高考化學一輪課時達標習題 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。其總反應的化學方程式為_co2co2_。(2)co2經過催化加氫合成低碳烯烴。其合成乙烯的反應為2co2(g)6h2(g)ch2=ch2(g)4h2o(g)h幾種物質的能量(在標準狀況下，規(guī)定單質的能量為0，測得其他物質生成時所放出或吸收的熱量)如表所示：物質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，co2的轉化率與溫度、投料比x的關系如圖所示。x1_>_x2(填“>”“<”或“”，下同)，平衡常數ka_>_kb。若b點的投料比為3，且從反應開始到b點需要10 min，則v(h2)_0.225 mol·(l·min)1_。(4)以稀硫酸為電解質溶液，利用太陽能將co2轉化為低碳烯烴，工作原理如圖：b電極的名稱是_正極_。產生丙烯的電極反應式為_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的轉化率越低、co2的轉化率越高，所以x1>x2；由(2)可知，正反應為放熱反應，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)生還原反應生成乙烯、丙烯等，所以該電極是電解池的陰極，與電源的負極相連，即a極是負極，b極是正極；丙烯是由co2在酸性條件下得電子發(fā)生還原反應得到的。2氮的氧化物(如no2、n2o4、n2o5等)應用很廣，在一定條件下可以相

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

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

7、反應達到平衡狀態(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)根據圖示，陽極上n2o4失電子發(fā)生氧化反應，轉化為n2o5。由××可得目標反應，根據蓋斯定律，hh1h2h3h4。(2)起始時c(n2o5)1 mol/l，第2 min時c(n2o5)0.5 mol/l，根據化學方程式可知，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，v(o2)v(n2o5)×0.09 mol·l1

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

9、據圖示，b點與d點，v(no2)2v(n2o4)，反應達到平衡。3消除氮氧化物污染對優(yōu)化空氣質量至關重要。(1)用ch4催化還原nox消除氮氧化物污染發(fā)生的反應有：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)，生成氣體e和f。當溫度分別為t1

10、和t2 時，測得反應達到平衡時各物質的物質的量如表所示：物質n/molt/活性炭noef初始2.0300.10000t12.0000.0400.0300.030t22.0050.0500.0250.025請結合表中數據，寫出no與活性炭反應的化學方程式：_c2non2co2_。t1 時，上述反應的平衡常數的值為_0.562 5_。如果已知t2t1，則該反應正反應的h_<_0(填“”“”或“”)。在t1 下反應達到平衡后，下列措施不能增大no轉化率的是_bc_(填字母)。a降低溫度b增大壓強c增大c(no)d移去部分f(3)汽車尾氣處理中的反應有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時反應達到平衡，測得no的濃度為0.02 mol·l1，則反應開始至平衡時，no的平均反應速率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，要使反應向正反應方向進行，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y的名稱為_五氧化二氮_

12、，該電池正極的電極反應式為_o22n2o54e=4no_。解析 (1)根據蓋斯定律，將題給的兩個熱化學方程式相加得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)根據各物質的物質的量的變化量之比等于系數之比及質量守恒，可知發(fā)生的反應為c2non2co2。t1 達到平衡時，c(no)0.020 mol·l1，c(n2)c(co2)0.015 mol·l1，故平衡常數k0.562 5；根據題表中數據可知，溫度由t1 升高到t2 時，平衡逆向

13、移動，所以h<0。該反應為放熱反應，降低溫度平衡正向移動，no的轉化率增大；該反應為氣體分子數不變的反應，增大壓強平衡不移動，故no的轉化率不變；增大no濃度，no的轉化率不變；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k1 600，若使反應向正反應方向進行，則<1 600，解得a>0.01。(4)由題意和裝置圖可知，物質y為n2o5，正極發(fā)生還原反應，故通入o2的一極為正極，正極的電極反應式為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)按物質的量之比為2：1的關系充入容積為10 l的恒容絕熱密閉容器中，反應過程中co的物質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已達到平衡狀態(tài)的是_abd_(填字母)。a容器內壓強不再變化b容器中溫度不再變化c混合氣體的平均相對分子質量不再變化dco的質量分數不再變化(2)在t 時反應達到平衡狀態(tài)，該化學反應的平衡常數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，使用質量相同但表面積不同的催化劑時，達到平衡過程中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_。結合圖乙與圖丙分析，bc段發(fā)生的主要反應的化學方程式是_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的電極反應式：_hsoh2o2e=so3h_。解析 (1)根據方程式可知該反應是一個氣體分子數不變的反應。a項，由于是恒容絕熱容器，反應一定伴有熱量變化，故若反應未達平衡，氣體分子數不變，溫度一定變化，容器中壓強一定會變，則壓強不變反應到達平衡，正確；b項，容器內溫度不變，說明反應達到平衡，正確；c項，反應前后氣體總質量不變，氣體分子數不變，故氣體的平均相對分子質量一定不變，錯誤；d項，co的質量分數不變，說明反應一定到達平衡狀態(tài)，正確。(2)根據方程式：2co(g)so2(g)s(g)2co2(g) 0.1 0.0500 0.080.040.040.08 0.020.010.040.08代入平衡常數表達式可得k64；若再加入各物質1 mol，則qc<64