热门试卷

（8分）运用化学反应原理研究氮、氧等单质及其化合物的反应有重要意义。

（1）合成氨反应N2 (g)+3H2(g) 2NH3(g)，若在恒温、恒压条件下向平恒体系中通入氩气，则平衡          移动（填“向左”“向右”或“不”）；使用催化剂          反应的△H（填“增大” “减小” 或“不改变”）。

（2）已知：O2 (g)=O2+(g)+e-                       H1=" 1175.7" kJ·mol-1

PtF6(g)+ e-==PtF6-(g)                                   H2=" —771.1" kJ·mol-1

O2+PtF6-(S)=O2+ (g)+ PtF6-(g)                         H3=" 482.2" kJ·mol-1

则反应O2（g）+ PtF6(g)= O2+PtF6-(S)  的H=             kJ·mol-1。

（3）在25℃下，向浓度均为0.1 mol·L-1的MgCl2和CuCl2混合溶液中逐滴加入氨水，先生成         沉淀（填化学式），生成该沉淀的离子方程式为____________。已知25℃时Ksp[Mg(OH)2]=1.8×10-11,KsP [Cu(OH)2]=2.2×10-20。

（4）在25℃下，将a mol·L-1的氨水与0.01 mol·L-1的盐酸等体积混合，反应平衡时溶液中c(NH4+)=c(Cl-)。则溶液显           性（填“酸”“碱”或“中”）；用含的代数式表示NH3·H2O的电离常数Kb=         。

(7分) 科学家一直致力于“人工固氮”的方法研究。

⑴目前合成氨的技术原理为：

该反应的能量变化如图所示。

①在反应体系中加入催化剂，反应速率增大，E2的变化是：     。（填“增大”、“减小”或“不变”）。

②将一定量的N2(g)和H2(g)放入1L的密闭容器中，在500℃、2×107Pa下达到平衡，测得N2为0.1 mol，H2为0.3 mol，NH3为0.1 mol。该条件下H2的转化率为     。

③欲提高②容器中H2的转化率，下列措施可行的是     。

⑵1998年希腊亚里士多德大学的两位科学家采用高质子导电性的SCY陶瓷（能传导H+），从而实现了高转化率的电解法合成氨。其实验装置如图所示。阴极的电极反应式为      。

⑶根据最新“人工固氮”的研究报道，在常温、常压、光照条件下，N2在催化剂（掺有少量Fe2O3和TiO2）表面与水发生下列反应：

进一步研究NH3生成量与温度关系，常压下达到平衡时测得部分实验数据如下：

①合成反应的a_    0。（填“大于”、“小于”或“等于”）

②已知

则

(16分)．铬化学丰富多彩，由于铬光泽度好，常将铬镀在其他金属表面，同铁、镍组成各种性能的不锈钢，CrO3大量地用于电镀工业中。

（1）在下图装置中，观察到图1装置铜电极上产生大量的无色气泡，而图 2装置中铜电极上无气体产生，铬电极上产生大量有色气体。由图 1 知金属铬的活动性比铜_____(填强，弱)，图 2装置中铬电极的电极反应式            

（2）CrO3具有强氧化性，遇到有机物（如酒精）时，猛烈反应以至着火，若该过程中乙醇被氧化成乙酸， CrO3被还原成绿色的硫酸铬[Cr2(SO4)3]。则该反应的化学方程式为_____________________________________________________________。

(3)存在平衡：2CrO42—（黄色）+2H+Cr2O72—（橙色）+H2O

①若平衡体系的pH=2，则溶液显           色.

②能说明第①步反应达平衡状态的是            。

a．Cr2O72—和CrO42—的浓度相同  b．2v (Cr2O72—) ="v" (CrO42—)   c．溶液的颜色不变

（4）CrO3和 K2Cr2O7均易溶于水，这是工业上造成铬污染的主要原因。净化处理方法之一是将含＋6价 Cr 的废水放入电解槽内，用铁作阳极，加入适量的NaCl进行电解：阳极区生成的Fe2+和Cr2O72－发生反应，生成的Fe3+和Cr3+在阴极区与OH－结合生成 Fe(OH)3和Cr(OH)3沉淀除去[已知 KspFe(OH)3＝4.0×10-38，KspCr(OH)3＝6.0×10-31]。

①电解过程中 NaCl 的作用是__________________________。

②已知电解后的溶液中c(Fe3+)为2.0×10－13 mol·L1，则溶液中c(Cr3+)为____ mol·L-1。

（5）CrO3的热稳定性较差，加热时逐步分解，其固体残留率随温度的变化如下图所示。

从开始加热到 750K 时总反应方程式为_______________________。

(10分)甲醇合成反应为：CO(g)+2H2(g)  CH3OH(g)

