化學(xué)反應(yīng)原理綜合1近期發(fā)現(xiàn)，H2S是繼NO、CO之后的第三個(gè)生命體系氣體信號(hào)分子，它具有參與調(diào)節(jié)神經(jīng)信號(hào)傳遞、舒張血管減輕高血壓的功能。回答下列問(wèn)題：(1)下列事實(shí)中，不能比較氫硫酸與亞硫酸的酸性強(qiáng)弱的是_(填標(biāo)號(hào))。A氫硫酸不能與碳酸氫鈉溶液反應(yīng)，而亞硫酸可以B氫硫酸的導(dǎo)電能力低于相同濃度的亞硫酸C0.10 molL1的氫硫酸和亞硫酸的pH分別為4.5和2.1D氫硫酸的還原性強(qiáng)于亞硫酸(2)下圖是通過(guò)熱化學(xué)循環(huán)在較低溫度下由水或硫化氫分解制備氫氣的反應(yīng)系統(tǒng)原理。通過(guò)計(jì)算，可知系統(tǒng)()和系統(tǒng)()制備的熱化學(xué)方程式分別為_(kāi)、_，制得等量H2所需能量較少的是_。(3)H2S與CO2在高溫下發(fā)生反應(yīng)：H2S(g) + CO2(g)COS (g) + H2O(g) 。在610K時(shí)，將0.10 mol CO2與0.40 mol H2S充入2.5L的空鋼瓶中，反應(yīng)平衡后水的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為0.02。H2S的平衡轉(zhuǎn)化率a1=_%，反應(yīng)平衡常數(shù)K=_。在620K重復(fù)實(shí)驗(yàn)，平衡后水的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為0.03，H2S的轉(zhuǎn)化率a2_a1，該反應(yīng)的H _0。(填“>”“<”或“=”)向反應(yīng)器中再分別充入下列氣體，能使H2S轉(zhuǎn)化率增大的是_(填標(biāo)號(hào))。AH2S BCO2 CCOS DN22砷(As)是第四周期A族元素，可以形成As2O3、As2O5、H3AsO3、H3AsO4等化合物，有著廣泛的用途?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)畫(huà)出砷的原子結(jié)構(gòu)示意圖_。(2)工業(yè)上常將含砷廢渣(主要成分為As2S3)制成漿狀，通入O2氧化，生成H3AsO4和單質(zhì)硫。寫(xiě)出發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式_。該反應(yīng)需要在加壓下進(jìn)行，原因是_。(3)已知：As(s)+ H2(g)+2O2(g)=H3AsO4(s) H1H2(g)+ O2(g)=H2O(l) H22As(s)+ O2(g) =As2O5(s) H3則反應(yīng)As2O5(s) +3H2O(l)= 2H3AsO4(s)的H =_。(4)298 K時(shí)，將20 mL 3x molL1 Na3AsO3、20 mL 3x molL1 I2和20 mL NaOH溶液混合，發(fā)生反應(yīng)：AsO33(aq)+I2(aq)+2OH AsO43(aq)+2I(aq)+ H2O(l)。溶液中c(AsO43)與反應(yīng)時(shí)間(t)的關(guān)系如圖所示。下列可判斷反應(yīng)達(dá)到平衡的是_(填標(biāo)號(hào))。a溶液的pH不再變化bv(I)=2v(AsO33)cc (AsO43)/c (AsO33)不再變化dc(I)=y molL1tm時(shí)，v正_ v逆(填“大于”“小于”或“等于”)。tm時(shí)v逆_ tn時(shí)v逆(填“大于”“小于”或“等于”)，理由是_。若平衡時(shí)溶液的pH=14，則該反應(yīng)的平衡常數(shù)K為_(kāi)。3元素鉻(Cr)在溶液中主要以Cr3+(藍(lán)紫色)、Cr(OH)4(綠色)、Cr2O72(橙紅色)、CrO42(黃色)等形式存在，Cr(OH)3為難溶于水的灰藍(lán)色固體，回答下列問(wèn)題：(1)Cr3+與Al3+的化學(xué)性質(zhì)相似。在Cr2(SO4)3溶液中逐滴加入NaOH溶液直至過(guò)量，可觀察到的現(xiàn)象是_。