1、1第 28 題化學基本理論綜合題題組一化學反應中的能量變化與化學平衡的綜合解題指導解答化學基本理論綜合題的一般步驟步驟 1 瀏覽全題，明確題已知和所求，挖掘解題切入點。步驟 2: (1)對于化學反應速率和化學平衡圖像類試題：明確縱橫坐標的含義T理解起點、 終點、拐點的意義T分析曲線的變化趨勢。(2) 對于圖表數(shù)據(jù)類試題：分析數(shù)據(jù)T研究數(shù)據(jù)間的內(nèi)在聯(lián)系T找出數(shù)據(jù)的變化規(guī)律T挖掘 數(shù)據(jù)的隱含意義。(3) 對于利用蓋斯定律寫熱化學方程式或求H類試題要做到：明確待求熱化學方程式中的反應物和生成物；處理已知熱化學方程式中的化學計量數(shù)和焓變；疊加處理熱化學方程式確定答案。(4) 對于電化學類試題：判斷是原

2、電池還是電解池T分析電極類別，書寫電極反應式T按電 極反應式進行相關計算。(5) 對于電解質(zhì)溶液類試題：明確溶液中的物質(zhì)類型及其可能存在的平衡類型，然后進行解 答。步驟 3:針對題目中所設計的問題，聯(lián)系相關理論逐個進行作答。挑戰(zhàn)滿分(限時 30 分鐘)1 研究和深度開發(fā) CO CQ 的應用對構建生態(tài)文明社會具有重要的意義。(1)CO 可用于煉鐵，已知： Fe2Q(s) + 3C(s)=2Fe(s) + 3CO(g) H= +489.0 kJ mol-1C(s) + CG(g)=2C0(g) Hz= + 172.5 kJ mol則 CO 還原 Fe2Q(s)的熱化學方程式為_分離高爐煤氣得到的

3、CO 與空氣可設計成燃料電池(以 KOH 溶液為電解液)。寫出該電池的 負極反應式：(3)CO2和 H 充入一定體積的密閉容器中，在兩種溫度下發(fā)生反應：CO(g) +23H2(g)CHOH(g) + HO(g)，測得 CHOH 的物質(zhì)的量隨時間的變化見圖1。r”、“ =”或“V”)Kn。2一定溫度下，在容積相同且固定的兩個密閉容器中，按如下方式加入反應物，一段時間后達到平衡。容器甲乙反應物投入量1 mol CO2、3 mol H2amol CO2、bmol H2、cmol CH3OH(g)、cmol H2O(g)若甲中平衡后氣體的壓強為開始的0.8 倍，要使平衡后乙與甲中相同組分的體積分數(shù)相等

4、，且起始時維持化學反應向逆反應方向進行，則c的取值范圍為 _。(4)利用光能和光催化劑，可將 CO 和 HbO(g)轉化為 CH 和 Q。紫外光照射時，在不同催化劑(I、n、川)作用下，CH 產(chǎn)量隨光照時間的變化見圖2。在 015 小時內(nèi)，CT 的平均生成速率i、n和川從大到小的順序為 _(填序號)。(5)以 TQ2/CU2AI2Q 為催化劑，可以將 CO 和 CH 直接轉化成乙酸。在不同溫度下催化劑的催化效率與乙酸的生成速率的關系見圖3。芝KU41乙酸的生成速率主要取決于溫度影響的范圍是 _2CuaAl204可溶于稀硝酸，寫出有關的離子方程式： _答案(1)Fe2Q(S)+ 3CO(g)=2

5、Fe(s) + 3CQ(g)1 H= 28.5 kJ mol(2)C0 + 40H 2e=CO+ 2fO0.4vcwi(4)nmi300400C3CU2AI2Q+ 32H+ 2NQ =6CU*+ 6Al3+ 2NOT+ 16HO解析熱化學方程式：Fe2Q(s) + 3C(s)=2Fe(s) + 3CO(g) H= + 489.0 kJ mol一1。熱化學方程式：1C(s)+CO(g)=2CO(g) f= +172.5 kJmolCO 還原 Fe2Q(s)的熱化學方程式可以由X3得到 Fe2Q(s) + 3CO(g)=2Fe(s) +3CQg)1H= 28.5 kJ mol 。(2)負極為失去電

