2020届高考化学一轮复习基本概念和理论综合作业 7页

基本概念和理论综合 ‎1.偏钒酸铵(NH4VO3)为白色或微黄色的晶体粉末,微溶于水和氨水,难溶于冷水。‎ ‎(1)NH4VO3中V的化合价为　　　　　;已知钒(V)的原子序数为23,试判断V元素是否为主族元素:　　　　(填“是”“否”或“无法判断”)。 ‎ ‎(2)偏钒酸铵在常温下稳定,加热时易分解。它在空气中分解能得到V2O5,试写出偏钒酸铵分解的化学方程式:　　　　　　　　　　　,该反应属于　 ‎ ‎(填“氧化还原反应”或“非氧化还原反应”)。‎ ‎(3)五氧化二钒广泛应用于冶金、化工等行业,工业上常用铝热反应制取金属钒,该反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　,生成1 mol V,需转移的电子的物质的量为　　　　mol。 ‎ ‎(4)钒电池是一种活性物质呈循环流动液态的二次电池。某钒电池总反应为VO‎2‎‎+‎+V2++2H+VO2++V3++H2O。‎ ‎①放电时钒电池的负极反应式为　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎②用该钒电池在铁制品上镀铜,铁制品应与电池的　　　　　(填“正极”或“负极”)相连。若电镀开始时两电极质量相等,电镀一段时间后,两电极质量之差为128 g,此时转移电子的物质的量为　　　。 ‎ 答案　(1)+5价　否 ‎(2)2NH4VO3V2O5+2NH3↑+H2O　　非氧化还原反应 ‎(3)3V2O5+10Al6V+5Al2O3　5‎ ‎(4)①V2+-e-V3+　②负极　2 mol 解析　(1)根据化合物中各元素正、负化合价代数和为0,计算得V的化合价为+5价。(2)根据已知产物与原子守恒写出反应的化学方程式:2NH4VO3V2O5+2NH3↑+H2O,该反应中没有元素化合价的变化,故为非氧化还原反应。(3)铝热反应是金属氧化物与金属Al的反应,得到金属单质与Al2O3,化学方程式为3V2O5+10Al6V+5Al2O3,反应中生成6 mol V转移电子的物质的量为30 mol,所以生成1 mol V转移的电子的物质的量为5 mol ‎。(4)①由电池总反应可知放电时的负极反应为V2+-e-V3+;②电镀时镀件与原电池的负极相连;电镀时铁制品的电极反应为Cu2++2e-Cu,铜电极的电极反应为Cu-2e-Cu2+,两电极质量之差为128 g,则铁制品质量增加64 g,铜电极质量减少64 g,转移2 mol电子。‎ ‎2.研究NO2、SO2、CO等大气污染气体的处理具有重要意义。‎ ‎(1)已知:Ⅰ.2SO2(g)　+　O2(g)2SO3(g)ΔH=‎ ‎-196.6 kJ· mol-1‎ Ⅱ.2NO(g)　+　O2(g) 2NO2(g)　ΔH=‎ ‎-113.0 kJ· mol-1‎ 则反应NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)的ΔH=‎ ‎　　　　kJ· mol-1。 ‎ ‎(2)①一定条件下,将NO2(g)与SO2(g)以体积比2∶1置于密闭容器中发生上述反应,下列能说明反应达到平衡状态的是　　　　。 ‎ A.体系压强保持不变 B.混合气体颜色保持不变 C.SO3和NO的体积比保持不变 D.每消耗1 mol SO3的同时生成1 mol NO ‎②若测得上述反应达平衡时NO2与SO2的体积比为5∶1,则平衡常数K=　　　　　　。 ‎ ‎(3)CO可用于合成甲醇,化学方程式为CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图甲所示,该反应的ΔH　　　　0(填“>”或“<”)。 ‎ ‎(4)依据燃烧的反应原理,合成的甲醇可以设计成如图乙所示的原电池装置。