(2)CrO42和Cr2O72在溶液中可相互轉(zhuǎn)化。室溫下，初始濃度為1.0 molL1的Na2CrO4溶液中c(Cr2O72)隨c(H+)的變化如圖所示。用離子方程式表示Na2CrO4溶液中的轉(zhuǎn)化反應(yīng)_。由圖可知，溶液酸性增大，CrO42的平衡轉(zhuǎn)化率_(填“增大”“減小”或“不變”)。根據(jù)A點(diǎn)數(shù)據(jù)，計(jì)算出該轉(zhuǎn)化反應(yīng)的平衡常數(shù)為_(kāi)。升高溫度，溶液中CrO42的平衡轉(zhuǎn)化率減小，則該反應(yīng)的H_0(填“大于”“小于”或“等于”)。(3)在化學(xué)分析中采用K2CrO4為指示劑，以AgNO3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定溶液中Cl，利用Ag+與CrO42生成磚紅色沉淀，指示到達(dá)滴定終點(diǎn)。當(dāng)溶液中Cl恰好沉淀完全(濃度等于1.0105 molL1)時(shí)，溶液中c(Ag+)為_(kāi) molL1，此時(shí)溶液中c(CrO42)等于_ molL1。(已知Ag2CrO4、AgCl的Ksp分別為2.01012和2.01010)。(4)+6價(jià)鉻的化合物毒性較大，常用NaHSO3將廢液中的Cr2O72還原成Cr3+，該反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)。4丙烯腈(CH2=CHCN)是一種重要的化工原料，工業(yè)上可用“丙烯氨氧化法”生產(chǎn)，主要副產(chǎn)物有丙烯醛(CH2=CHCHO)和乙腈(CH3CN)等，回答下列問(wèn)題：(1)以丙烯、氨、氧氣為原料，在催化劑存在下生成丙烯腈(C3H3N)和副產(chǎn)物丙烯醛(C3H4O)的熱化學(xué)方程式如下：C3H6(g)+NH3(g)+O2(g)=C3H3N(g)+3H2O(g) H =515 kJ/molC3H6(g)+O2(g)=C3H4O(g)+H2O(g) H =353 kJ/mol兩個(gè)反應(yīng)在熱力學(xué)上趨勢(shì)均很大，其原因是_；有利于提高丙烯腈平衡產(chǎn)率的反應(yīng)條件是_；提高丙烯腈反應(yīng)選擇性的關(guān)鍵因素是_。(2)圖(a)為丙烯腈產(chǎn)率與反應(yīng)溫度的關(guān)系曲線(xiàn)，最高產(chǎn)率對(duì)應(yīng)溫度為460。低于460時(shí)，丙烯腈的產(chǎn)率_(填“是”或者“不是”)對(duì)應(yīng)溫度下的平衡產(chǎn)率，判斷理由是_；高于460時(shí)，丙烯腈產(chǎn)率降低的可能原因是_(雙選，填標(biāo)號(hào))A催化劑活性降低 B平衡常數(shù)變大C副反應(yīng)增多 D反應(yīng)活化能增大(3)丙烯腈和丙烯醛的產(chǎn)率與n(氨)/n(丙烯)的關(guān)系如圖(b)所示。由圖可知，最佳n(氨)/n(丙烯)約為_(kāi)，理由是_。進(jìn)料氣氨、空氣、丙烯的理論體積比約為_(kāi)。5H2S在重金屬離子處理、煤化工等領(lǐng)域都有重要應(yīng)用。請(qǐng)回答：H2S是煤化工原料氣脫硫過(guò)程的重要中間體，反應(yīng)原理為COS(g)+H2(g)H2S(g)+CO(g)H=+7kJmol1CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)H=42kJmol1已知斷裂1mol氣態(tài)分子中的化學(xué)鍵所需能量如下表所示。分子COS(g)H2(g)CO(g)H2S(g)能量(kJmol1)1310442x669(1)計(jì)算表中x=_。(2)T時(shí)，向VL容積不變的密閉容器中充入1mol COS(g)、1mol H2(g)和1mol H2O(g)，發(fā)生上述兩個(gè)反應(yīng)。在T時(shí)測(cè)得平衡體系中COS為0.80 mol，H2為0.85 mol，則T時(shí)反應(yīng)的平衡常數(shù)K=_(保留2位有效數(shù)字)。