6、子一極即CO 作負極反應物，由于在堿性環(huán)境中，CO 與 OH 不共存，故生成 CO，電極反應式為 C3 4OH 2e=CO+ 2fQ曲線I平衡時產(chǎn)物物質(zhì)的量大，則平衡常數(shù)KiKno要使平衡后乙與甲中相同組分的體積分數(shù)相等，平衡后各物質(zhì)的量應該與甲中平衡時的量相等。假設平衡時轉化CO(g)的物質(zhì)的量為xmolCO2(g)+ 3H2(g)CHOH(g) + H2O(g)開始/mol1300轉化/molx3xxx平衡 /mol1 x3 3xxx4 2x計算：4 0.8 ,貝 Ux0.4由于平衡逆向進行，則c應大于 0.4，如果a、b等于零時，c最大為 1，則 0.4vcmioCU2AI2O 中 Cu

7、 為+ 1 價，Al 為+ 3 價，Cf 與硝酸反應生成 Cu2J 硝酸會生成 NQ 反應 離子方程式為3CuAl2Q+ 32H+ 2NQ=6C + 6Al3+ 2NOT+ 16HQ2可燃冰的主要成分是甲烷，甲烷既是清潔燃料，也是重要的化工原料。(1)甲烷和二氧化碳重整制合成氣對溫室氣體的治理具有重大意義。已知：CH(g) + CO(g)2CO(g) + 2Ha(g)1 H=+247.3 kJmol1CH(g) C(s) + 2f(g)H=+ 75 kJ mol1反應 2CO(g)=C(s) + CO(g)在_ (填“高溫”或“低溫”)下能自發(fā)進行。2合成甲醇的主要反應：2H2(g) + CO

8、(g) CHOH(g) H= 90.8 kJ mol,TC時此反應的平衡常數(shù)為 160o此溫度下，在密閉容器中開始只充入CO H2,反應到某時刻測得各組分的濃度如下：物質(zhì)COCHOH濃度/molL0.200.100.40比較此時正、逆反應速率的大?。簐正_(填或“ = ”)v逆。生產(chǎn)過程中，合成氣要進行循環(huán)， 其目的是_3_ 在一固定容積的密閉容器中發(fā)生反應 2f(g) + CO(g) CHOH(g)，若要提高 CO 的轉化率, 則可以采取的措施是(填字母)。a.升溫b.加入催化劑c.增加 CO 的濃度d.加入 H2加壓e.加入惰性氣體加壓f .分離出甲醇(2)以甲烷為燃料的新型電池的成本大大

9、低于以氫為燃料的傳統(tǒng)燃料電池，下圖是目前研究 較多的一類固體氧化物燃料電池的工作原理示意圖。缸氣B極為電池的 _ 極，該電極的反應式為 _若用該燃料電池作電源，用石墨作電極電解100 mL 1 mol的硫酸銅溶液，當兩極收集到的氣體體積相等時，理論上消耗甲烷的體積為_ (標況6下)。答案(1)低溫 提高原料的利用率df負CH+ 4C2 8e=C(2 2fO 1.12 L解析 用已知的第二個熱化學方程式減去第一個熱化學方程式得：2CO(g)=C(s) +CO(g) H= + 75 kJ mol 247.3 kJ mol = 172.3 kJ mol。該反應的 H 0,Sv0，欲使反應能自發(fā)進行必

10、須符合復合判據(jù)G=AH- TASv逆;0.20X0.10因為該反應是可逆反應，為了提高原料的利用率，合成氣要進行循環(huán)。因該反應的A Hv0, 升高溫度，平衡向逆反應方向移動， CO 的轉化率降低；加入催化劑平衡不移動， CO 的轉 化率不變；增加 CO 的濃度，CO 的轉化率降低；加入惰性氣體加壓，平衡不移動，CO 的轉化率不變。(2)B極通入的氣體是甲烷，甲烷發(fā)生氧化反應，故B 極是電池的負極。電池總反應為 CH+ 2Q=COH2H2O,因為電解質(zhì)是固體氧化物，所以正極Q 發(fā)生還原反應生成O，正極反應式為 Q+ 4e=2O，用總反應式減去正極反應式的2 倍即得負極反應式。72亠_L電解 Cu