工业上用天然气为原料，分为两阶段制备甲醇：

(1)制备合成气：CH4+H2O（g） CO+3H2。为解决合成气中H2过量而CO不足的问题，原料气中需添加CO2：CO3+H2=CO+H2O。为了使合成气配比最佳，理论上原料气中甲烷与二氧化碳体积比为____________________________________。

(2)合成甲醇：①反应过程中物质能量变化如右图所示。写出合成甲醇的热化学方程式__________________。

实验室在1L密闭容器中进行模拟合成实验。将lmolCO和2molH2通人容器中，分别恒温在300℃和500℃反应，每隔一定时间测得容器中甲醇的浓度如下：

(表中数据单位：mol·L—1)

②300℃时反应开始10分钟内，H2的平均反应速率为__________。

③500℃时平衡常数K的数值为___________。

④300℃时，将容器的容积压缩到原来的1／2，在其他条件不变的情况下，对平衡体系 产生的影响是__________(填字母)。

a.c(H2)减小            b．正反应速率加快，逆反应速率减慢

c.CH3OH的物质的量增加   d．重新平衡时c(H2)／c(CH3OH)减小

下图是铜锌原电池装置。其电池的总反应是：Zn(s)+CuSO4(aq)＝ZnSO4(aq)+Cu(s)。若该电池中两电极的总质量为303g，工作一段时间后，取出锌片和铜片洗净干燥后称重，总质量为298g。

请回答以下问题

（1）R的作用是使两个烧杯中的溶液连成通路，R名称是_________。R中的阳离子移向___________（填A或B）中的溶液。

（2）电极Y的材料是_______。

（3）X为原电池的__________极，其电极反应式是_____________________ 。

（4）产生铜的质量为___________；转移的电子的物质的量为__________。

（5）高铁酸盐在能源环保领域有广泛用途。我国学者提出用镍（Ni）、铁作电极电解浓NaOH溶液制备高铁酸盐Na2FeO4的方案，装置如图所示。

① Fe电极作_________极 （填“阴”或“阳”）； ②Ni电极的电极反应式为：___________________。

（12分）自然界里氮的固定途径之一是在闪电的作用下，N2与O2反应生成NO。

（1）在不同温度下，反应N2(g)＋O2(g)2NO(g) △H＝a kJ·mol-1的平衡常数K如下表：

温度/℃

1538

1760

2404

平衡常数K

0、86×10－4

2、6×10－4

64×10－4

①该反应的△H   0（填“＞”、“＝”或“＜”）。

②其他条件相同时，在上述三个温度下分别发生该反应。1538℃时，N2的转化率随时间变化如图所示，

请补充完成1760℃时N2的转化率随时间变化的示意图。

（2）科学家一直致力于研究常温、常压下“人工固氮”的新方法。曾有实验报道：在常温、常压、光照条件下，N2在催化剂(掺有少量Fe2O3的TiO2)表面与水发生反应，生成的主要产物为NH3。相应的热化学方程式如下：

2N2(g)＋6H2O(1) ＝4NH3(g)＋3O2(g)   △H＝＋1530kJ·mol-1

则氨催化氧化反应4NH3(g)＋5O2(g) ＝4NO(g)＋6H2O(1) 的反应热△H＝         。 

（用含a的代数式表示）

（3）最近一些科学家研究采用高质子导电性的SCY陶瓷（能传递H+）实现氮的固定——氨的电解法合成，大大提高了氮气和氢气的转化率。总反应式为：N2＋3H22NH3。则在电解法合成氨的过程中，应将Ｈ2不断地通入    极（填“正”、“负”、 “阴” 或“阳”）；在另一电极通入N2，该电极反应式为                                                                           。

（4）合成氨的反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H = －92、4 kJ·mol－1，一定条件下的密闭容器中，该反应达到平衡，要提高N2的转化率，可以采取的措施是__________（填字母代号）。

a、升高温度        b、加入催化剂     c、增加H2的浓度

d、增加N2的浓度   e、分离出NH3           

（5）在25℃下，将a mol·L-1的氨水与0、01 mol·L-1的盐酸等体积混合，反应后溶液中c(NH4+)=c(Cl-)，则溶液显_____________性（填“酸”“碱”或“中”），可推断a     0、01（填大于、等于或小于）。

中国环境监测总站数据显示，颗粒物(PM2.5等)为连续雾霾过程影响空气质量最显著的污染物，其主要来源为燃煤、机动车尾气等。因此，对PM2.5、SO2、NOx等进行研究具有重要意义。请回答下列问题：

⑴ 将PM2.5样本用蒸馏水处理制成待测试样。若测得该试样所含水溶性无机离子的化学组分及其平均浓度如下表：

根据表中数据计算PM2.5待测试样的pH ＝　       　。

⑵ NOx是汽车尾气的主要污染物之一。汽车发动机工作时会引发N2和O2反应，其能量变化示意图如下：

① N2(g)＋O2(g)2NO(g) △H＝　              　。

② 当尾气中空气不足时，NOx在催化转化器中被还原成N2排出。写出NO被CO还原的化学方程式　                                          　。

