题型增分练——压轴题专练
压轴题一 基本概念、基本理论组合题
1．已知反应：CO(g)＋H2O(g) H2(g)＋CO2(g) ΔH＝
－41.2 kJ·mol－1，生成的CO2与H2以不同的体积比混合
时在合适条件下的反应可制得CH4。
(1)850 ℃时在一体积为10 L的恒容密闭容器中，通入一
定量的CO和H2O(g)，CO和H2O(g)浓度变化如右图所
示：下列说法正确的是____________(填序号)。
A．达到平衡时，反应体系最终会放出49.44 kJ热量
B．第4 min时，混合气体的平均相对分子质量不再变化，可判断已达到平衡
C．第6 min时，若升高温度，反应平衡常数会增大
D．第8 min时，若充入CO，会导致v正>v逆，平衡向正反应方向移动
(2)850 ℃时，若在容积为2 L的密闭容器中同时充入1.0 mol CO、3.0 mol H2O、1.0 mol CO2和x mol H2。若要使上述反应开始时向正反应方向进行，则x应满足的条件是__________________。
(3)如将H2与CO2以4∶1的体积比混合，在适当的条件下可制得CH4。已知：CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH1＝－890.3 kJ·mol－1
H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH2＝－285.8 kJ·mol－1
则CO2(g)与H2(g)反应生成CH4(g)与液态水的热化学方程式是_________________。
(4)熔融盐燃料电池是以熔融碳酸盐为电解质，以CH4为燃料，空气为氧化剂，稀土金属材料为电极。负极反应式为
_____________________________________________________________________，
正极反应式为________________________________________________________。
为了使该燃料电池长时间稳定运行，电池的电解质组成应保持稳定。为此电池工作时必须有部分A物质参加循环，则A物质的化学式是__________。实验过程中，若通入了标准状况下空气448 L(假设空气中O2体积分数为20%)，则熔融盐燃料电池消耗标准状况下CH4_____L。
2．Ⅰ.(1)完全中和100 mL pH＝3的醋酸溶液和1 L pH＝4的醋酸溶液，需要等物质的量浓度的NaOH溶液的体积分别为V1和V2，则V1____V2。(填“>”、“<”或“＝”)
(2)用0.100 0 mol·L－1 NaOH溶液滴定20.00 mL某未知浓度的醋酸溶液，滴定曲线如图。其中①点所示溶液中有c(CH3COO－)＝2c(CH3COOH)，③点所示溶液中存在：c(CH3COO－)＋c(CH3COOH)＝c(Na＋)。则CH3COOH的电离平衡常数Ka＝__________，醋酸的实际浓度为__________________(保留四位有效数字)
Ⅱ.研究NO2、SO2、CO等大气污染物气体的处理具有重要意义。
(3)已知：2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)
ΔH＝－Q1 kJ·mol－1
2NO(g)＋O2(g) 2NO2(g) ΔH＝－Q2 kJ·mol－1
则反应NO2(g)＋SO2(g) SO3(g)＋NO(g)
ΔH＝________________kJ·mol－1。
(4)一定条件下，将NO2与SO2以体积比1∶2置于密闭容器中发生上述反应，当平衡时NO2与NO体积比为1∶3，则平衡常数K＝__________。
(5)CO可用于合成甲醇，反应方程式为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所示，则该反应ΔH＝________0(填“>”或“<”)。实际生产条件下控制在250 ℃、1.3×104 kPa左右，选择此条件下的理由是________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________。
3．(1)草酸(H2C2O4)是一种二元弱酸，主要用作还原剂和漂白剂。40 ℃时混合一定体积的0.1 mol·L－1 H2C2O4溶液与一定体积0.01 mol·L－1酸性KMnO4溶液，填写表中空格。
温度
v(H2C2O4)
v(KMnO4)
KMnO4褪色时间
40 ℃
10 mL
10 mL
40 s
40 ℃
20 mL
20 mL
(2)氮元素的另一种气态氢化物肼可视为NH3分子中的一个氢原子被—NH2(氨基)取 代形成的。与肼分子具有相同电子数的分子有多种，其中具有可燃性的物质是
__________(化学式)。肼可用作火箭燃料，燃烧时发生的反应是
N2O4(l)＋2N2H4(l)===3N2(g)＋4H2O(g) ΔH1＝－1 038.7 kJ·mol－1，若该反应中有4 mol N—H键断裂，则生成的气体有______mol，其中转移电子数目______________。
(3)已知：C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)
ΔH1＝＋131.3 kJ·mol－1
C(s)＋2H2O(g)===CO2(g)＋2H2(g)
ΔH2＝＋90 kJ·mol－1
则一氧化碳与水蒸气反应生成二氧化碳和氢气的热化学方程式是_________________，
该反应的化学平衡常数K随温度的升高将________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(4)某温度下，将0.10 mol CH3COOH溶于水配成1 L溶液，实验测得已电离的醋酸分子占原有醋酸分子总数的1.3%，若水的电离忽略不计，醋酸电离对醋酸分子浓度的影响忽略不计，求得该温度下CH3COOH的电离平衡常数K＝1.7×10－5。向该溶液中再加入________mol CH3COONa可使溶液的pH约为4。(溶液体积变化忽略不计)
4．甲醇可作为燃料电池的原料。以CH4和H2O为原料，通过下列反应来制备甲醇。
Ⅰ：CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)
ΔH＝＋206.0 kJ·mol－1
Ⅱ：CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g)
ΔH＝－129.0 kJ·mol－1
(1)CH4(g)与H2O(g)反应生成CH3OH(g)和H2(g)的热化学方程式为_______________。