11、SO 溶液時，陰極生成 Cu,陽極生成 Q。當 Cu 被電解完之后，水電離產(chǎn)生的H 被還原為 Hbo0.1 mol Cu2+全部被還原時，陽極生成0.05 mol O2；此后再電解 0.1 mol H2O時，生成 0.1 mol H2和 0.05 mol O2,兩極收集到的氣體體積相等。電路中共轉移 0.4 mol 電子，消耗 CH的物質(zhì)的量為 0.4 mol - 8= 0.05 mol ,標準狀況下的體積V(CH4)= 0.05 moix22.4 Lmol_1=1.12 L。3.研究 CO 與 CH 的反應使之轉化為 CO 與 H2,對緩解燃料危機，減少溫室效應具有重要的 意義。(1)已知：

12、 2CO(g)+ C2(g)=2CQ(g)_1 H= 566 kJ mol22H2(g) + Q(g)=2H2O(g)1 H= 484 kJ mol3CH(g) + 2Q(g)=CQ(g) + 2H2O(g)1 H= 802 kJ mol則 CH(g) + CO(g)2CO(g) + 2H(g)1 H=_ kJ mol在密閉容器中通入物質(zhì)的量濃度均為 0.1 molL1的CH與CO,在一定條件下發(fā)生反應 CH(g) + CO(g)2CO(g) + 2f(g)，測得 CH 的平衡轉化率與溫度、壓強的關系如下圖所示。1曲1據(jù)圖可知，p1、p2、p3、p4由大到小的順序為 _。2在壓強為p4、1 1

13、00C的條件下，該反應 5 min 時達到平衡點 X 該溫度下，反應的平衡常數(shù)為_(保留小數(shù)點后兩位)。(3)CO 和 H，在工業(yè)上還可以通過反應C(s) + HOg)CO(g) + H2(g)來制取。在恒溫恒容下，如果從反應物出發(fā)建立平衡，可認定平衡已達到的是_ (填選項字母)。A. 體系壓強不再變化507(54X)750 II 25()1II 75(1川的轉化率一%8B. H2與 CO 的物質(zhì)的量之比為 1：1C. 混合氣體的密度保持不變D.氣體平均相對分子質(zhì)量為15,且保持不變9在某密閉容器中同時投入四種物質(zhì)，2 min 時達到平衡，測得容器中有 1 mol HO(g)、1 molCO(

14、g)、2.2 mol H2(g)和一定量的 C(s)，如果此時對體系加壓，平衡向 _(填“正”或逆”)反應方向移動，第 5 min 時達到新的平衡，請在圖中畫出 25 min 內(nèi)容器中氣體 平均相對分子質(zhì)量的變化曲線。相對分于質(zhì)星答案+ 248(2)p4p3p2pi 1.64AC逆相對分子質(zhì)捫24 -1呑；:1245時間/min4納米級 CuzO 由于具有優(yōu)良的催化性能而受到關注，下表為制取CibO 的三種方法:方法I用炭粉在高溫條件下還原CuO方法n電解電解法，反應為 2Cu+ HO=Cu2O+ H2f方法川用肼(N2H)還原新制 Cu(OH)2(1)工業(yè)上常用方法n和方法川制取CuO 而很

15、少用方法I,其原因是反應條件不易控制，若控溫不當易生成_而使 CuO 產(chǎn)率降低。已知：112Cu(s) + 2Q(g)=Cu2O(s) H=akJ molCu(s) + |(g)=CuO(s)H=ckJ mol則方法I發(fā)生反應的熱化學方程式為 2CuO(s) + C(s)=Cu2O(s) + CO(g) H=1_kJ mol 。C(s) +11C2(g)=CO(g)H=bkJ mol10(3)方法n采用離子交換膜控制電解液中0H 的濃度而制備納米 CitO,裝置如圖所示，該電池的陽極生成 CU2O 的反應式為 _。Cu離子交換腿方法川為加熱條件下用液態(tài)肼(N2H4)還原新制CU(OH)2來制備

