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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?；卮鹣铝袉栴}： (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 C．0.10 molL?1的氫硫酸和亞硫酸的pH分別為4.5和2.1 D．氫硫酸的還原性強(qiáng)于亞硫酸 (2)下圖是通過熱化學(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。 通過計(jì)算，可知系統(tǒng)(Ⅰ)和系統(tǒng)(Ⅱ)制備的熱化學(xué)方程式分別為________________________、_____________________________，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。 ①H2S的平衡轉(zhuǎn)化率a1=________%，反應(yīng)平衡常數(shù)K=________。 ②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ΔH _______0。(填“>”“<”或“=”) ③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))。 A．H2S B．CO2 C．COS D．N2 2．砷(As)是第四周期ⅤA族元素，可以形成As2O3、As2O5、H3AsO3、H3AsO4等化合物，有著廣泛的用途?；卮鹣铝袉栴}： (1)畫出砷的原子結(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) ΔH1 H2(g)+ O2(g)=H2O(l) ΔH2 2As(s)+ O2(g) =As2O5(s) ΔH3 則反應(yīng)As2O5(s) +3H2O(l)= 2H3AsO4(s)的ΔH =_________。 (4)298 K時(shí)，將20 mL 3x molL?1 Na3AsO3、20 mL 3x molL?1 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。 ①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 b．v(I?)=2v(AsO33?) c．c (AsO43?)/c (AsO33?)不再變化 d．c(I?)=y molL?1 ②tm時(shí)，v正_____ v逆(填“大于”“小于”或“等于”)。 ③tm時(shí)v逆_____ tn時(shí)v逆(填“大于”“小于”或“等于”)，理由是_____________。 ④若平衡時(shí)溶液的pH=14，則該反應(yīng)的平衡常數(shù)K為___________。 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 molL?1的Na2CrO4溶液中c(Cr2O72?)隨c(H+)的變化如圖所示。 ①用離子方程式表示Na2CrO4溶液中的轉(zhuǎn)化反應(yīng)____________。 ②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__________。 ③升高溫度，溶液中CrO42?的平衡轉(zhuǎn)化率減小，則該反應(yīng)的ΔH__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1.010?5 molL?1)時(shí)，溶液中c(Ag+)為_______ molL?1，此時(shí)溶液中c(CrO42?)等于__________ molL?1。(已知Ag2CrO4、AgCl的Ksp分別為2.010?12和2.010?10)。 (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______________。 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： ①C3H6(g)+NH3(g)+O2(g)=C3H3N(g)+3H2O(g) ΔH =?515 kJ/mol ②C3H6(g)+O2(g)=C3H4O(g)+H2O(g) ΔH =?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，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_________，理由是____________。進(jìn)料氣氨、空氣、丙烯的理論體積比約為________。 5．H2S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： Ⅰ．H2S是煤化工原料氣脫硫過程的重要中間體，反應(yīng)原理為 ?。瓹OS(g)+H2(g)H2S(g)+CO(g)△H=+7kJmol?1 ⅱ．CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)△H=?42kJmol?1 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(kJmol?1) 1310 442 x 669 (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)。 ①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)ⅰ的平衡常數(shù)K=_______(保留2位有效數(shù)字)。 ②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_______。 Ⅱ．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(900~1500℃)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_______；在1300℃時(shí)，反應(yīng)經(jīng)2min達(dá)到平衡，則0～2min的反應(yīng)速率v(H2S)=_______。 Ⅲ．H2S用作重金屬離子的沉淀劑。 (4)25℃時(shí)，向濃度均為0.001molL?1Sn2+和Ag+的混合溶液中通入H2S，當(dāng)Sn2+開始沉淀時(shí)，溶液中c(Ag+)=_______。(已知：25℃時(shí)，Ksp(SnS)=1.010?25，Ksp(Ag2S)=1.610?49)。 6．根據(jù)下列有關(guān)天然氣的研究和應(yīng)用回答問題： (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 CO2 CH4 CO 摩爾生成焓(kJmol?1) ?395 ?74.9 ?110.4 CH4(g)與CO2(g)反應(yīng)生成CO(g)和H2(g)的熱化學(xué)方程式為______________________ (2)若上述反應(yīng)分Ⅰ、Ⅱ兩步進(jìn)行，其能量曲線如圖所示。則總反應(yīng)的反應(yīng)速率取決于反應(yīng)_______(填“I”或“Ⅱ”)。 (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。 ①a點(diǎn)時(shí)CH4的轉(zhuǎn)化率為___________________________ ②壓強(qiáng)p1、p2、p3由大到小的順序?yàn)開______________，判斷理由是____________________。溫度為Tl℃、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_________________________________.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_______m3 7．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ΔH= 。 化學(xué)鍵 C—H C—F H—F F—F 鍵能/(kJmol?1) 414 489 565 155 (2)甲醇、二甲醚(CH3OCH3)被稱為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+6?12e?8CO2+3H2O。寫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采、加工過程產(chǎn)生的H2S廢氣。 ①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 。 ②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)△H＜0 ①該反應(yīng)中，反應(yīng)物總能量_____(填“>”、“<”或“=”)生成物總能量。 ②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__mol。 ③該反應(yīng)中，還原劑為______(填化學(xué)式)，氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的質(zhì)量比為______________。 (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/mol CH4(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______，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。 ①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_______(用a、b和箭頭表示)。 ②負(fù)極的電極反應(yīng)式為__________________。 ③電極表面鍍鉑粉的原因?yàn)開___________________。 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)回答下列問題： (1)在密閉容器內(nèi)(反應(yīng)過程保持體積不變)，使1 mol N2和3 mol H2混合發(fā)生下列反應(yīng)：N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=?92.4 kJmol?1。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__________，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)①和副反應(yīng)②： 4NH3(g)+5O24NO(g)+6H2O(g) ΔH=?905 kJmol?1 ① 4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g) ΔH=?1268 kJmol?1 ② ①氮?dú)馀c氧氣反應(yīng)生成NO的熱化學(xué)方程式為__________________________。 ②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780～840 ℃之間 B．工業(yè)上采用物料比在1.7～2.0，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__________。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__________mol電子。 參考答案 1．【答案】(1)D (2)H2O(l)=H2(g)+1/2O2(g) ΔH=+286 kJ/mol H2S(g)=H2(g)+S(s) ΔH=+20 kJ/mol (Ⅱ) (3)①2.5 2.810–3 ②> > ③B 2．【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)2△H1?3△H2?△H3(4)①ac ②大于 ③小于 tm時(shí)AsO43?濃度更小，反應(yīng)速率更慢 ④ 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)①2CrO42?+2H+Cr2O72?+H2O ②增大 1.01014 ③小于 (3)2.010?5 510?3 (4)Cr2O72?+3HSO3? +5H+=2Cr3++3SO42?+4H2O 4．【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 1：7.5：1 5．【答案】(1)1076 (2)①0.044 ②不變 增大 反應(yīng)ⅰ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)ⅱ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 0.02molL?1min?1 (4)4.010?14molL?1 6．【答案】(1)CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) ΔH=+249.1kJ/mol (2)I (3) (4)①80% ②p3>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+4CO32??8e?=5CO2+2H2O 0.1 7．【答案】(1)–1940 kJmol?1 (2)2CO2+O2+4e?2 (或?qū)⒏饔?jì)量數(shù)擴(kuò)大3倍) (3)①陽(yáng) H2 ②H2S+2Fe3+2Fe2++S↓+2H+ 8．【答案】 (1)①＞ ②6 ③NH3 1 ：1 (2)CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=?1160kJmol?1 (3)2NO + ClO2+ H2O = NO2+ HNO3+ HCl 135 (4)①化學(xué)能→電能 b→a ②H2?2e?+2OH?=2H2O ③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)1∶3 減小 提高 正向 (2)Al(NO3)3 促進(jìn) 降低 Al3++3H2OAl(OH)3+3H+ (3)①N2(g)+O2(g)2NO(g) ΔH=+181.5 kJmol?1 ②AD (4)CH3OH 6