第28題化學(xué)反應(yīng)原理綜合題

1、第28題化學(xué)反應(yīng)原理綜合題題組一化學(xué)反應(yīng)中的能量變化與化學(xué)平衡的綜合1 .(15分)碳熱還原法廣泛用于合金及材料的制備?；叵铝袉栴}：一種制備氮氧化鋁 的反應(yīng)原理為23A12O3+15C+5N2 2A123O27N5+15CO,產(chǎn)物Al 23O27N5中氮的化合價為 ，該反應(yīng)中每生成1 mol AI23O27N5,轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為 O(2)真空碳熱冶鋁法包含很多反應(yīng)，其中的三個反應(yīng)如下：Al 2O3(s)+3C(s) Al 2OC(s)+2CO(g) A Hi2Al 2OC(s)+3C(s)Al 4c3(s)+2CO(g) A H22Al 2O3(s)+9C(s)Al 4c3(s)+6CO(g)

2、A H3 A H3=(用 A Hi、AH2表示)。Al 4c3可與足量鹽酸反應(yīng)制備一種最簡單的燒。該反應(yīng)的化學(xué)方程式 為 o下列是碳熱還原法制鈕合金的三個反應(yīng),CO與CO2平衡分壓比的自然對數(shù)值 (lnK=2.303lgK)與溫度的關(guān)系如圖所示(已知Kp是用平衡分壓代替濃度計算所得的平衡常數(shù)， 分壓二總壓X氣體的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))0I .Mn3c(s)+4CO2(g)i 3MnO(s)+5CO(g) Kp( I )H .Mn(s)+CO2(g):MnO(s)+CO(g) Kp(H)m.Mn3c(s)+CO2(g) - 3Mn(s)+2CO(g) Kp(m)AH>0的反應(yīng)是(填"I”

3、 ”或"田”)1 200 K時，在一體積為2 L的包容密閉容器中有17.7 g Mn3c(s)和0.4 mol cO2,只發(fā)生反應(yīng)iI ,5 min后達到平衡，此時CO的濃度為0.125 mol/L,則05 min內(nèi)v(CO2)=。在一體積可變的密閉容器中加入一定量的Mn(s)并充入一定量的CO2(g),只發(fā)生反應(yīng)H，下列能說明反應(yīng)II達到平衡的是 (填字母)。A.容器的體積不再改變B.固體的質(zhì)量不再改變C.氣體的總質(zhì)量不再改變2.(15分)納米級CU2O由于具有優(yōu)良的催化性能而受到關(guān)注，下表為制取CU2O的兩種方法：方法a用炭粉在高溫條件下還原CuO方法b電解法，反應(yīng)為2Cu+H2

4、O Cu2O+H2 T(1)已知：2Cu(s)+O2(g) -CU2O(s) A Hi=-169 kJ - mol1C(s)+-O2(g)CO(g) AH2=-110.5 kJ - molCu(s)O2(g)CuO(s) A H3=-157 kJ - mol-1則方法a中反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是(2)方法b是用肥燃料電池為電源，通過離子交換膜電解法控制電解液中 OH-的濃度來制備納 米CU2O,裝置如圖所示：離于交控段也糙上述裝置中B電極應(yīng)連 電極(填“C”或"D”)。該離子交換膜為 離子交換膜(填“陰”或“陽”)，該電解池的陽極反應(yīng)式為 _。原電池中負極反應(yīng)式為 _。在相同體積的包容密

5、閉容器中，用以上方法制得的兩種 CU2O分別進行催化分解水的實驗:2H2O(g)5。2H2(g)+O2(g) AH>0o水蒸氣的濃度隨時間t的變化如下表所示4p溫度/c01020304050c/mol L-1t/minT10.0500.049 20.048 60.048 20.048 00.048 0T10.0500.048 80.048 40.048 00.048 00.048 0T20.100.0960.0930.0900.0900.090催化劑的催化效率：實驗實驗(填“>”或“<”) 實驗、的化學(xué)平衡常數(shù) Ki、K2、K3的大小關(guān)系為題組二化學(xué)平衡與電解質(zhì)溶液的綜合題1