‎ ‎①该电池工作时,OH-向　　　　(填“正”或“负”)极移动。 ‎ ‎②该电池正极的电极反应式为　　　　　　　　　　　。 ‎ 答案　(1)-41.8　‎ ‎(2)①BD　②1.8‎ ‎(3)<‎ ‎(4)负　2H2O+O2+4e-4OH-‎ 解析　(1)根据盖斯定律,‎1‎‎2‎×(Ⅰ-Ⅱ)得:NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g),故ΔH=‎1‎‎2‎×(-196.6 kJ· mol-1+113.0 kJ· mol-1)=-41.8 kJ· mol-1。‎ ‎(2)①A项,该反应是反应前后气体分子数不变的反应,故无论反应是否达到平衡状态,体系的压强均保持不变,故体系压强保持不变不能说明反应已达到平衡状态,错误;B项,若混合气体颜色保持不变,说明NO2的浓度不变,即反应已达平衡,正确;C项,SO3和NO都是生成物,化学计量数之比为1∶1,无论反应是否达到平衡,其物质的量之比都为1︰1,SO3和NO的体积比保持不变不能作为平衡状态的判断依据,错误;D项,生成NO和消耗SO3分别表示正反应和逆反应,正、逆反应速率相等可说明反应达到平衡状态,正确。‎ ‎②设起始时二氧化硫体积为a L、二氧化氮体积为2a L,二氧化氮转化的体积为x L,则:‎ ‎　　　　　　　NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)‎ 起始体积(L) 2a a 0 0‎ 转化体积(L) x x x x 平衡体积(L) 2a-x a-x x x 平衡时NO2与SO2体积比为5∶1,即(2a-x)∶(a-x)=5∶1,解得x=0.75a,相同条件下,气体的物质的量之比等于气体的体积之比,且反应前后容器的体积不变,故平衡常数K=x‎2‎‎(2a-x)(a-x)‎=‎(0.75a‎)‎‎2‎‎1.25a×0.25a=1.8。‎ ‎(3)由图可知,温度升高,CO的转化率降低,平衡向逆反应方向移动,故逆反应是吸热反应,正反应是放热反应,ΔH<0。‎ ‎(4)①在原电池中,阴离子OH-向负极移动。‎ ‎②在原电池的正极,氧化剂得电子发生还原反应,该电池正极是氧气得到电子,电解质溶液显碱性,则电极反应式为:2H2O+O2+4e-4OH-。‎ ‎3.在一恒容密闭容器中发生某化学反应:2A(g)B(g)+C(g),在三种不同条件下进行,其中实验Ⅰ、Ⅱ都在800 ℃进行,实验Ⅲ在850‎ ‎ ℃进行,B、C的初始浓度都为0,反应物A的浓度(mol·L-1)随时间(min)的变化如图所示。试回答下列问题:‎ ‎(1)在800 ℃时该反应的化学平衡常数K=　　　　。 ‎ ‎(2)在实验Ⅰ中,反应在20~40 min内用A表示的平均化学反应速率为　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(3)实验Ⅱ和实验Ⅰ相比,可能隐含的反应条件是　　　　　　　　。 ‎ ‎(4)根据实验Ⅲ和实验Ⅰ的比较,可推测降低温度,该反应平衡向　　　　(填“正”或“逆”)反应方向移动,该反应的正反应是　　　　(填“放热”或“吸热”)反应。 ‎ ‎(5)与实验Ⅰ相比,若实验Ⅰ中的A的初始浓度改为0.8 mol·L-1,其他条件不变,则达到平衡时所需的时间　　　　(填“大于”“等于”或“小于”)实验Ⅰ。 ‎ 答案　(1)0.25‎ ‎(2)0.007 5 mol·L-1·min-1‎ ‎(3)加入催化剂或增大压强 ‎(4)逆　吸热 ‎(5)大于 解析　(1)由图中数据可知800 ℃时该反应的化学平衡常数K=‎0.25×0.25‎‎0.‎‎5‎‎2‎=0.25。(2)实验Ⅰ中,反应在20 min至40 min内A的浓度变化为0.65 mol·L-1-0.5 mol·L-1=0.15 mol·L-1,所以v(A)=0.007 5 mol·L-1·min-1。