(2)将1.0 mol CH4和2.0 mol H2O(g)通入容积为100 L的反
应室中，在一定条件下发生反应Ⅰ，测得在一定的压强下
CH4的转化率与温度的关系如右图。
①假设100 ℃时达到平衡所需的时间为5 min，则用H2表
示该反应的平衡反应速率为____________________。
②100 ℃时反应Ⅰ的平衡常数为__________________。
(3)在压强为0.1 MPa、温度为300 ℃条件下，将a mol CO与3a mol H2的混合气体在催化剂作用下发生反应Ⅱ生成甲醇，平衡后将容器的容积压缩到原来的1/2，其他条件不变，对平衡体系产生的影响是________(填字母序号)。
A．c(H2)减小
B．正反应速率加快，逆反应速率减慢
C．CH3OH的物质的量增加
D．重新平衡c(H2)/c(CH3OH)减小
E．平衡常数K增大
(4)甲醇对水质会造成一定的污染，有一种电化学法可消除
这种污染，其原理是通电后，将Co2＋氧化成Co3＋，然后
以Co3＋作氧化剂把水中的甲醇氧化成CO2而净化。实验
室用上图装置模拟上述过程：
①写出阳极电极反应式_______________________________________________。
②写出除去甲醇的离子方程式_________________________________________。
③若右上图装置中的电源为甲醇—空气—KOH溶液的燃料电池，则电池负极的电极反应式：_____________________________________________________________
____________________，净化含1 mol甲醇的水燃料电池需消耗KOH________mol。
5．过氧化氢和臭氧都是常见的绿色氧化剂，在工业生产中有着重要的用途。
(1)据报道以硼氢化合物NaBH4(B的化合价为＋3价)和H2O2作原料的燃料电池，可用作通信卫星电源。负极材料采用Pt/C，正极材料采用MnO2，其工作原理如右图
所示。该电池放电时正极的电极反应式为
________________________________________________________________________
______________________________________________________________________；
以MnO2作正极材料，可能是因为_________________________________________。
(2)火箭发射常以液态肼(N2H4)为燃料，液态过氧化氢为助燃剂。已知：
N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g)
ΔH＝－534 kJ·mol－1
H2O2(l)===H2O(l)＋O2(g)
ΔH＝－98.64 kJ·mol－1
H2O(l)===H2O(g) ΔH＝＋44 kJ·mol－1
则反应N2H4(g)＋2H2O2(l)===N2(g)＋4H2O(g)的ΔH＝______________。
(3)O3可由臭氧发生器(原理如下图所示)电解稀硫酸制得。
①图中阴极为________(填“A”或“B”)。
②若C处通入O2，则A极的电极反应式为________________________________
____________________。
③若C处不通入O2，D、E处分别收集到15.68 L和6.72 L气体(标准状况下)，则E处收集的气体中O2和O3的体积之比为__________(忽略O3的分解)。
(4)新型O3氧化技术对燃煤烟气中的NOx和SO2脱除效果显著，锅炉烟气中的NOx 95%以上是以NO形式存在的，可发生反应NO(g)＋O3(g)NO2(g)＋O2(g)。在一定条件下，将NO和O3通入绝热恒容密闭容器中发生上述反应，正反应速率随时间变化的示意图如下图所示。由图可得出的正确说法是________。
a．反应在c点达到平衡状态
b．反应物浓度：b点小于c点
c．该反应为放热反应
d．Δt1＝Δt2时，NO的转化量：a～b段小于b～c段
答案
1．(1)AD (2)0≤x<3(或x<3)
(3)CO2(g)＋4H2(g)===CH4(g)＋2H2O(l) ΔH＝－252.9 kJ·mol－1
(4)CH4＋4CO－8e－===5CO2＋2H2O 2O2＋4CO2＋8e－===4CO CO2 44.8
2．(1)> (2)2×10－5 0.100 6 mol·L－1
(3)－(Q1－Q2)/2[或(Q2－Q1)/2]
(4)1.8 (5)< 该反应是放热反应，降低温度，有利于甲醇合成，在250 ℃、1.3×104 kPa下，CO的转化率已经很高，增加压强CO的转化率提高不大，而生产成本却会显著增加(或经济效益不好)
Ⅱ.(3)NO2(g) NO(g)＋O2(g)
ΔH＝＋ kJ·mol－1
SO2(g)＋O2(g) SO3(g)
ΔH＝－ kJ·mol－1
所以NO2(g)＋SO2(g) SO3(g)＋NO(g)
ΔH＝－ kJ·mol－1。
(4)一定条件下，体积之比等于物质的量之比，设NO2、SO2的物理的量分别为1 mol、2 mol。
NO2(g)＋SO2(g) SO3(g)＋NO(g)
起始(mol): 1 2 0 0
剩余(mol): 1－x 2－x x x
＝，x＝ mol，K＝＝＝1.8。
(5)在压强一定时，温度越高，CO的转化率越小，说明升温平衡左移，正反应为放热反应。选择温度与压强应从速率、平衡、设备等方面来考虑。
3．(1)40 s
(2)C2H6(或H2S或CH3OH等) 3.5 4NA
(3)CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g) ΔH＝－41.3 kJ·mol－1 减小
(4)1.7×10－2
4．(1)CH4(g)＋H2O(g)===CH3OH(g)＋H2(g) ΔH＝＋77.0 kJ·mol－1
(2)0.003 mol·L－1·min－1 2.25×10－4
(3)CD
(4)①Co2＋－e－===Co3＋
②6Co3＋＋CH3OH＋H2O===CO2↑＋6Co2＋＋6H＋
③CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O 2
5．(1)H2O2＋2e－===2OH－ 除了作电极材料，MnO2还对电极反应具有催化作用
(2)－643.28 kJ·mol－1
(3)①A ②O2＋4H＋＋4e－===2H2O ③2∶1
(4)cd
【点此下载】