集訓(xùn)1第30題基本概念、基本理論的綜合應(yīng)用1(2018杭州學(xué)軍中學(xué)高三選考適應(yīng)性練習(xí))NaHSO3被用于棉織物和有機(jī)物漂白以及在染料、造紙、制革等工業(yè)中用作還原劑。(1)NaHSO3可由NaOH溶液吸收SO2制得。已知：2NaOH(aq)SO2(g)=Na2SO3(aq)H2O(l)H12NaHSO3(aq)=Na2SO3(aq)SO2(g)H2O(l)H2則反應(yīng)SO2(g)NaOH(aq)=NaHSO3(aq)的H3_(用含H1、H2的代數(shù)式表示)。(2)NaHSO3在不同溫度下均可被KIO3氧化，當(dāng)NaHSO3完全消耗即有I2析出，根據(jù)I2析出所需時(shí)間可以求得NaHSO3 的反應(yīng)速率。將濃度均為0.020 molL1 NaHSO3(含少量淀粉)10.0 mL、KIO3(過量)酸性溶液40.0 mL混合，記錄1055 間溶液變藍(lán)時(shí)間，55 時(shí)未觀察到溶液變藍(lán)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖。a點(diǎn)時(shí)，v(NaHSO3)_molL1s1。1040 區(qū)間內(nèi)，顯色時(shí)間越來越短，其原因是_。(3)已知：t 時(shí) H2SO3的Ka11.5102，Ka21.0107；NaHSO3溶液的pH7。在t 時(shí)，往NaOH溶液中通入SO2。在NaHSO3溶液中加入少量下列物質(zhì)后，的值增大的是_(填字母)。AH2O B稀H2SO4CH2O2溶液 DNaOH溶液某時(shí)刻，測得溶液的pH6，則此時(shí)，_。請畫出從開始通入SO2直至過量時(shí)，溶液中n(SO)n(HSO)隨pH的變化趨勢圖。(4)以硝酸、硫酸水溶液作電解質(zhì)進(jìn)行電解，在汞電極上NO可轉(zhuǎn)化為NH2OH，以鉑為另一極，則該電解反應(yīng)的化學(xué)方程式為_。2(2018溫州市高三選考適應(yīng)性測試)甲醇是一種重要的有機(jī)化工原料，CO2與H2在催化劑CZZA(普通銅基催化劑)作用下合成甲醇，相關(guān)反應(yīng)如下：反應(yīng)CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g)H149.2 kJmol1反應(yīng)CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g) H2已知：CO和H2的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱分別為283.0 kJmol1和285.8 kJmol1H2O(g)=H2O(l)H344.0 kJmol1請回答：(1)反應(yīng)的H2_kJmol1。(2)研究表明：在其他條件相同的情況下，將催化劑CZZA換成新型催化劑(CZZA/rGO)，可以顯著提高甲醇的選擇性，試用過渡態(tài)理論解釋其原因：_。(3)以CZZA/rGO為催化劑，在一定條件下，將物質(zhì)的量之比為13(總量為a mol)的CO2與H2通入恒容密閉容器中進(jìn)行反應(yīng)，CO2的平衡轉(zhuǎn)化率和甲醇的選擇率(甲醇的選擇率：轉(zhuǎn)化的CO2中生成甲醇的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))隨溫度的變化趨勢如下圖所示：在553 K時(shí)，反應(yīng)體系內(nèi)甲醇的物質(zhì)的量為_mol。隨著溫度的升高，CO2的平衡轉(zhuǎn)化率增加但甲醇的選擇率降低，請分析其原因：_。(4)將CO2與H2按物質(zhì)的量之比為13通入恒溫恒容密閉容器中，控制條件，使其僅僅按反應(yīng)進(jìn)行，得到甲醇的體積分?jǐn)?shù)與時(shí)間的關(guān)系如下圖所示。保持其他條件不變，t1時(shí)再向容器中加入一定量物質(zhì)的量之比為13的CO2與H2混合氣，t2時(shí)再次達(dá)到平衡，請?jiān)谙聢D中畫出t1t3時(shí)間內(nèi)甲醇體積分?jǐn)?shù)隨時(shí)間的變化曲線。(5)在催化劑作用下，以NaOH溶液為電解液，將甲烷氣體通入石墨復(fù)合電極，電解產(chǎn)生甲醇。寫出陽極反應(yīng)的電極反應(yīng)式：_。3(2018余姚中學(xué)高二下學(xué)期期中)氮及其化合物的轉(zhuǎn)化是資源利用和環(huán)境保護(hù)的重要研究課題。