6、 .(15分)用沉淀滴定法快速測定NaI等碘化物溶液中c(I-),實驗過程包括準(zhǔn)備標(biāo)準(zhǔn)溶液和滴定 待測溶液。I .準(zhǔn)備標(biāo)準(zhǔn)溶液a.準(zhǔn)確稱取AgNO3基準(zhǔn)物4.246 8 g(0.025 0 mol)后,配制成250 mL標(biāo)準(zhǔn)溶液，放在棕色試劑瓶 中避光保存，備用。b.配制并標(biāo)定100 mL 0.100 0 mol - L-1 NH4SCN標(biāo)準(zhǔn)容液，備用。n .滴定的主要步驟a.取待測NaI溶液25.00 mL于錐形瓶中。b.加入25.00 mL 0.100 0 mol L-1 AgNO3溶液(過量)，使完全轉(zhuǎn)化為AgI沉淀。c.加入NH4Fe(SO)2溶液作指示劑。d.用0.100 0 mol

7、 L-1 NH4SCN溶液滴定過量的Ag+,使其恰好完全轉(zhuǎn)化為AgSCN沉淀后，體 系出現(xiàn)淡紅色，停止滴定。e重復(fù)上述操作兩次。三次測定數(shù)據(jù)如下表：9實驗序號123消耗NH4SCN標(biāo)準(zhǔn)溶液10.24 10.02體積/mL9.98f.數(shù)據(jù)處理?；卮鹣铝袉栴}：(1)將稱得的AgNO3配制成標(biāo)準(zhǔn)溶液，所使用的儀器除燒杯和玻璃棒外還有 _。AgNO3標(biāo)準(zhǔn)溶液放在棕色試劑瓶中避光保存的原因滴定應(yīng)在 pH<0.5 的條件下進行，其原因(4)b和c兩步操作是否可以顛倒，說明理由 (5)所消耗的NH4SCN標(biāo)準(zhǔn)溶液平均體積為 mL,測得c(I-)=mol L。(6)在滴定管中裝入 NH4SCN標(biāo)準(zhǔn)溶液的

8、前一步，應(yīng)進行的操作為 O判斷下列操作對c(I-)測定結(jié)果的影響(填“偏高” “偏低”或“無影響”)。若在配制AgNO3標(biāo)準(zhǔn)溶液時，燒杯中的溶液有少量濺出，則測定結(jié)果。若在滴定終點讀取滴定管刻度時，俯視標(biāo)準(zhǔn)液液面，則測定結(jié)果。2 .(15分)以氧化鋁為原料，通過碳熱還原法可合成氮化鋁(AlN);通過電解法可制取鋁。電解鋁 時陽極產(chǎn)生的CO2可通過二氧化碳甲烷化等再利用。請回答：(1)已知: 2Al 2O3(s)4Al(g)+3O 2(g)A Hi=+3 351 kJ/mol2c(s)+6(g) 2CO(g)A H2=-221 kJ/mol 2Al(g)+N 2(g) 2AlN(s) A H3=

9、a kJ/mol Al 2O3(s)+3C(s)+N2(g) 2AlN(s)+3CO(g)A H4=+1 026 kJ/mol反應(yīng)的a=，反應(yīng)自發(fā)進行的條件是 (填“高溫”“低溫”或“任 意溫度”)。在常壓、Ru/TiO2催化下,CO2和H2混合氣體（體積比1 ： 4,總物質(zhì)的量x mol）進行反應(yīng)，測得CO2轉(zhuǎn)化率、CH4和CO選擇性隨溫度變化情況分別如圖 1和圖2所示（選擇性:轉(zhuǎn)化的CO2中生成CH4或CO的百分比）反應(yīng)1 :CO2（g）+4H2（g）5 CH4（g）+2H2O（g） A H5 反應(yīng) H :CO2（g）+H2（g）i CO（g）+H2O（g） A H62 OU 230300

10、 351） 400 150500坦俄E圖1圖2下列說法正確的是。A. A H5小于零B.溫度可影響產(chǎn)物的選擇性C.CO2平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度升高先增大后減少D.其他條件不變，將CO2和H2的初始體積比改變?yōu)? : 3,可提高CO2平衡轉(zhuǎn)化率350 C時，反應(yīng)I在力時刻達到平衡，平衡時容器體積為y L,該溫度下反應(yīng)I的平衡常數(shù)為 （用x、y表示）。（3）CO2溶于水形成 H2CO3。已知常溫下 H2CO3的電離平衡常數(shù) Ki=4.4X 10-7,K2=4.7X 10-11,NH3 H2O的電離平衡常數(shù)Kb=1.75X 10-5。常溫下，用氨水吸收CO2可得到NH4HCO3 溶液,NH4HCO3溶液顯

