2转化率、CH4和CO选择性随温度变化情况分别如图 1和图2所示（选择性:转化的CO2中生成CH4或CO的百分比）反应1 :CO2（g）+4H2（g）5 CH4（g）+2H2O（g） A H5 反应 H :CO2（g）+H2（g）i CO（g）+H2O（g） A H62 OU 230300

10、 351） 400 150500坦俄E图1图2下列说法正确的是。A. A H5小于零B.温度可影响产物的选择性C.CO2平衡转化率随温度升高先增大后减少D.其他条件不变，将CO2和H2的初始体积比改变为1 : 3,可提高CO2平衡转化率350 C时，反应I在力时刻达到平衡，平衡时容器体积为y L,该温度下反应I的平衡常数为 （用x、y表示）。（3）CO2溶于水形成 H2CO3。已知常温下 H2CO3的电离平衡常数 Ki=4.4X 10-7,K2=4.7X 10-11,NH3 H2O的电离平衡常数Kb=1.75X 10-5。常温下，用氨水吸收CO2可得到NH4HCO3 溶液,NH4HCO3溶液显

11、（填“酸性”“中性”或“碱性”）;请计算反应N +HC -+H2O1 NH3 - H2O+H2CO3 的平衡常数 K=。据文献报道，二氧化碳可以在酸性水溶液中用情性电极电解得到乙烯，其原理如图所示b电极上的电极反应式为_,该装置中使用的是 （“阴”或“阳”）离子交换膜。答案全解全析题组一化学反应中的能量变化与化学平衡的综合1 .答案 -3 9.03X 1024(或 15Na)(2) 2 AH1+AH2 Al 4c3+12HC14A1C1 3+3CH4 T(3)加 0.02 mol L-1 min-1 BC解析 (1)反应23ALO3+15C+5N2 2Al23O27N5+15CO中产物Al23

12、O27N5中氮的化合价为-3,该反应中每生成1 mol Al23O27N5,转移的电子数为5X3Na=15Na。(2)已知I .A12O3(s)+3C(s)Al2OC(s)+2CO(g) AHiH .2A12OC(s)+3C(s) Al4C3(s)+2CO(g) A H2m .2A12O3(s)+9C(s) Al4C3(s)+6CO(g) A H3根据盖斯定律，由 I X 2+II得反应田：2Al2O3(s)+9C(s)-I Al4C3(s)+6CO(g)A H3=2AH1 + A H2;Al4C3可与足量盐酸反应制备一种最简单的姓(CH4),根据质量守恒定律可得反应 的化学方程式为 Al4C

13、3+12HCl4AlCl3+3CH4? o (3)由图中信息可知，反应田升高温度,lnK增大，则K增大，平衡正向移动，正反应为吸热反应，A H>0;05 min内v(CO2)="(CO)=-x=0.02 mol L-1 min-1;反应 H .Mn(s)+CO2(g)= MnO(s)+CO(g)为气体体积不变的放热反应，根据“变量不变达平衡”进行判断。反应为气体体积不变的反 应，反应过程容器的体积不是变量，不能作为平衡状态的判断依据，选项A不符合题意；反应是 一个固体质量增大的反应，固体的质量为变量，当固体的质量不再改变说明达到平衡状态，选项B符合题意;反应是一个气体质量减小的

14、反应，气体的总质量为变量，当气体的总质量不再 改变说明达到平衡状态，选项C符合题意。2 .答案 (1)2CuO(s)+C(s)Cu2O(s)+CO(g) A H=+34.5 kJ mol-1(2 分)(2)D(2 分)阴(2 分)2Cu-2e-+2OH- Cu2O+H2O(3 分) N2H4-4e-+4OH-N2T+4H2。(2 分)<(2分) Ki=K2<K3(2 分)解析 (1)据盖斯定律可知反应2CuO(s)+C(s)Cu2O(s)+CO(g)的 A H= A H1+A H2-2 A-1H3=+34.5 kJ - mol 。(2)在燃料电池中，通入燃料的一极为负极，所以C为负