16、納米級 CUO,同時放出 N2。該制法的化學方程式為_。(5)在相同的密閉容器中，用以上兩種方法制得的CU2O 分別進行催化分解水的實驗:光昭2H2O(g)CUO29)+O2(g)AH0水蒸氣的濃度(molL-1)隨時間t(min)變化如下表所示。序號溫度0 min10 min20 min30 min40 min50 minT10.0500.049 20.048 60.048 20.048 00.048 0T10.0500.048 80.048 40.048 00.048 00.048 0T20.1000.094 00.090 00.090 00.090 00.090 0下列敘述正確的是_(填

17、字母代號)。A. 實驗的溫度：T2T1, 錯誤；Ti-.二三-二三-二三-三二_=二=三三毎-三=-11B 項，實驗前 20 min 的平均反應速率 鞏比 0) = 7X105molL1 min1,所以v(OJ12_ c.一4一q=3.5X10 molL min ，錯誤；C 項，實驗與實驗相比，達到的平衡狀態(tài)相同， 但實驗所用時間短，反應速率快，所以實驗比實驗所用的催化劑催化效率高，正確。題組二化學平衡與電解質(zhì)溶液的綜合題挑戰(zhàn)滿分(限時 30 分鐘)1.一定條件下，通過下列反應可實現(xiàn)燃煤煙氣中硫的回收：催化劑2CO(g) + SQ(g) 催化劑 2CQ(g) + S(l) H(1)已知：2CO

18、(g) + Q(g)=2CQ(g)H= 566 kJ mol1S(l) + Q(g)=SQ(g) H?= 296 kJ mol1則反應熱 H=_ kJ mol1o其他條件相同、催化劑不同時，SO 的轉化率隨反應溫度的變化如圖a 所示。260C時_(填“ FezQ”、“ NiO”或“ Cr2Q”)作催化劑反應速率最快。 FesO 和 NiO 作催化劑 均能使 SQ 的轉化率達到最高，不考慮價格因素，選擇Fe2Q的主要優(yōu)點是 _o科研小組在 380C、FezQ 作催化劑時，研究了不同投料比 n(CO) :n(SO2)對 SO 轉化率 的影響，結果如圖 b 所示。請在圖 b 中畫出n(CO) :n(

19、SO2)= 2：1時，SQ 的轉化率的預期變化曲線。工業(yè)上還可用NQSO溶液吸收煙氣中的 SO:NQSO+ SO+ HO=2NaHSO 某溫度下用 1.0 mol LNazSO 溶液吸收純凈的 SO,當溶液中c(S&)降至 0.2 molL時，吸收能力顯 著下降，應更換吸收劑。1此時溶液中c(HSQ)約為_molL1O2此時溶液的 pH=_ 0(已知該溫度下 sOr+ H HSO 的平衡常數(shù)K= 8.0X106,計算時 SO、H2SO 的濃度忽略不計)答案(1) 270 (2)Cr2O3FezQ作催化劑時，在相對較低溫度時可獲得較高SQ 的轉化率，從而節(jié)約大量能源(3)如圖所示n(CO

20、)；FitSQ2)=3；lN(COMO=#Jg:玳Og:】反顧肘間/mi ti圖hIIIpI2( 3祁34) )420反應瀛宦7丈W田出4121e 1毎羊髯迅os13反趣時間/min141.66解析(1)根據(jù)蓋斯定律，由已知中第一個反應減去第二個反應可得 2C0(g) + 催化劑作催化劑的優(yōu)點是在相對較低的溫度時獲得的SO 的轉化率較高，可以節(jié)約能源。(3)由圖 a 知n(CO) :n(SQ) = 2：1時，SQ 的平衡轉化率 接近100%但比n(CO) :n(SO2) = 3：1時達平衡要慢。(4)溶液中c(SO3)降至 0.2 molL一12一1一1時，參加反應的c(SO3)為 0.8 m

