1、1第 30 题 基本概念、基本理论的综合应用12016 年 10 月 11 日，神舟十一号飞船搭乘 CZ2F 火箭成功发射。在重达 495 吨的起飞重量中，95%的都是化学推进剂。(1)降冰片烯 (C7H10)是一种重要的高密度液体燃料化学推进剂。已知：燃料密度/gcm3体积热值/JL1降冰片烯 1.0 4.2107写出表示降冰片烯标准燃烧热的热化学方程式：_。(2)CH3OH 和液氧是常用的液体火箭推进剂。已知：CO 2(g)3H 2(g)CH3OH(g)H 2O(l) H12H2(g)O 2(l)=2H2O(l) H2CH3OH(g)=CH3OH(l) H32CH3OH(l)3O 2(l)
2、=2CO2(g)4H 2O(l) H4则 H4_(用 H1、 H2、 H3来表示)。某温度下，发生反应 CO2(g)3H 2(g)CH3OH(g)H 2O(g)。在体积为 2 L 的密闭容器中加入 1 mol CH3OH 和 1 mol H2O，第 4 min 达到平衡，容器内 c(CO2)随时间的变化情况如图 1所示，求此反应在该温度下的平衡常数_。保持其他条件不变，在第 5 min 时向体系中再充入 0.2 mol CO2和 0.4 mol H2，第 8 min 重新达到平衡，此时 c(H2) c(CH3OH)。请在图中画出 59 min 的 c(CO2)变化曲线示意图。(3)NH4NO3
3、也是一种重要的固体推进剂，可通过电解 NO 制备 NH4NO3，其工作原理如图 2 所示，A 电极的名称为_极，请写出在 B 电极上发生的电极反应式：_。2答案 (1) C 7H10(l) O2(g)=7CO2(g)5H 2O(l) H3 948 kJmol 1192(2)3 H22 H12 H3 59.26(3)阴 NO3e 2H 2O=NO 4H 3解析 (1)C 7H10的摩尔质量为 94 gmol1 ，故燃烧 1 mol 降冰片烯标准燃烧热为 H(4.2 107 JL1 94 gmol1 1000 gL1 )3 948 kJmol1 ，故热化学方程式为 C7H10(l) O2(g)19
4、2=7CO2(g)5H 2O(l) H3 948 kJmol 1 。(2)已知：、CO 2(g)3H 2(g)CH3OH(g)H 2O(l) H1、2H 2(g)O 2(l)=2H2O(l) H2、CH 3OH(g)=CH3OH(l) H3根据盖斯定律可知 322即得到 2CH3OH(l)3O 2(l)=2CO2(g)4H 2O(l)的 H43 H22 H12 H3。 CO 2(g)3H 2(g)CH3OH(g)H 2O(g)起始浓度/molL 1 0 0 0.5 0.53变化浓度/molL 1 0.1 0.3 0.1 0.1平衡浓度/molL 1 0.1 0.3 0.4 0.4所以 K 59
5、.26；反应物浓度增大，使平衡不断向正反应方向进行，因此图像0.40.40.10.33为。(3)由图可知，A 极上 NO 生成 NH ，发生还原反应，为电解池阴极；B 极上 NO 生成 NO ， 4 3发生氧化反应，故电极反应方程式为：NO3e 2H 2O=NO 4H 。 32(2018余姚中学高三选考模拟)氢气是一种理想的绿色能源。利用生物质发酵得到的乙醇制取氢气，具有良好的应用前景。乙醇水蒸气重整制氢的部分反应过程如下图所示：已知：反应和反应的平衡常数随温度变化曲线如下图所示。(1)试说明反应能否发生自发反应：_。反应、达平衡后，若在恒温恒压条件下，向体系中充入 N2，CO 的体积分数会_
