高考化学一轮课时达标习题水溶液中的离子平衡6含答案 5页

‎2019年高考化学一轮课时达标习题：第8章水溶液中的离子平衡（6）含答案 ‎1．二氧化碳的回收利用是环保领域研究的热点课题。‎ ‎(1)在太阳能的作用下，以CO2为原料制取炭黑的流程如图所示。其总反应的化学方程式为__CO2C＋O2__。‎ ‎(2)CO2经过催化加氢合成低碳烯烃。其合成乙烯的反应为 ‎2CO2(g)＋6H2(g)CH2===CH2(g)＋4H2O(g)　ΔH 几种物质的能量(在标准状况下，规定单质的能量为0，测得其他物质生成时所放出或吸收的热量)如表所示：‎ 物质 H2(g)‎ CO2(g)‎ CH2===CH2(g)‎ H2O(g)‎ 能量/(kJ·mol－1)‎ ‎0‎ ‎－394‎ ‎52‎ ‎－242‎ 则ΔH＝__－128 kJ·mol－1__。‎ ‎(3)在‎2 L恒容密闭容器中充入2 mol CO2和n mol H2，在一定条件下发生(2)中的反应，CO2的转化率与温度、投料比[X＝]的关系如图所示。‎ ‎①X1__>__X2(填“>”“<”或“＝”，下同)，平衡常数KA__>__KB。‎ ‎②若B点的投料比为3，且从反应开始到B点需要10 min，则v(H2)＝__0.225 mol·(L·min)－1__。‎ ‎(4)以稀硫酸为电解质溶液，利用太阳能将CO2转化为低碳烯烃，工作原理如图：‎ ‎①b电极的名称是__正极__。‎ ‎②产生丙烯的电极反应式为__3CO2＋18H＋＋18e－=== CH3CH===CH2＋6H2O__。‎ 解析 (1)由图示可知CO2在FeO的催化下分解生成C和O2。(2)ΔH＝＋52 kJ/mol＋4×(－242 kJ/mol)－2×(－394 kJ/mol)＝－128 kJ/mol。(3)①其他条件相同时，投料比越大，H2的转化率越低、CO2的转化率越高，所以X1>X2；由(2)可知，正反应为放热反应，且TAKB；②v(H2)＝3v(CO2)＝3×＝0.225 mol/(L·min)。(4)①与a电极相连的电极上CO2得到电子发生还原反应生成乙烯、丙烯等，所以该电极是电解池的阴极，与电源的负极相连，即a极是负极，b极是正极；②丙烯是由CO2在酸性条件下得电子发生还原反应得到的。‎ ‎2．氮的氧化物(如NO2、N2O4、N2O5等)应用很广，在一定条件下可以相互转化。‎ ‎(1)N2O5可通过电解或臭氧氧化N2O4的方法制备。电解装置如图甲所示(隔膜用于阻止水分子通过)，其阳极反应式为__N2O4＋2HNO3－2e－===2N2O5＋2H＋__。‎ 已知：①2NO(g)＋O2(g)===2NO2(g)　ΔH1‎ ‎②NO(g)＋O3(g)===NO2(g)＋O2(g)　ΔH2‎ ‎③2NO2(g)N2O4(g)　ΔH3‎ ‎④2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)　ΔH4‎ 则反应N2O4(g)＋O3(g)===N2O5(g)＋O2(g)的ΔH＝‎ ‎－ΔH1＋ΔH2－ΔH3－ΔH4　。‎ ‎(2)N2O5在一定条件下发生分解：2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)。某温度下测得恒容密闭容器中N2O5浓度随时间的变化如下表：‎ t/min ‎0‎ ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ c(N2O5)/(mol·L－1)‎ ‎1.00‎ ‎0.71‎ ‎0.50‎ ‎0.35‎ ‎0.25‎ ‎0.17‎ 设反应开始时体系压强为p0，第2 min时体系压强为p，则p∶p0＝__1.75__；1～3 min内，O2的平均反应速率为__0.09 mol·L－1 · min－1__。‎ ‎(3)N2O4与NO2之间存在反应为N2O4(g)2NO2(g)。将一定量的N2O4放入恒容密闭容器中，测得其平衡转化率[α(N2O4)] 随温度变化如图乙所示。‎ ‎①图乙中a点对应温度下，已知N2O4的起始压强p0为108 kPa，列式计算该温度下反应的平衡常数Kp＝　＝p0＝×108 kPa＝115 kPa　(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数)。‎ ‎②由图乙推测N2O4(g)2NO2(g)是吸热反应还是放热反应，并说明理由：__吸热反应，温度升高，α(N2O4)增加，说明平衡向正反应方向移动__。