(3)实验Ⅱ和实验Ⅰ相比,平衡状态完全相同,但实验Ⅱ的反应速率快,改变压强时平衡不移动,但物质的浓度增大,反应速率加快,故实验Ⅱ可能使用了催化剂或增大了压强。(4)实验Ⅲ和实验Ⅰ比较,降低温度,平衡时A的浓度增大,平衡逆向移动,降低温度平衡向放热反应方向移动,故正反应为吸热反应。(5)A的起始浓度改为0.8 ‎ mol·L-1,可看作减小了压强,反应速率减小,到达平衡的时间增加,即达到平衡时所需的时间大于实验Ⅰ。‎ ‎4.Ⅰ.已知反应Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g)　ΔH=-23.5 kJ· mol-1,该反应在1 000 ℃的平衡常数等于64。在一个容积为10 L的密闭容器中,1 000 ℃时加入Fe、Fe2O3、CO、CO2各1.0 mol,反应经过10 min后达到平衡。‎ ‎(1)CO的平衡转化率=　　　　。 ‎ ‎(2)欲提高CO的平衡转化率,促进Fe2O3的转化,可采取的措施是　　　　(填字母)。 ‎ a.提高反应温度 b.增大反应体系的压强 c.选取合适的催化剂 d.及时吸收或移出部分CO2‎ e.粉碎矿石,使其与混合气体充分接触 Ⅱ.高炉炼铁产生的废气中的CO可进行回收,使其在一定条件下和H2反应制备甲醇:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。‎ 请根据图示回答下列问题:‎ ‎(3)从反应开始到平衡,用H2浓度变化表示平均反应速率:v(H2)=　　　　　　 ‎ ‎(4)若在温度和容积相同的三个密闭容器中,按不同投料比投入反应物,测得反应达到平衡时的有关信息如下表:‎ 容器 投入的反应物的量 反应物的 转化率 CH3OH 的浓度 能量变化 ‎(Q1、Q2、Q3‎ 均大于0)‎ 甲 ‎1 mol CO和2 mol H2‎ α1‎ c1‎ 放出Q1kJ热量 乙 ‎1 mol CH3OH α2‎ c2‎ 吸收Q2 kJ热量 丙 ‎2 mol CO和4 mol H2‎ α3‎ c3‎ 放出Q3 kJ热量 则下列关系正确的是(　　)　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ A.c1=c2 B.2Q1=Q3 C.2α1=α3 D.α1+α2=1‎ 答案　Ⅰ.(1)60%‎ ‎(2)d Ⅱ.(3)0.15 mol·L-1·min-1‎ ‎(4)AD ‎ 解析　Ⅰ.(1)设平衡时CO的物质的量变化为n mol,则:‎ ‎　　　　　‎1‎‎3‎Fe2O3(s)+CO(g)‎2‎‎3‎Fe(s)+CO2(g)‎ 开始(mol): 1 1‎ 变化(mol): n n 平衡(mol): 1-n n+1‎ 所以n+1‎‎1-n=4,解得n=0.6,则CO的平衡转化率为60%。(2)该反应正反应是放热反应,提高反应温度,平衡向逆反应方向移动,CO的平衡转化率减小,故a错误;反应前后气体的物质的量不变,增大压强平衡不移动,CO的平衡转化率不变,故b错误;加入合适的催化剂,平衡不移动,故c错误;移出部分CO2,平衡向正反应方向移动,CO的平衡转化率增大,故d正确;粉碎矿石,可加快反应速率,但平衡不移动,故e错误。‎ Ⅱ.(3)由图可知,达到平衡时甲醇的浓度变化为0.75 mol·L-1,则Δc(H2)=2×0.75 mol·L-1=1.5 mol·L-1,v(H2)=‎1.5mol·‎L‎-1‎‎10min=0.15 mol·L-1·min。(4)A项,甲、乙中的平衡是完全等效平衡,平衡时各组分的浓度相等,所以平衡时甲醇的浓度c1=c2;B项,丙与甲相比,相当于在甲平衡的基础上再加入1 mol CO和2 mol H2,压强增大,平衡向正反应方向移动,丙中反应物的转化率大于甲,丙中参加反应的CO的量大于甲中的2倍,故2Q1