(1)合成氨工業(yè)是最基本的無機(jī)化工之一，氨是化肥工業(yè)和基本有機(jī)化工的主要原料。合成氨反應(yīng)中有關(guān)化學(xué)鍵鍵能數(shù)據(jù)如下表：化學(xué)鍵HHNNNHE/kJmol1436946391已知：合成氨反應(yīng)：N2(g)3H2(g)2NH3(g)的活化能Ea508 kJmol1，則氨分解反應(yīng)：2NH3(g)N2(g)3H2(g)的活化能Ea_。下圖表示500 、60.0 MPa條件下，原料氣投料比與平衡時(shí)NH3體積分?jǐn)?shù)的關(guān)系。根據(jù)圖中a點(diǎn)數(shù)據(jù)計(jì)算N2的平衡體積分?jǐn)?shù)：_(保留3位有效數(shù)字)。依據(jù)溫度對合成氨反應(yīng)的影響，在下圖坐標(biāo)系中，畫出一定條件下的密閉容器內(nèi)，從通入原料氣開始，隨溫度不斷升高，N2物質(zhì)的量變化的曲線示意圖。(2)選擇性催化還原脫硝技術(shù)(SCR)是目前較成熟的煙氣脫硝技術(shù)，該技術(shù)是指在溫度300420 和催化劑條件下，用還原劑(如NH3)選擇性地與NOx反應(yīng)。SCR脫硝技術(shù)中發(fā)生的主要反應(yīng)為4NH3(g)4NO(g)O2(g)4N2(g)6H2O(g)H1 625.5 kJmol1；氨氮比會(huì)直接影響該方法的脫硝率。350 時(shí)，只改變氨氣的投放量，氨氣的轉(zhuǎn)化率與氨氮比的關(guān)系如圖所示。當(dāng)1.0時(shí)，煙氣中NO濃度反而增大，主要原因是_。堿性溶液處理煙氣中的氮氧化物也是一種脫硝的方法，寫出NO2被Na2CO3溶液吸收生成三種鹽的化學(xué)反應(yīng)方程式：_。直接電解吸收也被用于脫硝。用6%的稀硝酸吸收NOx生成亞硝酸，再將吸收液導(dǎo)入電解槽電解，使之轉(zhuǎn)化為硝酸。電解裝置如圖所示。陽極的電極反應(yīng)式為_。4(2018東陽中學(xué)高二下學(xué)期期中)氫能是一種理想的綠色新能源，但是氫氣的運(yùn)輸和儲(chǔ)存是尚未攻克的技術(shù)難題。肼(N2H4)作為一種重要的氮?dú)浠衔?，氫質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)12.5%，完全分解產(chǎn)物為H2和N2，是一種理想的液體氫源。N2H4分解過程中發(fā)生完全分解和不完全分解。完全分解：N2H4(g)N2(g)2H2(g) H1 95 kJmol1 不完全分解：3N2H4(g)4NH3(g)N2(g) H2反應(yīng)的焓變不易測量，現(xiàn)查表得如下數(shù)據(jù)：2NH3(g)N2(g) 3H2(g) H392 kJmol1請回答：(1)利用已知數(shù)據(jù)計(jì)算H2 _。反應(yīng)在_(填“高溫”“低溫”或“任意溫度”)條件下可以自發(fā)進(jìn)行。(2)在體積固定的密閉容器中，以Ir/Al2O3為催化劑，在不同溫度下(催化劑均未失活)分解等量N2H4(一開始體系中無其他氣體)，測得反應(yīng)相同時(shí)間后的N2H4、NH3和H2體積分?jǐn)?shù)如圖1所示：下列說法正確的是_(填字母)。A對于200 時(shí)的反應(yīng)，可以嘗試通過改變催化劑提高H2的選擇性B減小壓強(qiáng)可以提高N2H4的平衡轉(zhuǎn)化率C根據(jù)200 時(shí)各物質(zhì)的體積分?jǐn)?shù)可知，反應(yīng)的活化能低于反應(yīng)D若體系中N2和H2的比例不再變化，則說明反應(yīng)達(dá)到平衡(3)若某溫度下反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)N2H4、NH3、H2的體積分?jǐn)?shù)分別為10%、12%、50%，加入的原料N2H4的物質(zhì)的量為n，體積固定為V，平衡時(shí)總壓強(qiáng)為p0，請寫出該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)的表達(dá)式Kp_(用n，V，p0等字母的代數(shù)式表示)。(Kp為用氣體的分壓表示的平衡常數(shù)，對于N2H4氣體，其分壓p(N2H4)N2H4的體積分?jǐn)?shù)體系總壓)(4)若在6001 000 下進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)，請預(yù)測并在圖2中補(bǔ)充H2體積分?jǐn)?shù)的變化趨勢。(5)電解液氨(NH3)也可以獲得H2，寫出電解KNH2的液氨溶液時(shí)，生成H2的電極反應(yīng)式_。