若要提高α(N2O4)，除改变反应温度外，其他措施有__减小体系压强，移出NO2__(要求写出两条)。‎ ‎③对于可逆反应N2O4(g)2NO2(g)，在一定条件下N2O4与NO2的消耗速率与自身压强间存在关系：v(N2O4)＝k1·p(N2O4)，v(NO2)＝k2·[p(NO2)]2，其中，k1、k2是与反应及温度有关的常数。相应的速率—压强关系如图丙所示：一定温度下，k1、k2与平衡常数Kp间的关系是k1＝　k2Kp　；在图丙标出的点中，指出能表示反应达到平衡状态的点并说明理由：__B点与D点，满足平衡条件v(NO2)＝2v(N2O4)__。‎ 解析 (1)根据图示，阳极上N2O4失电子发生氧化反应，转化为N2O5。由－①×＋②－③－④×可得目标反应，根据盖斯定律，ΔH＝－ΔH1＋ΔH2－ΔH3－ΔH4。(2)起始时c(N2O5)＝1 mol/L，第2 min时c(N2O5)＝0.5 mol/L，根据化学方程式可知，第2 min时c(NO2)＝(1－0.5)×2＝1 mol/L，c(O2)＝(1－0.5)×＝0.25 mol/L，则p∶p0＝(0.5＋1＋0.25)∶1＝1.75；1～3 min内，v(O2)＝v(N2O5)＝×＝0.09 mol·L－1·min－1。(3)①设起始时N2O4为1 ‎ mol，则平衡时N2O4为[1－α(N2O4)] mol，NO2为2α(N2O4) mol，则平衡时压强为[1＋α(N2O4)]p0，平衡时N2O4的物质的量分数为，NO2的物质的量分数为，故平衡常数Kp＝2÷[1＋α(N2O4)]p0×＝p0＝×108 kPa＝115 kPa。②由图可知，升高温度，N2O4的转化率增大，说明平衡向正反应方向移动，则正反应为吸热反应；减小压强、移出NO2均可以使平衡正向移动，N2O4的转化率提高。③达到平衡2v(N2O4)＝v(NO2)，即2k1·p(N2O4)＝k2·[p(NO2)]2，＝，故Kp＝，k1＝k2Kp；根据图示，B点与D点，v(NO2)＝2v(N2O4)，反应达到平衡。‎ ‎3．消除氮氧化物污染对优化空气质量至关重要。‎ ‎(1)用CH4催化还原NOx消除氮氧化物污染发生的反应有：‎ CH4(g)＋4NO2(g)===4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)‎ ΔH＝－574 kJ·mol－1‎ CH4(g)＋4NO(g)===2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)‎ ΔH＝－1 160 kJ·mol－1‎ 若用0.2 mol CH4将NO2还原为N2，则整个过程中放出的热量为__173.4__kJ(假设水全部以气态形式存在)。‎ ‎(2)用活性炭可处理大气污染物NO。在‎2 L密闭容器中加入NO和活性炭(无杂质)，生成气体E和F。当温度分别为T‎1 ℃‎和T‎2 ℃‎时，测得反应达到平衡时各物质的物质的量如表所示：‎ ‎　　　　　物质 n/mol T/℃　　　　　‎ 活性炭 NO E F 初始 ‎2.030‎ ‎0.100‎ ‎0‎ ‎0‎ T1‎ ‎2.000‎ ‎0.040‎ ‎0.030‎ ‎0.030‎ T2‎ ‎2.005‎ ‎0.050‎ ‎0.025‎ ‎0.025‎ ‎①请结合表中数据，写出NO与活性炭反应的化学方程式：__C＋2NON2＋CO2__。‎ ‎②T‎1 ℃‎时，上述反应的平衡常数的值为__0.562 5__。如果已知T2＞T1，则该反应正反应的ΔH__<__0(填“＞”“＜”或“＝”)。‎ ‎③在T‎1 ℃‎下反应达到平衡后，下列措施不能增大NO转化率的是__bc__(填字母)。‎ a．降低温度　 b．增大压强 c．增大c(NO)　 d．移去部分F ‎(3)汽车尾气处理中的反应有2NO＋2CO2CO2＋N2。某温度时，在‎1 L密闭容器中充入0.1 mol CO和0.1 mol NO，5 s时反应达到平衡，测得NO的浓度为0.02 mol·L－1，则反应开始至平衡时，NO的平均反应速率v(NO)＝__0.016 mol·(L·s)－1__。若此温度下，某时刻测得CO、NO、N2、CO2的浓度分别为0.01 mol·L－1、a mol·L－1、0.01 mol·L－1、0.04 mol·L－1，要使反应向正反应方向进行，则a的取值范围为__a>0.01__。‎ ‎(4)某课题组利用如图所示装置，探究NO2和O2化合生成N2O5形成原电池的过程。