11、（填“酸性”“中性”或“堿性”）;請計算反應(yīng)N +HC -+H2O1 NH3 - H2O+H2CO3 的平衡常數(shù) K=。據(jù)文獻報道，二氧化碳可以在酸性水溶液中用情性電極電解得到乙烯，其原理如圖所示b電極上的電極反應(yīng)式為_,該裝置中使用的是 （“陰”或“陽”）離子交換膜。答案全解全析題組一化學(xué)反應(yīng)中的能量變化與化學(xué)平衡的綜合1 .答案 -3 9.03X 1024(或 15Na)(2) 2 AH1+AH2 Al 4c3+12HC14A1C1 3+3CH4 T(3)加 0.02 mol L-1 min-1 BC解析 (1)反應(yīng)23ALO3+15C+5N2 2Al23O27N5+15CO中產(chǎn)物Al23

12、O27N5中氮的化合價為-3,該反應(yīng)中每生成1 mol Al23O27N5,轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為5X3Na=15Na。(2)已知I .A12O3(s)+3C(s)Al2OC(s)+2CO(g) AHiH .2A12OC(s)+3C(s) Al4C3(s)+2CO(g) A H2m .2A12O3(s)+9C(s) Al4C3(s)+6CO(g) A H3根據(jù)蓋斯定律，由 I X 2+II得反應(yīng)田：2Al2O3(s)+9C(s)-I Al4C3(s)+6CO(g)A H3=2AH1 + A H2;Al4C3可與足量鹽酸反應(yīng)制備一種最簡單的姓(CH4),根據(jù)質(zhì)量守恒定律可得反應(yīng) 的化學(xué)方程式為 Al4C

13、3+12HCl4AlCl3+3CH4? o (3)由圖中信息可知，反應(yīng)田升高溫度,lnK增大，則K增大，平衡正向移動，正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，A H>0;05 min內(nèi)v(CO2)="(CO)=-x=0.02 mol L-1 min-1;反應(yīng) H .Mn(s)+CO2(g)= MnO(s)+CO(g)為氣體體積不變的放熱反應(yīng)，根據(jù)“變量不變達平衡”進行判斷。反應(yīng)為氣體體積不變的反 應(yīng)，反應(yīng)過程容器的體積不是變量，不能作為平衡狀態(tài)的判斷依據(jù)，選項A不符合題意；反應(yīng)是 一個固體質(zhì)量增大的反應(yīng)，固體的質(zhì)量為變量，當(dāng)固體的質(zhì)量不再改變說明達到平衡狀態(tài)，選項B符合題意;反應(yīng)是一個氣體質(zhì)量減小的

14、反應(yīng)，氣體的總質(zhì)量為變量，當(dāng)氣體的總質(zhì)量不再 改變說明達到平衡狀態(tài)，選項C符合題意。2 .答案 (1)2CuO(s)+C(s)Cu2O(s)+CO(g) A H=+34.5 kJ mol-1(2 分)(2)D(2 分)陰(2 分)2Cu-2e-+2OH- Cu2O+H2O(3 分) N2H4-4e-+4OH-N2T+4H2。(2 分)<(2分) Ki=K2<K3(2 分)解析 (1)據(jù)蓋斯定律可知反應(yīng)2CuO(s)+C(s)Cu2O(s)+CO(g)的 A H= A H1+A H2-2 A-1H3=+34.5 kJ - mol 。(2)在燃料電池中，通入燃料的一極為負極，所以C為負