15、极,D为正极;用电解法制备纳米Cu2O 时,Cu电极应为阳极，与电池正极相连，故B电极应连D电极。电解池中，A极反应式为 2H2O+2e-H2 T +2OH-,B极反应式为 Cu+2OH-2e-CU2O+H2OA极产生OH-,B极消耗OH-,故离子交换膜为阴离子交换膜。原电池负极上N2H4失电子被氧化为N2,电极反应式为N2H4+4OH-4e-N2 T +4H2O。(3)根据表格数据知反应速率：实验实验,故催化剂的催化效率：实验实验。水的分解为吸热反应，升高温度,平衡正向移动，H2O的平衡转化率增大，故丁2。对于吸热 反应，升高温度，平衡常数增大，故K1=K2K3。题组二化学平衡与电解质溶液的

16、综合题1.答案(1)250 mL(棕色)容量瓶、胶头滴管避免AgNO3见光分解(3)防止因Fe3+的水解而影响滴定终点的判断(或抑制Fe3+的水解)否(或不能)若颠倒,Fe3+与反应，指示剂耗尽，无法判断滴定终点(5)10.00 0.060 0(6)用NH4SCN标准溶液进行润洗(7)偏局偏局解析本题考查化学实验基本操作、实验数据的处理和误差分析等。(1)配制250 mL AgNO3标准溶液要用250 mL容量瓶、胶头滴管、烧杯和玻璃棒。(2)AgNO3见光易分解，因此AgNO3标准溶液要放在棕色试剂瓶中避光保存。(3)本实验用NH4Fe(SO4)2溶液作指示剂，Fe3+水解会影响滴定终点的判

17、断，为了抑制Fe3+的水 解，滴定应在pH0.5的条件下进行。(4)若操作颠倒，指示剂中含有的Fe3+会与待测液中的反应，使指示剂耗尽，无法指示滴定终 点。(5)观察三次实验数据知，第1次数据与后两次实验数据相差较大，应舍去;第2次和第3次实 验数据求平均值得消耗NH4SCN标准溶液平土体积为 10.00 mL;由Ag+I-AgI J、Ag+SCN- AgSCN ；知,c(I-)=: :-=0.060 0 mol - L-1。(6)滴定管装入溶液之前必须用待装溶液润洗，故在滴定管中装入 NH4SCN标准溶液的前一 步为用NH4SCN标准溶液润洗滴定管。(7)配制AgNO3标准溶液时烧杯中的溶液

18、溅出，则配制的AgNO3标准溶液浓度偏小，滴定时消耗NH4SCN溶液偏少，测定的c(I-)偏高；滴定终点时俯视读数，由于滴定管刻度“上小下大”，故读数偏小，代入计算式的NH4SCN 标准溶液体积偏小，测定的c(I-)偏高。2.答案 (1)-318高温 (2)AB 碱性 1.3X 10-3(4)2CO2+12H+12e-C2H4+4H2O 阳解析 (1)已知 2Al2O3(s)4Al(g)+3O2(g)A Hi=+3 351 kJ/mol,2c(s)+O2(g)2CO(g) A H2=-221 kJ/mol, 2Al(g)+N 2(g) 2AlN(s) A H3=a kJ/mol, Al 2O3(s)+3C(s)+N2(g)2AlN(s)+3CO(g)A H4=+1 026 kJ/mol,根据盖斯定律，+ X3+X 2=2X，解得AH3=-318 kJ/mol;若AG=AH-T AS<0,则反应能自发进行，反应的A H>0, A S>0,因此该反应能自发进行的条件为高温。(2)根据图1可知,CO2的转化率先增大 是因为反应正向进行，到一定温度时达到平衡，升高温度CO2的转化率减小，说明正反应为放 热反应，A H5小于零，故A正确;由图2可知，随温度升高甲烷的选择性降低，CO的选择性增加， 因此温度可影