21、olL，則反應生成的c(HSO3)約為 1.6 molL。K2氮及氮的化合物在生產(chǎn)生活中有著重要的用途，如NH、HNO 等都是重要的化工產(chǎn)品。(1)合成氨的原料氣 Nk 和H2通常是以焦炭、 水和空氣為原料來制取的。其主要反應是2C+Q=2COC+ H2O(g)=CO H2CO H2O(g)=CO+ H2。某次生產(chǎn)中將焦炭、 HzO(g)和空氣(設空氣中 N2和 Q 的體積之比為 4： 1,下同)混合反應，所得氣體產(chǎn)物經(jīng)分析，其組成如下表:氣體CON2COHaQ體積(m3)(標準狀況)x2012601.0根據(jù)上表可得出表中x=_，實際消耗了 _kg焦炭。(2)汽車尾氣會排放氮的氧化物而污染環(huán)境

22、。已知氣缸中生成NO 的反應為N2(g) +02(g)2N0(g)AH 0,若 1 mol 空氣中含有 0.8 mol N2和 0.2 mol O2, 1 300C時在某密閉容器內(nèi)發(fā)生上述反應且達到平衡。測得NO 的物質(zhì)的量為 8X10一4mol，則該溫度下的平衡常數(shù)K=_;汽車啟動后，氣缸溫度越高，單位時間內(nèi)NO 的排放量越大，原因是_(3)SO2和氮的氧化物都是空氣中的有害氣體，已知：2SQ(g) + 02(g)2S0(g)1AH=196.6 kJmol2N0(g) + 02(g)2N0(g)1AH=113.0 kJmol則反應 NO(g) + SQ(g)SO(g) + NO(g)的AH=

23、_kJ mol。25C時，一些物質(zhì)的電離平衡常數(shù)如下表所示：化學式HCOHClO酒石酸)c32+c3c1.60.2xc6I一61=8.0 x10,貝Uc(H )=10molL,pH=6。15電離平衡常數(shù)K1=4.3x10一711Kz=5.6x1083.0 x10一4K1=9.1x10一5Kz=4.3x10回答下列問題：1 1常溫下，將 0.1 molL的 HCIO 溶液與 0.1 molL的 NstCO 溶液等體積混合，所得溶液中各種離子濃度關系正確的是 _ (填字母)。A.c(Na+) c(CIO J c(HCQ) c(OH)B.c(Na+) c(HCQ) c(CIO J c(H+)C.c(

24、Na+) =c(HCIO) +c(CIO)+c(HCQ) +c(H2CO) +c(CO3)D.c(Na+) +c(H+) =c(CIO)+c(HCCT) + 2c(C&)+ 2E.c(HCIO) +c(H ) +C(H2CO) =c(OH ) +C(CQ )0.1 moIL1的酒石酸溶液與 pH= 13 的 NaOH 溶液等體積混合，所得溶液的pH 為 6,則c(HC4”C) +2C(C4H4O)=_molL1(列出計算式即可)。答案(1)4430(2)4X106溫度越高，反應速率加快，平衡向右移動一 41.86一Q BCE 0.05 + 1010一3霧霾天氣嚴重影響人們的生活，其中氮

25、氧化物和硫氧化物是造成霧霾天氣的主要原因之一，消除氮氧化物和硫氧化物有多種方法。(1)用活性炭還原法可以處理氮氧化物。某研究小組向某密閉容器中加入一定量的活性炭和NO 發(fā)生反應：C(s) + 2NO(g)N2(g) + CQ(g) H=QkJ mol1。在TC時，反應進行到不同時間測得各物質(zhì)的濃度如下：時間(min) 濃度(moIL一01020304050NO1.000.580.400.400.480.4800.210.300.300.360.36CQ00.210.300.300.360.361010 min 內(nèi)，NO 的平均反應速率v(NO) =_ ,T1C時，該反應的平衡常數(shù)K=_ 。23

26、0 min 后，只改變某一條件，反應重新達到平衡，根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)判斷改變的條件可能是_(填字母)。a. 加入一定量的活性炭b. 通入一定量的 NOc. 適當縮小容器的體積16d. 加入合適的催化劑3若 30 min 后升高溫度至EC,達到平衡時，容器中 NO N2、CO 的濃度之比為 5 : 3 : 3,則 Q_ (填“”、“ = ”或“v”)0。(2)NH3催化還原氮氧化物(SCR)技術是目前應用最廣泛的煙氣氮氧化物脫除技術。反應原理如圖 1 所示：17由圖 1 可知，SCR 技術中的氧化劑為 _ 。已知c(NQ) ：c(NO)= 1：1時脫氮效果最佳，若生成 1 mol N2時反應放出的