上述反應(yīng)達(dá)平衡后，若向其中再充入1mol COS(g)、1molH2(g)和1mol H2O(g)，則再次達(dá)平衡后H2的體積分?jǐn)?shù)_(填“增大”、“減小”或“不變”);若升高溫度，則CO的平衡體積分?jǐn)?shù)_(填“增大”、“減小”或“不變”)，其理由是_。H2S在高溫下分解制取H2，同時(shí)生成硫蒸氣。(3)向2L密閉容器中加入0.2molH2S，反應(yīng)在不同溫度(9001500)下達(dá)到平衡時(shí)，混合氣體中各組分的體積分?jǐn)?shù)如下圖所示，則在此溫度區(qū)間內(nèi)，H2S分解反應(yīng)的主要化學(xué)方程式為_(kāi)；在1300時(shí)，反應(yīng)經(jīng)2min達(dá)到平衡，則02min的反應(yīng)速率v(H2S)=_。H2S用作重金屬離子的沉淀劑。(4)25時(shí)，向濃度均為0.001molL1Sn2+和Ag+的混合溶液中通入H2S，當(dāng)Sn2+開(kāi)始沉淀時(shí)，溶液中c(Ag+)=_。(已知：25時(shí)，Ksp(SnS)=1.01025，Ksp(Ag2S)=1.61049)。6根據(jù)下列有關(guān)天然氣的研究和應(yīng)用回答問(wèn)題：(1)在一定溫度和壓強(qiáng)下，由最穩(wěn)定單質(zhì)生成1 mol化合物的焓變稱(chēng)為該物質(zhì)的摩爾生成焓。根據(jù)此定義，穩(wěn)定單質(zhì)的摩爾生成焓為0，某些化合物的摩爾生成焓如下表所示：化合物CO2CH4CO摩爾生成焓(kJmol1)39574.9110.4CH4(g)與CO2(g)反應(yīng)生成CO(g)和H2(g)的熱化學(xué)方程式為_(kāi)(2)若上述反應(yīng)分、兩步進(jìn)行，其能量曲線(xiàn)如圖所示。則總反應(yīng)的反應(yīng)速率取決于反應(yīng)_(填“I”或“”)。(3)一定溫度下反應(yīng)：CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g)的平衡常數(shù)表達(dá)式Kp= _(用平衡分壓p代替平衡濃度表示)(4)在壓強(qiáng)為p1、p2、p3的三個(gè)恒壓密閉容器中分別通入1.0molCH4(g)與1.0mol CO2(g )，發(fā)生反應(yīng)：CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g).測(cè)得平衡時(shí)CH4的體積分?jǐn)?shù)與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖所示。a點(diǎn)時(shí)CH4的轉(zhuǎn)化率為_(kāi)壓強(qiáng)p1、p2、p3由大到小的順序?yàn)開(kāi)，判斷理由是_。溫度為T(mén)l、壓強(qiáng)為P3時(shí)，b點(diǎn)處v(正) _v(逆)(填“<”、“>”或“="”)(5)某種燃料電池以熔融碳酸鈉、碳酸鉀為電解質(zhì)，其工作原理如圖所示，該電池負(fù)極的電極反應(yīng)式為_(kāi).若電極B附近通入1m3空氣(假設(shè)空氣中O2的體積分?jǐn)?shù)為20% )并完全反應(yīng)，理論上可消耗相同條件下CH4的體積為_(kāi)m37將不可再生的天然氣、石油、煤等化石燃料轉(zhuǎn)化利用、變廢為寶已成為當(dāng)務(wù)之急。(1)根據(jù)鍵能數(shù)據(jù)估算CH4+4F2CF4+4HF的反應(yīng)熱H= ?；瘜W(xué)鍵CHCFHFFF鍵能/(kJmol1)414489565155(2)甲醇、二甲醚(CH3OCH3)被稱(chēng)為21世紀(jì)的新型燃料，均可利用CO和H2反應(yīng)合成。某燃料電池以二甲醚為原料，熔融碳酸鹽為電解質(zhì)，其負(fù)極反應(yīng)如下：CH3OCH3+612e8CO2+3H2O。寫(xiě)出該燃料電池的正極反應(yīng)式： 。(3)某企業(yè)采用如圖所示原理處理化石燃料開(kāi)采、加工過(guò)程產(chǎn)生的H2S廢氣。電解池中電極A、B均為惰性電極，其中A為電解池的 極；電極B所得到的物質(zhì)X的分子式為 。