(在液氨中KNH2=KNH)答案精析1(1)(2)5.0105升溫反應(yīng)速率加快，所以變色時(shí)間減短(3)BC10(4)2HNO32H2O2NH2OH3O22(1)41.2(2)新型催化劑能將反應(yīng)活化能降低更多，使反應(yīng)物更容易生成甲醇(3)0.031 5a當(dāng)溫度升高時(shí)反應(yīng)平衡逆向移動(dòng)，而反應(yīng)平衡正向移動(dòng)且幅度更大，所以CO2的轉(zhuǎn)化率增加，但甲醇的選擇率卻降低(4)(5)CH42e2OH=CH3OHH2O解析CO(g)O2(g)=CO2(g)H283.0 kJmol1，H2(g)O2(g)=H2O(l)H285.8 kJmol1，H2O(g)=H2O(l)H344.0 kJmol1，反應(yīng)CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g)H149.2 kJmol1，反應(yīng)CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)H2。(1)由蓋斯定律，得反應(yīng)的H2285.8 kJmol1(283.0 kJmol1)( 44.0 kJmol1)41.2 kJmol1。(3)在553 K時(shí)，反應(yīng)體系內(nèi)甲醇的物質(zhì)的量為 0.25a21%60%0.031 5a。(4)保持其他條件不變，t1時(shí)再向容器中加入一定量物質(zhì)的量之比為13的CO2與H2混合氣，t2時(shí)再次達(dá)到平衡，t2時(shí)相當(dāng)于對原平衡進(jìn)行加壓，平衡正向移動(dòng)，甲醇的體積分?jǐn)?shù)增大，如圖。3(1)600 kJmol114.5%(2)過量氨氣與氧氣反應(yīng)生成NO2NO22Na2CO3H2O=NaNO3NaNO22NaHCO3H2OHNO22e=NO3H解析(1)N2(g)3H2(g)2NH3(g)的反應(yīng)熱H反應(yīng)物總鍵能生成物總鍵能(9464363)kJmol1(6391)kJmol192 kJmol1，正反應(yīng)的活化能Ea508 kJmol1，則逆反應(yīng)的活化能Ea(50892)kJmol1600 kJmol1，即2NH3(g)N2(g)3H2(g)的活化能Ea600 kJmol1；設(shè)平衡時(shí)反應(yīng)的氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量為x mol，則根據(jù)方程式可知N2(g)3H2(g)2NH3(g)起始量/mol 1 3 0反應(yīng)量/mol x 3x 2x平衡量/mol 1x 33x 2x平衡時(shí)氨氣的體積分?jǐn)?shù)100%42%，解得x0.592 mol，則N2的平衡體積分?jǐn)?shù)100%14.5%；N2(g)3H2(g)2NH3(g)H92 kJmol1，升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，N2物質(zhì)的量增大，因此一定條件下的密閉容器內(nèi)，從通入原料氣開始，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量逐漸減小，達(dá)到平衡后，隨溫度不斷升高，氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量逐漸增大，圖像為。(2)4NH3(g)4NO(g)O2(g)4N2(g)6H2O(g)H1 625.5 kJmol1,350 時(shí)，只改變氨氣的投放量，當(dāng)1.0時(shí)，過量氨氣與氧氣反應(yīng)生成NO，煙氣中NO濃度反而增大；NO2被Na2CO3溶液吸收生成三種鹽，二氧化氮與水反應(yīng)生成一氧化氮和硝酸，一氧化氮和二氧化氮與堿反應(yīng)能夠生成亞硝酸鹽，因此反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NO22Na2CO3H2O=NaNO3NaNO22NaHCO3；用6%的稀硝酸吸收NOx生成亞硝酸，再將吸收液導(dǎo)入電解槽電解，使之轉(zhuǎn)化為硝酸，根據(jù)裝置圖，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，亞硝酸被氧化為硝酸，電極反應(yīng)式為H2OHNO22e=NO3H。4(1)H2469 kJmol1任意溫度(2)ABD(3)0.7p(4) (5)2NH3 2e=H22NH