27、熱量為QkJ。此時對應的脫氮反應的熱化學方程式為 _圖 2 是不同催化劑 Mn 和 Cr 在不同溫度下對應的脫氮率，由圖可知工業(yè)使用的最佳的催化劑和相應的溫度分別為 _ 。(3)利用噴霧干燥法脫硫工藝是除去SO 的常見方法，先將含 SO 的廢氣溶于水，再用飽和石灰漿吸收。該溫度下，吸收液中c(Ca2+) 一直保持為 0.70 mol L：已知Kp(CaSO) = 1.4X10_7,求吸收后溶液中的 sO_的濃度_(寫出計算過程，結果保留2 位有效數(shù)字)_9答案(1)0.042 mol L min一1bc v(2)NO NO 2NH(g) + NO(g) +NO(g)=2N2(g) + 3H2O

28、(g)H=- 2QkJ molMn 200C左右解析(1)若 30 min 后升高溫度至T2C,達到平衡時，容器中 NO 2、CO 的濃度之比為v0。由圖 1 可知 SCR 技術中 NH 與 NO NQ 反應產(chǎn)物為 N2和水，故氧化劑為 NO NQ;脫氮c2效果最佳時 -=1 : 1，因此反應的熱化學方程式為2NH(g) + NO(g) + NQg)=2N2(g)c一1N2H,CHg)(3)c(SO3-)=勒1.4X100.70-7molL-1=2.0X10-7molL5 : 3 : 3, Q= (3X3)+5僉，說明升高溫度平衡向逆反應方向移動, 正反應是放熱反應,NO圖()】00 2聞別K

29、、屯壯500溫度叱 圖2-J-J J J fc-fc-4L14L1JL.JL. JIJIJISJIS ftft 5 5 3 3 2 2 I I脫專/%18+ 3H2O(g)H=- 2QkJ mol ;根據(jù)圖 2 知 Mn 作催化劑時，在 200C左右脫氮率最高，Cr 作催化劑時，500C左右脫氮率最高，但二者的最高脫氮率差不多，使用Mn 作催化劑需要的溫度低，更經(jīng)濟，因此使用的最佳的催化劑和相應的溫度分別為Mn 200C左右。4碳氧化物、氮氧化物、二氧化硫的處理與利用是世界各國研究的熱點問題。19消除汽車尾氣中的 NO CO 有利于減少 PM 2.5 的排放。已知如下信息：2CO(g) + 2

30、NO(g) 2CO(g) + N(g) H= 748 kJ mol 2CO(g) + Q(g)=2CQ(g)Hb= 565 kJ mol1(1) 在一定條件下 N2 和 Q 會轉化為 NO 寫出反應的熱化學方程式： _。(2) 為研究不同條件對反應的影響，在恒溫條件下，向2 L 恒容密閉容器中加入 0.2 mol NO和 0.4 mol CO，在催化劑存在的條件下發(fā)生反應，10 min 時反應達到平衡，測得10 min內(nèi)v(NO) = 7.5x103molL1 min1,則平衡后n(CO)=_mol，關于該平衡的下列說法正確的是_。a. 增大壓強，平衡一定向右移動b. 其他條件不變，升高溫度，

31、化學反應速率一定增大c.其他條件不變，若改為在恒壓容器中進行，CO的平衡轉化率比恒容條件下大d. 達到平衡后v正(NO) = 2v逆(N2)(3) 其他條件相同，tmin 時不同溫度下測得 NO 的轉化率如圖所示。1IH20溫度/KA 點的反應速度v正_(填“”、v”或=”)v逆，A、B 兩點反應的平衡常數(shù)較大的是_ (填“A”或“ B”)。相同溫度下等濃度的NHNO 和 NHNO 兩份溶液，測得 NHNO 溶液中 C(NH)較小，試分析原因：_ 。0. 1 molL1NHkNO 溶液中離子濃度由大到小的順序是 _ ,常溫下 NO 水解反應的平衡常數(shù) &=_ (保留兩位有效數(shù)字)。(已知 HNO 的電離常數(shù)Ks = 7