③ 汽车汽油不完全燃烧时还产生CO，有人设想按下列反应除去CO：

2CO(g)＝2C(s)＋O2(g),已知该反应的△H＞0，该设想能否实现？　  　。

⑶ 碘循环工艺不仅能吸收SO2降低环境污染，同时又能制得氢气，具体流程如下：

① 用离子方程式表示反应器中发生的反应　                           　。

② 用化学平衡移动的原理分析，在HI分解反应中使用膜反应器分离出H2的目的是                                                 　。

③ 用吸收H2后的稀土储氢合金作为电池负极材料(用MH）表示），NiO(OH)作为电池正极材料，KOH溶液作为电解质溶液，可制得高容量、长寿命的镍氢电池。电池充放电时的总反应为：Ni(OH)2＋MNiO(OH)＋MH，电池放电时，负极电极反应式为　                                　； 充电完成时，全部转化为NiO(OH)，若继续充电，将在一个电极产生O2，O2扩散到另一个电极发生电极反应被消耗，从而避免产生的气体引起电池爆炸，此时，阴极电极反应式为　　　　　    　　    　。

（16分）能源短缺是人类社会面临的重大问题。甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景。

（1）工业上合成甲醇的反应原理为：CO(g) ＋ 2H2(g)   CH3OH(g)  ΔH，

下表所列数据是该反应在不同温度下的化学平衡常数（K）。

①根据表中数据可判断ΔH      0 （填“＞”、“＝”或“＜”）。     

②在300℃时，将2 mol CO、3 mol H2和2 mol CH3OH充入容积为1L的密闭容器中，此时反应将               。

（2）已知在常温常压下：

①2CH3OH(l) ＋ 3O2(g) ＝ 2CO2(g) ＋ 4H2O(l)   ΔH＝－1451.6 kJ·mol-1

②2CO (g)+ O2(g) ＝ 2CO2(g)  ΔH＝－566.0 kJ·mol-1

写出该条件下甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式：

                                                       。

（3）以甲醇、氧气为原料，KOH溶液作为电解质构成燃料电池总反应为：2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O，则负极的电极反应式为                   ，（3分）随着反应的不断进行溶液的pH        (填“增大”“减小”或“不变”)。

（4）如果以该燃料电池为电源，石墨作两极电解饱和食盐水，则该电解过程中阳极的电极反应式为                             一段时间后NaCl溶液的体积为1L，溶液的pH为12（25℃下测定），则理论上消耗氧气的体积为       mL（3分）（标况下）。

（本题共8分）

水煤气法制甲醇工艺流程框图如下

(注:除去水蒸气后的水煤气含55～59%的H2，15～18%的CO，11～13%的CO2，少量的H2S、CH4，除去H2S后，可采用催化或非催化转化技术，将CH4转化成CO，得到CO、CO2和H2的混合气体，是理想的合成甲醇原料气，即可进行甲醇合成)

（1）制水煤气的主要化学反应方程式为：C（s）+H2O（g）CO（g）+H2（g），此反应是吸热反应。①此反应的化学平衡常数表达式为                     ；

②下列能提高碳的平衡转化率的措施是                     。

（2）将CH4转化成CO，工业上常采用催化转化技术，其反应原理为：

CH4 (g)+3/2O2 (g)CO (g)+2H2O (g) +519KJ。工业上要选择合适的催化剂，分别对X、Y、Z三种催化剂进行如下实验（其他条件相同）

① X在T1℃时催化效率最高，能使正反应速率加快约3×105倍；

② Y在T2℃时催化效率最高，能使正反应速率加快约3×105倍；

③ Z在T3℃时催化效率最高，能使逆反应速率加快约1×106倍；

已知：T1＞T2＞T3，根据上述信息，你认为在生产中应该选择的适宜催化剂是     （填“X”或“Y”或“Z”），选择的理由是                                         。

（3）合成气经压缩升温后进入10m3甲醇合成塔，在催化剂作用下，进行甲醇合成，主要反应是：2H2(g) + CO(g) CH3OH(g)+181.6kJ。T4℃下此反应的平衡常数为160。此温度下，在密闭容器中加入CO、H2，反应到某时刻测得各组分的浓度如下：

①比较此时正、逆反应速率的大小：v正        v逆（填“>”、“<”或“＝”)。

②若加入同样多的CO、H2，在T5℃反应，10 min后达到平衡，此时c(H2)＝0.4 mol·L－1、c(CO)＝0.7 mol·L－1、则该时间内反应速率v(CH3OH) ＝            mol·(L·min)－1。

（4）生产过程中，合成气要进行循环，其目的是                                  。