反應(yīng)池中發(fā)生的離子反應(yīng)方程式為 。8氮氧化物是造成霧霾天氣的主要原因之一，消除氮氧化物有多種方法。(1)目前，應(yīng)用最廣泛的煙氣氮氧化物脫除技術(shù)是NH3催化還原法，化學(xué)反應(yīng)可表示為：2NH3(g)+NO(g)+NO2(g)=2N2(g)+3H2O(g)H0該反應(yīng)中，反應(yīng)物總能量_(填“>”、“<”或“=”)生成物總能量。當(dāng)該反應(yīng)有2mol N2(g)生成時(shí)，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為_(kāi)mol。該反應(yīng)中，還原劑為_(kāi)(填化學(xué)式)，氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的質(zhì)量比為_(kāi)。(2)也可以利用甲烷催化還原氮氧化物已知：CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)H=574kJ/molCH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)H=867kJ/mol則CH4(g)將NO(g)還原為N2(g)的熱化學(xué)方程式是_。(3)還可利用ClO2消除氮氧化物的污染，反應(yīng)過(guò)程如下(部分反應(yīng)物或生成物略去)：反應(yīng)I的產(chǎn)物中還有兩種強(qiáng)酸生成，且其中一種強(qiáng)酸為硝酸，且硝酸與NO3物質(zhì)的量相等，則化學(xué)反應(yīng)方程式為_(kāi)，反應(yīng)中若生成22.4L N2(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，則消耗ClO2_g。(4)氫氧燃料電池是符合綠色化學(xué)理念的新型發(fā)電裝置。下圖為電池示意圖，該電池電極表面鍍一層細(xì)小的鉑粉，鉑吸附氣體的能力強(qiáng)，性質(zhì)穩(wěn)定。氫氧燃料電池的能量轉(zhuǎn)化主要形式是_，工作時(shí)電流方向?yàn)開(kāi)(用a、b和箭頭表示)。負(fù)極的電極反應(yīng)式為_(kāi)。電極表面鍍鉑粉的原因?yàn)開(kāi)。9碳、氮、氧、鋁都為重要的短周期元素，其單質(zhì)及化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)生活中有著重要作用。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)在密閉容器內(nèi)(反應(yīng)過(guò)程保持體積不變)，使1 mol N2和3 mol H2混合發(fā)生下列反應(yīng)：N2(g)+3H2(g)2NH3(g) H=92.4 kJmol1。當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，N2和H2的濃度之比是_；當(dāng)升高平衡體系的溫度，則混合氣體的平均式量_(填“增大”“減小”或“不變”)；當(dāng)達(dá)到平衡時(shí)，再向容器內(nèi)充入1 mol N2，H2的轉(zhuǎn)化率_(填“提高”“降低”或“不變”)；當(dāng)達(dá)到平衡時(shí)，將c(N2)、c(H2)、c(NH3)同時(shí)增大1倍，平衡_移動(dòng)(填“正向”“逆向”或“不”)。(2)由題干所述元素中的三種組成的某種強(qiáng)酸弱堿鹽的化學(xué)式為_(kāi)，其溶于水能_水的電離(填“促進(jìn)”或“抑制”)，且使溶液的pH_(填“升高”“降低”或“不變”)，原因是_(用離子方程式表示)。(3)空氣是硝酸工業(yè)生產(chǎn)的重要原料，氨催化氧化是硝酸工業(yè)的基礎(chǔ)，氨氣在鐵觸媒作用下只發(fā)生主反應(yīng)和副反應(yīng)：4NH3(g)+5O24NO(g)+6H2O(g) H=905 kJmol1 4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g) H=1268 kJmol1 氮?dú)馀c氧氣反應(yīng)生成NO的熱化學(xué)方程式為_(kāi)。