高考化學(xué)一輪課時達(dá)標(biāo)習(xí)題 第8章 水溶液中的離子平衡6含解析

1、第8章水溶液中的離子平衡（6）1二氧化碳的回收利用是環(huán)保領(lǐng)域研究的熱點課題。(1)在太陽能的作用下，以co2為原料制取炭黑的流程如圖所示。其總反應(yīng)的化學(xué)方程式為_co2co2_。(2)co2經(jīng)過催化加氫合成低碳烯烴。其合成乙烯的反應(yīng)為2co2(g)6h2(g)ch2=ch2(g)4h2o(g)h幾種物質(zhì)的能量(在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，規(guī)定單質(zhì)的能量為0，測得其他物質(zhì)生成時所放出或吸收的熱量)如表所示：物質(zhì)h2(g)co2(g)ch2=ch2(g)h2o(g)能量/(kj·mol1)039452242則h_128 kj·mol1_。(3)在2 l恒容密閉容器中充入2 mol co2和n

2、 mol h2，在一定條件下發(fā)生(2)中的反應(yīng)，co2的轉(zhuǎn)化率與溫度、投料比x的關(guān)系如圖所示。x1_>_x2(填“>”“<”或“”，下同)，平衡常數(shù)ka_>_kb。若b點的投料比為3，且從反應(yīng)開始到b點需要10 min，則v(h2)_0.225 mol·(l·min)1_。(4)以稀硫酸為電解質(zhì)溶液，利用太陽能將co2轉(zhuǎn)化為低碳烯烴，工作原理如圖：b電極的名稱是_正極_。產(chǎn)生丙烯的電極反應(yīng)式為_3co218h18e= ch3ch=ch26h2o_。解析 (1)由圖示可知co2在feo的催化下分解生成c和o2。(2)h52 kj/mol4×(

3、242 kj/mol)2×(394 kj/mol)128 kj/mol。(3)其他條件相同時，投料比越大，h2的轉(zhuǎn)化率越低、co2的轉(zhuǎn)化率越高，所以x1>x2；由(2)可知，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，且ta<tb，所以ka>kb；v(h2)3v(co2)3×0.225 mol/(l·min)。(4)與a電極相連的電極上co2得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成乙烯、丙烯等，所以該電極是電解池的陰極，與電源的負(fù)極相連，即a極是負(fù)極，b極是正極；丙烯是由co2在酸性條件下得電子發(fā)生還原反應(yīng)得到的。2氮的氧化物(如no2、n2o4、n2o5等)應(yīng)用很廣，在一定條件下可以相

4、互轉(zhuǎn)化。(1)n2o5可通過電解或臭氧氧化n2o4的方法制備。電解裝置如圖甲所示(隔膜用于阻止水分子通過)，其陽極反應(yīng)式為_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則反應(yīng)n2o4(g)o3(g)=n2o5(g)o2(g)的hh1h2h3h4。(2)n2o5在一定條件下發(fā)生分解：2n2o5(g)=4no2(g)o2(g)。某溫度下測得恒容密閉容器中n2o5濃度隨時間的變化如下表：t/min012345c(n2o5)/(mo

5、l·l1)1.000.710.500.350.250.17設(shè)反應(yīng)開始時體系壓強(qiáng)為p0，第2 min時體系壓強(qiáng)為p，則pp0_1.75_；13 min內(nèi)，o2的平均反應(yīng)速率為_0.09 mol·l1 · min1_。(3)n2o4與no2之間存在反應(yīng)為n2o4(g)2no2(g)。將一定量的n2o4放入恒容密閉容器中，測得其平衡轉(zhuǎn)化率(n2o4) 隨溫度變化如圖乙所示。圖乙中a點對應(yīng)溫度下，已知n2o4的起始壓強(qiáng)p0為108 kpa，列式計算該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)kpp0×108 kpa115 kpa(用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓總壓×物質(zhì)的

6、量分?jǐn)?shù))。由圖乙推測n2o4(g)2no2(g)是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)，并說明理由：_吸熱反應(yīng)，溫度升高，(n2o4)增加，說明平衡向正反應(yīng)方向移動_。若要提高(n2o4)，除改變反應(yīng)溫度外，其他措施有_減小體系壓強(qiáng)，移出no2_(要求寫出兩條)。對于可逆反應(yīng)n2o4(g)2no2(g)，在一定條件下n2o4與no2的消耗速率與自身壓強(qiáng)間存在關(guān)系：v(n2o4)k1·p(n2o4)，v(no2)k2·p(no2)2，其中，k1、k2是與反應(yīng)及溫度有關(guān)的常數(shù)。相應(yīng)的速率壓強(qiáng)關(guān)系如圖丙所示：一定溫度下，k1、k2與平衡常數(shù)kp間的關(guān)系是k1k2kp；在圖丙標(biāo)出的點中，指出能表示