6、(填“上升” “不变”或“下降”)。(2)反应，在进气比 n(CO) n(H2O)不同时，测得相应的 CO 的平衡转化率见图 1：4(各点对应的反应温度可能相同，也可能不同)图中 D、E 两点对应的反应温度分别为 TD和 TE。判断： TD_TE(填“”)。经分析计算，A、E 和 G 三点对应的反应温度相同，理由是_。在图 2 中，画出 D 点所对应温度下 CO 平衡转化率随进气比 n(CO) n(H2O)变化的曲线。以熔融 Na2CO3为电解质的乙醇燃料电池具有广泛的应用，写出其负极的电极反应方程式：_。答案 (1)反应CH 3CH2OH(g)H 2O(g)=2CO(g)4H 2(g) ，
7、S0，根据化学平衡常数与温度的关系可知 H0 ，高温下可自发进行 上升(2)0，根据化学平衡常数与温度的关系可知 H0 ，高温下可自发进行。在恒温恒压条件下，向体系中充入 N2相当于增大了容器的体积，有利于反应正向移动，反应平衡不移动，CO 的体积分数会增大。(2)已知 CO(g)H 2O(g)CO2(g)H 2(g) H0，反应为放热反应，升温平衡逆向移动，CO 转化率减小，图中 D、E 两点对应的反应温度分别为 TD和 TE。D 点 CO 转化率大于 E 点 CO 转化率，说明 TD(4)解析 另取 2.22 g 化合物 W 的粉末溶于适量稀硫酸，向反应后的溶液中加入含有 3.20 g N
8、aOH 的溶液，恰好完全反应。过滤，将洗涤后的沉淀充分灼烧，得到红棕色粉末 1.60 g，这说明氧化铁是 1.60 g，物质的量是 0.01 mol；将所得滤液在一定条件下蒸发灼烧可得到一种纯净的不含结晶水的盐 7.10 g，由于加入氢氧化钠，这说明滤液中含有钠元素，因此7.10 g 物质是硫酸钠，物质的量是 7.10 g142 gmol1 0.05 mol。加入的氢氧化钠是3.20 g40 gmol1 0.08 mol，因此原化合物中含有钠元素，其物质的量是 0.05 mol20.08 mol0.02 mol。氧元素的物质的量是0.04 mol。2.22 g 0.02 mol23 gmol
9、1 0.02 mol56 gmol 116 gmol 1(1)根据以上分析可知另一未知元素为 Na。(2)该化合物 W 中 Na、O、Fe 的原子个数之比为 0.020.040.02121，其化学式为 NaFeO2。该化合物 W 与适量稀硫酸反应的化学方程式为2NaFeO24H 2SO4=Na2SO4Fe 2(SO4)34H 2O。(3)根据方程式可知生成物 CO 和 CO2的物质的量相等，则 250 时二者的浓度均是 3.410 3 molL 12 1.710 3 molL 1， 所 以 该 温 度 下 的 平 衡 常 数 K c(CO)c(CO2) 2.8910 6； 根据表中数据可知升高
10、温度浓度增大，说明升高温度平衡向正反应方向移动，因此正反应是吸热反应，则 H0。(4)350 以后二氧化碳的体积分数升高，这说明 CO 开始与 CoO 发生反应生成 Co 和二氧化8碳，所以 CO 的体积分数降低。4(2017诸暨市牌头中学高二下学期期中)冶金工业、硝酸工业的废气废液中含氮化合物污染严重，必须处理达标后才能排放。.用活性炭处理工厂尾气中的氮氧化物。(1)已知：4NH 3(g)5O 2(g)=4NO(g)6H 2O(l) H1 a kJmol14NH 3(g)3O 2(g)=2N2(g)6H 2O(l) H2 b kJmol1C(s)O 2(g)=CO2(g) H3 c kJmo
11、l1则反应 C(s)2NO(g) N2(g)CO 2(g)的 H_。(2)在容积不变的密闭容器中，一定量的 NO 与足量的 C 发生反应：C(s)2NO(g) N2(g)CO 2(g) H Q kJmol1 ，平衡时 c(NO)与温度 T 的关系如图 1 所示，下列说法正确的是_(填字母)。A其他条件不变，改变活性炭的用量，平衡一定不移动B Q0，所以 T1、 T2、 T3对应的平衡常数： K1 K2 K3C温度为 T2时，若反应体系处于状态 D，则此时 v(正) v(逆)D若状态 B、C、D 体系的压强分别为 p(B)、 p(C)、 p(D)，则 p(D) p(C) p(B)(3)已知某温度