在氧化爐中催化氧化時(shí)，有關(guān)物質(zhì)的產(chǎn)率與溫度的關(guān)系如圖。下列說(shuō)法中正確的是_。A工業(yè)上氨催化氧化生成NO時(shí)，最佳溫度應(yīng)控制在780840 之間B工業(yè)上采用物料比在1.72.0，主要是為了提高反應(yīng)速率C加壓可提高NH3生成NO的轉(zhuǎn)化率D由圖可知，溫度高于900 時(shí)，生成N2的副反應(yīng)增多，故NO產(chǎn)率降低(4)M是重要的有機(jī)化工原料，其分子與H2O2含有相同的電子數(shù)，將1 mol M在氧氣中完全燃燒，只生成1 mol CO2和2 mol H2O，則M的化學(xué)式為_(kāi)。某種燃料電池采用鉑作為電極催化劑，以KOH溶液為電解質(zhì)，以M為燃料，以空氣為氧化劑。若該電池工作時(shí)消耗1 mol M，則電路中通過(guò)_mol電子。參考答案1【答案】(1)D (2)H2O(l)=H2(g)+1/2O2(g) H=+286 kJ/mol H2S(g)=H2(g)+S(s) H=+20 kJ/mol () (3)2.5 2.8103 > > B2【答案】(1)(2)2As2S3+5O2+6H2O=4H3AsO4+6S 增加反應(yīng)物O2的濃度，能夠有效提高As2S3的轉(zhuǎn)化率(3)2H13H2H3(4)ac 大于 小于 tm時(shí)AsO43濃度更小，反應(yīng)速率更慢 3【答案】(1)藍(lán)紫色溶液變淺，同時(shí)有灰藍(lán)色沉淀生成，然后沉淀逐漸溶解形成綠色溶液(2)2CrO42+2H+Cr2O72+H2O 增大 1.01014 小于(3)2.0105 5103(4)Cr2O72+3HSO3 +5H+=2Cr3+3SO42+4H2O4【答案】(1)兩個(gè)反應(yīng)均為放熱量大的反應(yīng) 降低溫度、降低壓強(qiáng) 催化劑(2)不是 該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，平衡產(chǎn)率應(yīng)隨溫度升高而降低 AC(3)1 該比例下丙烯腈產(chǎn)率最高，而副產(chǎn)物丙烯醛產(chǎn)率最低 1：7.5：15【答案】(1)1076 (2)0.044 不變 增大 反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升高溫度，平衡正向移動(dòng)，CO的平衡體積分?jǐn)?shù)增大;反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，CO的平衡體積分?jǐn)?shù)也增大 (3)2H2S2H2+S2 0.02molL1min1 (4)4.01014molL16【答案】(1)CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) H=+249.1kJ/mol (2)I (3) (4)80% p3>p2>p1 該反應(yīng)為氣體分子數(shù)增大的反應(yīng)，壓強(qiáng)增大，平衡逆移，甲烷的體積分?jǐn)?shù)增大 (5)CH4+4CO328e=5CO2+2H2O 0.17【答案】(1)1940 kJmol1(2)2CO2+O2+4e2 (或?qū)⒏饔?jì)量數(shù)擴(kuò)大3倍)(3)陽(yáng) H2 H2S+2Fe3+2Fe2+S+2H+8【答案】 (1) 6 NH3 1 ：1(2)CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) H=1160kJmol1(3)2NO + ClO2+ H2O = NO2+ HNO3+ HCl 135 (4)化學(xué)能電能 ba H22e+2OH=2H2O 增大電極單位面積吸附H2和O2的分子數(shù)，增大反應(yīng)速率9(1)13 減小 提高 正向(2)Al(NO3)3 促進(jìn) 降低 Al3+3H2OAl(OH)3+3H+(3)N2(g)+O2(g)2NO(g) H=+181.5 kJmol1 AD(4)CH3OH 6