高考化学一轮课时达标习题水溶液中的离子平衡(6)(含解析)

拼十年寒窗挑灯苦读不畏难；携双亲期盼背水勇战定夺魁。如果你但愿成功，以恒心为良友，以经验为参谋，以小心为兄弟，以但愿为哨兵。第8章水溶液中的离子平衡（6）1二氧化碳的回收运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。其总反映的化学方程式为_CO2CO2_。(2)CO2通过催化加氢合成低碳烯烃。其合成乙烯的反映为2CO2(g)6H2(g)CH2=CH2(g)4H2O(g)H几种物质的能量(在原则状况下，规定单质的能量为0，测得其她物质生成时所放出或吸取的热量)如表所示：物质H2(g)CO2(g)CH2=CH2(g)H2O(g)能量/(kJmol1)039452242则H_128 kJmol1_。(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)中的反映，CO2的转化率与温度、投料比X的关系如图所示。X1_X2(填“”“_KB。若B点的投料比为3，且从反映开始到B点需要10 min，则v(H2)_0.225 mol(Lmin)1_。(4)以稀硫酸为电解质溶液，运用太阳能将CO2转化为低碳烯烃，工作原理如图：b电极的名称是_正极_。产生丙烯的电极反映式为_3CO218H18e= CH3CH=CH26H2O_。解析 (1)由图示可知CO2在FeO的催化下分解生成C和O2。(2)H52 kJ/mol4(242 kJ/mol)2(394 kJ/mol)128 kJ/mol。(3)其她条件相似时，投料比越大，H2的转化率越低、CO2的转化率越高，因此X1X2；由(2)可知，正反映为放热反映，且TAKB；v(H2)3v(CO2)30.225 mol/(Lmin)。(4)与a电极相连的电极上CO2得到电子发生还原反映生成乙烯、丙烯等，因此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；丙烯是由CO2在酸性条件下得电子发生还原反映得到的。2氮的氧化物(如NO2、N2O4、N2O5等)应用很广，在一定条件下可以互相转化。(1)N2O5可通过电解或臭氧氧化N2O4的措施制备。电解装置如图甲所示(隔阂用于制止水分子通过)，其阳极反映式为_N2O42HNO32e=2N2O52H_。已知：2NO(g)O2(g)=2NO2(g)H1NO(g)O3(g)=NO2(g)O2(g)H22NO2(g)N2O4(g)H32N2O5(g)=4NO2(g)O2(g)H4则反映N2O4(g)O3(g)=N2O5(g)O2(g)的HH1H2H3H4。(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/min012345c(N2O5)/(molL1)1.000.710.500.350.250.17设反映开始时体系压强为p0，第2 min时体系压强为p，则pp0_1.75_；13 min内，O2的平均反映速率为_0.09 molL1 min1_。(3)N2O4与NO2之间存在反映为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(N2O4) 随温度变化如图乙所示。图乙中a点相应温度下，已知N2O4的起始压强p0为108 kPa，列式计算该温度下反映的平衡常数Kpp0108 kPa115 kPa(用平衡分压替代平衡浓度计算，分压总压物质的量分数)。由图乙推测N2O4(g)2NO2(g)是吸热反映还是放热反映，并阐明理由：_吸热反映，温度升高，(N2O4)增长，阐明平衡向正反映方向移动_。若要提高(N2O4)，除变化反映温度外，其她措施有_减小体系压强，移出NO2_(规定写出两条)。对于可逆反映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)k1p(N2O4)，v(NO2)k2p(NO2)2，其中，k1、k2是与反映及温度有关的常数。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k1k2Kp；在图丙标出的点中，指出能表达反映达到平衡状态的点并阐明理由：_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失电子发生氧化反映，转化为N2O5。由可得目的反映，根据盖斯定律，HH1H2H3H4。(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)(10.5)21 mol/L，c(O2)(10.5)0.25 mol/L，则pp0(0.510.25)11.75；13 min内，v(O2)v(N2O5)0.09 molL1min1。(3)设起始时N2O4为1 mol，则平衡时N2O4为1(N2O4) mol，NO2为2(N2O4) mol，则平衡时压强为1(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Kp21(N2O4)p0p0108 kPa115 kPa。由图可知，升高温度，N2O4的转化率增大，阐明平衡向正反映方向移动，则正反映为吸热反映；减小压强、移出NO2均可以使平衡正向移动，N2O4的转化率提高。