15、極,D為正極;用電解法制備納米Cu2O 時,Cu電極應(yīng)為陽極，與電池正極相連，故B電極應(yīng)連D電極。電解池中，A極反應(yīng)式為 2H2O+2e-H2 T +2OH-,B極反應(yīng)式為 Cu+2OH-2e-CU2O+H2OA極產(chǎn)生OH-,B極消耗OH-,故離子交換膜為陰離子交換膜。原電池負極上N2H4失電子被氧化為N2,電極反應(yīng)式為N2H4+4OH-4e-N2 T +4H2O。(3)根據(jù)表格數(shù)據(jù)知反應(yīng)速率：實驗實驗,故催化劑的催化效率：實驗實驗。水的分解為吸熱反應(yīng)，升高溫度,平衡正向移動，H2O的平衡轉(zhuǎn)化率增大，故丁2。對于吸熱 反應(yīng)，升高溫度，平衡常數(shù)增大，故K1=K2K3。題組二化學(xué)平衡與電解質(zhì)溶液的

16、綜合題1.答案(1)250 mL(棕色)容量瓶、膠頭滴管避免AgNO3見光分解(3)防止因Fe3+的水解而影響滴定終點的判斷(或抑制Fe3+的水解)否(或不能)若顛倒,Fe3+與反應(yīng)，指示劑耗盡，無法判斷滴定終點(5)10.00 0.060 0(6)用NH4SCN標(biāo)準(zhǔn)溶液進行潤洗(7)偏局偏局解析本題考查化學(xué)實驗基本操作、實驗數(shù)據(jù)的處理和誤差分析等。(1)配制250 mL AgNO3標(biāo)準(zhǔn)溶液要用250 mL容量瓶、膠頭滴管、燒杯和玻璃棒。(2)AgNO3見光易分解，因此AgNO3標(biāo)準(zhǔn)溶液要放在棕色試劑瓶中避光保存。(3)本實驗用NH4Fe(SO4)2溶液作指示劑，F(xiàn)e3+水解會影響滴定終點的判

17、斷，為了抑制Fe3+的水 解，滴定應(yīng)在pH0.5的條件下進行。(4)若操作顛倒，指示劑中含有的Fe3+會與待測液中的反應(yīng)，使指示劑耗盡，無法指示滴定終 點。(5)觀察三次實驗數(shù)據(jù)知，第1次數(shù)據(jù)與后兩次實驗數(shù)據(jù)相差較大，應(yīng)舍去;第2次和第3次實 驗數(shù)據(jù)求平均值得消耗NH4SCN標(biāo)準(zhǔn)溶液平土體積為 10.00 mL;由Ag+I-AgI J、Ag+SCN- AgSCN ；知,c(I-)=: :-=0.060 0 mol - L-1。(6)滴定管裝入溶液之前必須用待裝溶液潤洗，故在滴定管中裝入 NH4SCN標(biāo)準(zhǔn)溶液的前一 步為用NH4SCN標(biāo)準(zhǔn)溶液潤洗滴定管。(7)配制AgNO3標(biāo)準(zhǔn)溶液時燒杯中的溶液

18、濺出，則配制的AgNO3標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度偏小，滴定時消耗NH4SCN溶液偏少，測定的c(I-)偏高；滴定終點時俯視讀數(shù)，由于滴定管刻度“上小下大”，故讀數(shù)偏小，代入計算式的NH4SCN 標(biāo)準(zhǔn)溶液體積偏小，測定的c(I-)偏高。2.答案 (1)-318高溫 (2)AB 堿性 1.3X 10-3(4)2CO2+12H+12e-C2H4+4H2O 陽解析 (1)已知 2Al2O3(s)4Al(g)+3O2(g)A Hi=+3 351 kJ/mol,2c(s)+O2(g)2CO(g) A H2=-221 kJ/mol, 2Al(g)+N 2(g) 2AlN(s) A H3=a kJ/mol, Al 2O3(s)+3C(s)+N2(g)2AlN(s)+3CO(g)A H4=+1 026 kJ/mol,根據(jù)蓋斯定律，+ X3+X 2=2X，解得AH3=-318 kJ/mol;若AG=AH-T AS<0,則反應(yīng)能自發(fā)進行，反應(yīng)的A H>0, A S>0,因此該反應(yīng)能自發(fā)進行的條件為高溫。(2)根據(jù)圖1可知,CO2的轉(zhuǎn)化率先增大 是因為反應(yīng)正向進行，到一定溫度時達到平衡，升高溫度CO2的轉(zhuǎn)化率減小，說明正反應(yīng)為放 熱反應(yīng)，A H5小于零，故A正確;由圖2可知，隨溫度升高甲烷的選擇性降低，CO的選擇性增加， 因此溫度可影