12、时，反应 C(s)2NO(g) N2(g)CO 2(g)的平衡常数 K ，在该温度下的 2 916L 密闭容器中投入足量的活性炭和 2.0 mol NO 发生反应， t1时刻达到平衡，请在图 2 中画出反应过程中 c(NO)随时间 t 的变化曲线。.用纳米铁粉或电解法处理废水中的硝酸盐。(4)纳米铁粉处理污水中 NO 的离子方程式为： 34FeNO 10H =4Fe2 NH 3H 2O。 3 4实验证实，pH 偏低将会导致 NO 的去除率下降，其原因是_ 3_。相同条件下，纳米铁粉去除不同水样中 NO 的速率有较大差异(见下图)，产生该差异的可 3能原因是_9_。(5)电解法处理水中硝酸盐的原
13、理是：以金属 Pt 作电极，用质子交换膜把溶液分为阴阳两极区，阴极区为含硝酸盐的工业废水，接通直流电源进行电解，产物为 N2。请写出阴极的电极反应式：_。答案 (1)( c) kJmol1 (2)Cb a210(3)(4)纳米铁粉与 H 反应生成 H2，导致 NO 的去除率下降 Cu 或 Cu2 对纳米铁粉去除 NO 3的反应有催化作用(或形成 FeCu 原电池增大纳米铁粉去除 NO 的反应速率) (5) 3 32NO 10e 12H =N26H 2O 3解析 .(1)应用盖斯定律，将 得：C(s)2NO(g) N2(g)CO 2(g) 12 12 H( c) kJmol1 。b a2(2)将
14、 C 全部从平衡体系中移走，平衡逆向移动，A 项错误；根据图像，升高温度 c(NO)增大，平衡逆向移动，化学平衡常数减小，逆反应为吸热反应， Q0 且 K1 K2 K3，B 项错误；状态 D 的 c(NO)大于 T2平衡时 c(NO)，则状态 D 反应正向进行，此时 v(正) v(逆)，C 项正确；该反应为气体分子数不变的反应，气体分子物质的量始终不变，在容积不变的密闭容器中体系的压强取决于温度，温度越高压强越大，则 p(C) p(B) p(D)，D 项错误。(3)用三段式，设从起始到平衡转化 c(NO)为 x molL1C(s) 2NO(g) N2(g)CO 2(g)c起始/molL 1 1
15、.0 0 0c转化/molL 1 x x2 x2c平衡/molL 1 1.0 x x2 x2化 学 平 衡 常 数 K ， 解 得 x 0.6， 作 图 时 ,起 始 c(NO)为 1.0 c(N2)c(CO2)c2(NO) x2 x2(1.0 x)2 916molL1 ，随 着 时 间 推 移 c(NO)减 小 ， t1达 到 平 衡 时 c(NO)为 1.0 molL 1 0.6 molL1 0.4 molL 1 ， t1后 c(NO)保持 0.4 molL1 。.(4)pH 偏低，溶液酸性较强，纳米铁粉与 H 反应生成 H2，导致 NO 的去除率下降。根 3据图像，含 Cu2 的水样中 NO 的去除速率更快，产生差异的原因是：Cu(Fe 与 Cu2 反应生 3成 Cu，反应的方程式为 FeCu 2 =Fe2 Cu)或 Cu2 对纳米铁粉去除 NO 的反应有催化 3作用(或形成 FeCu 原电池增大纳米铁粉去除 NO 的反应速率)。 311(5)根据题意，阴极 NO 得电子被还原成 N2,2 mol NO 得到 10 mol 电子生成 1 mol N2， 3 3阴极的电极反应式为 2NO 10e 12H =N26H 2O。 3