7、反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的點并說明理由：_b點與d點，滿足平衡條件v(no2)2v(n2o4)_。解析 (1)根據(jù)圖示，陽極上n2o4失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為n2o5。由××可得目標(biāo)反應(yīng)，根據(jù)蓋斯定律，hh1h2h3h4。(2)起始時c(n2o5)1 mol/l，第2 min時c(n2o5)0.5 mol/l，根據(jù)化學(xué)方程式可知，第2 min時c(no2)(10.5)×21 mol/l，c(o2)(10.5)×0.25 mol/l，則pp0(0.510.25)11.75；13 min內(nèi)，v(o2)v(n2o5)×0.09 mol·l1

8、83;min1。(3)設(shè)起始時n2o4為1 mol，則平衡時n2o4為1(n2o4) mol，no2為2(n2o4) mol，則平衡時壓強(qiáng)為1(n2o4)p0，平衡時n2o4的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為，no2的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為，故平衡常數(shù)kp2÷1(n2o4)p0×p0×108 kpa115 kpa。由圖可知，升高溫度，n2o4的轉(zhuǎn)化率增大，說明平衡向正反應(yīng)方向移動，則正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)；減小壓強(qiáng)、移出no2均可以使平衡正向移動，n2o4的轉(zhuǎn)化率提高。達(dá)到平衡2v(n2o4)v(no2)，即2k1·p(n2o4)k2·p(no2)2，故kp，k1k2kp；根

9、據(jù)圖示，b點與d點，v(no2)2v(n2o4)，反應(yīng)達(dá)到平衡。3消除氮氧化物污染對優(yōu)化空氣質(zhì)量至關(guān)重要。(1)用ch4催化還原nox消除氮氧化物污染發(fā)生的反應(yīng)有：ch4(g)4no2(g)=4no(g)co2(g)2h2o(g)h574 kj·mol1ch4(g)4no(g)=2n2(g)co2(g)2h2o(g)h1 160 kj·mol1若用0.2 mol ch4將no2還原為n2，則整個過程中放出的熱量為_173.4_kj(假設(shè)水全部以氣態(tài)形式存在)。(2)用活性炭可處理大氣污染物no。在2 l密閉容器中加入no和活性炭(無雜質(zhì))，生成氣體e和f。當(dāng)溫度分別為t1

10、和t2 時，測得反應(yīng)達(dá)到平衡時各物質(zhì)的物質(zhì)的量如表所示：物質(zhì)n/molt/活性炭noef初始2.0300.10000t12.0000.0400.0300.030t22.0050.0500.0250.025請結(jié)合表中數(shù)據(jù)，寫出no與活性炭反應(yīng)的化學(xué)方程式：_c2non2co2_。t1 時，上述反應(yīng)的平衡常數(shù)的值為_0.562 5_。如果已知t2t1，則該反應(yīng)正反應(yīng)的h_<_0(填“”“”或“”)。在t1 下反應(yīng)達(dá)到平衡后，下列措施不能增大no轉(zhuǎn)化率的是_bc_(填字母)。a降低溫度b增大壓強(qiáng)c增大c(no)d移去部分f(3)汽車尾氣處理中的反應(yīng)有2no2co2co2n2。某溫度時，在1 l

11、密閉容器中充入0.1 mol co和0.1 mol no，5 s時反應(yīng)達(dá)到平衡，測得no的濃度為0.02 mol·l1，則反應(yīng)開始至平衡時，no的平均反應(yīng)速率v(no)_0.016 mol·(l·s)1_。若此溫度下，某時刻測得co、no、n2、co2的濃度分別為0.01 mol·l1、a mol·l1、0.01 mol·l1、0.04 mol·l1，要使反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行，則a的取值范圍為_a>0.01_。(4)某課題組利用如圖所示裝置，探究no2和o2化合生成n2o5形成原電池的過程。物質(zhì)y的名稱為_五氧化二氮_