物质Y的名称为__五氧化二氮__，该电池正极的电极反应式为__O2＋2N2O5＋4e－===4NO__。‎ 解析 (1)根据盖斯定律，将题给的两个热化学方程式相加得2CH4(g)＋4NO2(g)===2CO2(g)＋2N2(g)＋4H2O(g)　ΔH＝－1 734 kJ·mol－1，则用0.2 mol CH4将NO2还原为N2，放出热量173.4 kJ。(2)①根据各物质的物质的量的变化量之比等于系数之比及质量守恒，可知发生的反应为C＋2NON2＋CO2。②T‎1 ℃‎达到平衡时，c(NO)＝0.020 mol·L－1，c(N2)＝c(CO2)＝0.015 mol·L－1，故平衡常数K＝＝0.562 5；根据题表中数据可知，温度由T‎1 ℃‎升高到T‎2 ℃‎时，平衡逆向移动，所以ΔH<0。③该反应为放热反应，降低温度平衡正向移动，NO的转化率增大；该反应为气体分子数不变的反应，增大压强平衡不移动，故NO的转化率不变；增大NO浓度，NO的转化率不变；移去部分生成物，生成物浓度减小，平衡正向移动，NO的转化率增大，故选bc项。(3)v(NO)＝＝0.016 mol·(L·s)－1。该温度下平衡常数K＝＝1 600，若使反应向正反应方向进行，则<1 600，解得a>0.01。(4)由题意和装置图可知，物质Y为N2O5，正极发生还原反应，故通入O2的一极为正极，正极的电极反应式为O2＋2N2O5＋4e－===4NO。‎ ‎4．目前，燃煤脱硫是科研工作者研究的重要课题之一，主要脱硫方法有以下几种。‎ Ⅰ.CO还原法 原理为2CO(g)＋SO2(g)S(g)＋2CO2(g)，将CO(g)和SO2(g)按物质的量之比为2：1的关系充入容积为‎10 L的恒容绝热密闭容器中，反应过程中CO的物质的量随时间变化如图甲所示。‎ ‎(1)下列说法中可以说明可逆反应已达到平衡状态的是__abd__(填字母)。‎ a．容器内压强不再变化 b．容器中温度不再变化 c．混合气体的平均相对分子质量不再变化 d．CO的质量分数不再变化 ‎(2)①在T ℃时反应达到平衡状态，该化学反应的平衡常数K＝__64__，平衡时，保持其他条件不变，再向其中充入CO(g)、SO2(g)、S(g)、CO2(g)各1 mol，此时v正__>__v逆(填 ‎“＞”“＜”或“＝”)。‎ ‎②甲图中a、b分别表示在一定温度下，使用质量相同但表面积不同的催化剂时，达到平衡过程中n(CO)的变化曲线，其中表示催化剂表面积较大的曲线是__a__(填“a”或“b”)。‎ Ⅱ.氧化锌吸收法 ‎(3)该法发生的主要反应为ZnO(s)＋SO2(g)===ZnSO3(s)，纯ZnO的悬浮液的pH约为6.8，脱去SO2的过程中，测得pH随时间t的变化如图乙所示，已知硫原子总量一定的SO、HSO、H2SO3的混合溶液中各组分的含量与pH的关系如图丙所示。‎ ‎①充分吸收SO2后的混合体系中硫元素的主要存在形式是__HSO__。‎ ‎②结合图乙与图丙分析，bc段发生的主要反应的化学方程式是__ZnSO3＋SO2＋H2O===Zn(HSO3)2__。‎ Ⅲ.氢氧化钠溶液吸收法 ‎(4)用NaOH溶液充分吸收SO2得到NaHSO3溶液，然后电解该溶液可制得硫酸。电解原理示意图如图丁。请写出开始时阳极反应的电极反应式：__HSO＋H2O－2e－===SO＋3H＋__。‎ 解析 (1)根据方程式可知该反应是一个气体分子数不变的反应。a项，由于是恒容绝热容器，反应一定伴有热量变化，故若反应未达平衡，气体分子数不变，温度一定变化，容器中压强一定会变，则压强不变反应到达平衡，正确；b项，容器内温度不变，说明反应达到平衡，正确；c项，反应前后气体总质量不变，气体分子数不变，故气体的平均相对分子质量一定不变，错误；d项，CO的质量分数不变，说明反应一定到达平衡状态，正确。(2)①根据方程式：‎ ‎2CO(g)＋SO2(g)S(g)＋2CO2(g)‎ 　　　　 0.1　　 0.05　　　0　　0‎ 　　　 　0.08　　0.04　　　0.04　0.08‎ 　　　　 0.02　　0.01　　　0.04　0.08‎ 代入平衡常数表达式可得K＝＝64；若再加入各物质1 mol，则Qc＝<64，平衡正向移动，即正反应速率大于逆反应速率。(3)①观察图乙可知充分吸收二氧化硫后溶液的pH约为4，结合图丙可知，体系中存在的主要是HSO；②观察图形可知bc段发生的是亚硫酸锌吸收二氧化硫生成Zn(HSO3)2的过程，故化学方程式为ZnSO3＋SO2＋H2O===Zn(HSO3)2。‎