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热点题型十五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。放电时钒电池的负极反应式为。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。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:.2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)H=-196.6 kJ mol-1.2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)H=-113.0 kJ mol-1则反应NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)的H=kJ mol-1。(2)一定条件下,将NO2(g)与SO2(g)以体积比21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若测得上述反应达平衡时NO2与SO2的体积比为51,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H0(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。该电池工作时,OH-向(填“正”或“负”)极移动。该电池正极的电极反应式为。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、都在800 进行,实验在850 进行,B、C的初始浓度都为0,反应物A的浓度(molL-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)在实验中,反应在2040 min内用A表示的平均化学反应速率为。(3)实验和实验相比,可能隐含的反应条件是。(4)根据实验和实验的比较,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)与实验相比,若实验中的A的初始浓度改为0.8 molL-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。4.已知反应Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g)H=-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CO2e.粉碎矿石,使其与混合气体充分接触.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 H21c1放出Q1kJ热量乙1 mol CH3OH2c2吸收Q2 kJ热量丙2 mol CO和4 mol H23c3放出Q3 kJ热量则下列关系正确的是()A.c1=c2B.2Q1=Q3C.21=3D.1+2=1答案精解精析热点题型十五基本概念和理论综合1.答案(1)+5价否(2)2NH4VO3V2O5+2NH3+H2O非氧化还原反应(3)3V2O5+10Al6V+5Al2O35(4)V2+-e-V3+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)由电池总反应可知放电时的负极反应为V2+-e-V3+;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.答案(1)-41.8(2)BD1.8(3)(4)负2H2O+O2+4e-4OH-解析(1)根据盖斯定律,12(-)得:NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g),故H=12(-196.6 kJ mol-1+113.0 kJ mol-1)=-41.8 kJ mol-1。(2)A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11,无论反应是否达到平衡,其物质的量之比都为11,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。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)2aa00转化体积(L)xxxx平衡体积(L)2a-xa-xxx平衡时NO2与SO2体积比为51,即(2a-x)(a-x)=51,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)21.25a0.25a=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,H0。(4)在原电池中,阴离子OH-向负极移动。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.答案(1)0.25(2)0.007 5 molL-1min-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=0.250.250.52=0.25。(2)实验中,反应在20 min至40 min内A的浓度变化为0.65 molL-1-0.5 molL-1=0.15 molL-1,所以v(A)=0.007 5 molL-1min-1。(3)实验和实验相比,平衡状态完全相同,但实验的反应速率快,改变压强时平衡不移动,但物质的浓度增大,反应速率加快,故实验可能使用了催化剂或增大了压强。(4)实验和实验比较,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 molL-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。4.答案.(1)60%(2)d.(3)0.15 molL-1min-1(4)AD 解析.(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):11变化(mol):nn平衡(mol):1-nn+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。.(3)由图可知,达到平衡时甲醇的浓度变化为0.75 molL-1,则c(H2)=20.75 molL-1=1.5 molL-1,v(H2)=1.5molL-110min=0.15 molL-1min。(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2Q1Q3;C项,丙中反应物的转化率大于甲,故13 ,但213;D项,甲与乙中的平衡是完全等效平衡,平衡时对应各组分的含量完全相同,甲中平衡时CO的转化率为1,则平衡时CO的物质的量为(1-1) mol,乙中平衡时甲醇的转化率为2,乙中平衡时CO的物质的量为2 mol,故(1-1)=2,整理得1+2=1。
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