12、，該電池正極的電極反應(yīng)式為_o22n2o54e=4no_。解析 (1)根據(jù)蓋斯定律，將題給的兩個熱化學(xué)方程式相加得2ch4(g)4no2(g)=2co2(g)2n2(g)4h2o(g)h1 734 kj·mol1，則用0.2 mol ch4將no2還原為n2，放出熱量173.4 kj。(2)根據(jù)各物質(zhì)的物質(zhì)的量的變化量之比等于系數(shù)之比及質(zhì)量守恒，可知發(fā)生的反應(yīng)為c2non2co2。t1 達(dá)到平衡時，c(no)0.020 mol·l1，c(n2)c(co2)0.015 mol·l1，故平衡常數(shù)k0.562 5；根據(jù)題表中數(shù)據(jù)可知，溫度由t1 升高到t2 時，平衡逆向

13、移動，所以h<0。該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，降低溫度平衡正向移動，no的轉(zhuǎn)化率增大；該反應(yīng)為氣體分子數(shù)不變的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)平衡不移動，故no的轉(zhuǎn)化率不變；增大no濃度，no的轉(zhuǎn)化率不變；移去部分生成物，生成物濃度減小，平衡正向移動，no的轉(zhuǎn)化率增大，故選bc項。(3)v(no)0.016 mol·(l·s)1。該溫度下平衡常數(shù)k1 600，若使反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行，則<1 600，解得a>0.01。(4)由題意和裝置圖可知，物質(zhì)y為n2o5，正極發(fā)生還原反應(yīng)，故通入o2的一極為正極，正極的電極反應(yīng)式為o22n2o54e=4no。4目前，燃煤脫硫是科研工作者研究的重

14、要課題之一，主要脫硫方法有以下幾種。.co還原法原理為2co(g)so2(g)s(g)2co2(g)，將co(g)和so2(g)按物質(zhì)的量之比為2：1的關(guān)系充入容積為10 l的恒容絕熱密閉容器中，反應(yīng)過程中co的物質(zhì)的量隨時間變化如圖甲所示。(1)下列說法中可以說明可逆反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)的是_abd_(填字母)。a容器內(nèi)壓強(qiáng)不再變化b容器中溫度不再變化c混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再變化dco的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不再變化(2)在t 時反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，該化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)k_64_，平衡時，保持其他條件不變，再向其中充入co(g)、so2(g)、s(g)、co2(g)各1 mol，此時v正_>_v

15、逆(填“”“”或“”)。甲圖中a、b分別表示在一定溫度下，使用質(zhì)量相同但表面積不同的催化劑時，達(dá)到平衡過程中n(co)的變化曲線，其中表示催化劑表面積較大的曲線是_a_(填“a”或“b”)。.氧化鋅吸收法(3)該法發(fā)生的主要反應(yīng)為zno(s)so2(g)=znso3(s)，純zno的懸浮液的ph約為6.8，脫去so2的過程中，測得ph隨時間t的變化如圖乙所示，已知硫原子總量一定的so、hso、h2so3的混合溶液中各組分的含量與ph的關(guān)系如圖丙所示。充分吸收so2后的混合體系中硫元素的主要存在形式是_hso_。結(jié)合圖乙與圖丙分析，bc段發(fā)生的主要反應(yīng)的化學(xué)方程式是_znso3so2h2o=zn

16、(hso3)2_。.氫氧化鈉溶液吸收法(4)用naoh溶液充分吸收so2得到nahso3溶液，然后電解該溶液可制得硫酸。電解原理示意圖如圖丁。請寫出開始時陽極反應(yīng)的電極反應(yīng)式：_hsoh2o2e=so3h_。解析 (1)根據(jù)方程式可知該反應(yīng)是一個氣體分子數(shù)不變的反應(yīng)。a項，由于是恒容絕熱容器，反應(yīng)一定伴有熱量變化，故若反應(yīng)未達(dá)平衡，氣體分子數(shù)不變，溫度一定變化，容器中壓強(qiáng)一定會變，則壓強(qiáng)不變反應(yīng)到達(dá)平衡，正確；b項，容器內(nèi)溫度不變，說明反應(yīng)達(dá)到平衡，正確；c項，反應(yīng)前后氣體總質(zhì)量不變，氣體分子數(shù)不變，故氣體的平均相對分子質(zhì)量一定不變，錯誤；d項，co的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不變，說明反應(yīng)一定到達(dá)平衡狀態(tài)，正確。(2)根據(jù)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代入平衡常數(shù)表達(dá)式可得k64；若再加入各物質(zhì)1 mol，則qc<64