达到平衡2v(N2O4)v(NO2)，即2k1p(N2O4)k2p(NO2)2，故Kp，k1k2Kp；根据图示，B点与D点，v(NO2)2v(N2O4)，反映达到平衡。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映有：CH4(g)4NO2(g)=4NO(g)CO2(g)2H2O(g)H574 kJmol1CH4(g)4NO(g)=2N2(g)CO2(g)2H2O(g)H1 160 kJmol1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(假设水所有以气态形式存在)。(2)用活性炭可解决大气污染物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，测得反映达到平衡时各物质的物质的量如表所示：物质n/molT/活性炭NOEF初始2.0300.10000T12.0000.0400.0300.030T22.0050.0500.0250.025请结合表中数据，写出NO与活性炭反映的化学方程式：_C2NON2CO2_。T1 时，上述反映的平衡常数的值为_0.562 5_。如果已知T2T1，则该反映正反映的H_0.01_。(4)某课题组运用如图所示装置，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映式为_O22N2O54e=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)H1 734 kJmol1，则用0.2 mol CH4将NO2还原为N2，放出热量173.4 kJ。(2)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，可知发生的反映为C2NON2CO2。T1 达到平衡时，c(NO)0.020 molL1，c(N2)c(CO2)0.015 molL1，故平衡常数K0.562 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，因此H0。该反映为放热反映，减少温度平衡正向移动，NO的转化率增大；该反映为气体分子数不变的反映，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(Ls)1。该温度下平衡常数K1 600，若使反映向正反映方向进行，则0.01。(4)由题意和装置图可知，物质Y为N2O5，正极发生还原反映，故通入O2的一极为正极，正极的电极反映式为O22N2O54e=4NO。4目前，燃煤脱硫是科研工作者研究的重要课题之一，重要脱硫措施有如下几种。.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，反映过程中CO的物质的量随时间变化如图甲所示。(1)下列说法中可以阐明可逆反映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dCO的质量分数不再变化(2)在T 时反映达到平衡状态，该化学反映的平衡常数K_64_，平衡时，保持其她条件不变，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“”)。甲图中a、b分别表达在一定温度下，使用质量相似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，其中表达催化剂表面积较大的曲线是_a_(填“a”或“b”)。.氧化锌吸取法(3)该法发生的重要反映为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。充足吸取SO2后的混合体系中硫元素的重要存在形式是_HSO_。结合图乙与图丙分析，bc段发生的重要反映的化学方程式是_ZnSO3SO2H2O=Zn(HSO3)2_。.氢氧化钠溶液吸取法(4)用NaOH溶液充足吸取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映的电极反映式：_HSOH2O2e=SO3H_。解析 (1)根据方程式可知该反映是一种气体分子数不变的反映。a项，由于是恒容绝热容器，反映一定伴有热量变化，故若反映未达平衡，气体分子数不变，温度一定变化，容器中压强一定会变，则压强不变反映达到平衡，对的；b项，容器内温度不变，阐明反映达到平衡，对的；c项，反映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，阐明反映一定达到平衡状态，对的。(2)根据方程式：2CO(g)SO2(g)S(g)2CO2(g) 0.1 0.0500 0.080.040.040.08 0.020.010.040.08代入平衡常数体现式可得K64；若再加入各物质1 mol，则Qc64，平衡正向移动，即正反映速率不小于逆反映速率。(3)观测图乙可知充足吸取二氧化硫后溶液的pH约为4，结合图丙可知，体系中存在的重要是HSO；观测图形可知bc段发生的是亚硫酸锌吸取二氧化硫生成Zn(HSO3)2的过程，故化学方程式为ZnSO3SO2H2O=Zn(HSO3)2。