2019届一轮复习人教版化学反应原理题的解题策略学案

2019届一轮复习人教版化学反应原理题的解题策略学案

第35讲　高考必考题突破讲座 ‎——化学反应原理题的解题策略 题型特点 考情分析 命题趋势 ‎　　化学反应原理题通常以元素化合物知识为载体，以工业生产为背景，综合考查化学反应速率、化学平衡及其影响因素、化学反应中的能量变化、原电池及电解池，电解质溶液等知识，有时还融合考查氧化还原反应、化学实验等，题目综合性强，化学信息多，设问角度灵活多变，侧重考查考生接受、整合信息的能力，应用化学知识解决实际问题的能力。‎ ‎2016，全国卷甲，27T ‎2016，全国卷乙，27T ‎2016，全国卷丙，27T ‎2016，浙江卷，28T ‎2016，江苏卷，16T 化学反应原理是高考“主考”和“必考”的内容，预测2019年高考会继续加大考查力度，特别是结合图像分析、平衡常数的计算以及平衡移动原理在溶液中的应用。‎ 分值：15～20分 根据考查知识点的覆盖情况，可将反应原理主观题型分为两种类型：一类是单一的反应原理考查，此类试题考查内容单一，注重试题深度；另一类是综合的反应原理考查，此类试题往往综合考查不同原理的知识点，注重试题的广度。综合原理考查是新课标高考试题的特点，理综试题的主观题型较少，要顾全知识的覆盖面，必然要走综合原理考查的路线，这应引起我们的重视。‎ 该类试题因综合程度大，考查点常是原理知识的重难点，因而试题难度不言而喻。解答该类试题应采用各个击破法，即认真审读题干，找出已知信息要点；细读问题，弄清考查点，联想所学相关知识，找到该类问题的通法通解(如热化学方程式的叠加法，平衡计算的三段法、等效法、极限法、守恒法、图示分析法等)，有时也可另辟蹊径，巧思妙解。若问题是并列式提问时，可以先依据你的强项，做自己认为简单的问题，这样可以使解答更高效一些。‎ ‎1．化学反应与能量：判断ΔH的正、负与吸热反应、放热反应的关系，运用盖斯定律进行反应热的计算，热化学方程式的书写等。‎ ‎2．化学反应速率：根据已知条件进行反应速率的计算，判断浓度、压强、温度、催化剂、固体表面积对反应速率的影响等。‎ ‎3．化学平衡：根据化学方程式写出化学平衡常数的表达式，计算平衡常数，判断影响平衡常数的因素，化学平衡状态的判断，判断浓度、压强、温度对化学平衡的影响等。‎ ‎4．电化学基础：原电池和电解池的电极名称的判断，电极反应式的书写，电子转移方向的判断等。‎ ‎5．水溶液中的离子平衡：盐类水解后溶液酸碱性的判断，盐类水解离子方程式的书写，粒子浓度大小的比较，沉淀溶解平衡的判断及应用等。‎ ‎[例1](2016·上海卷)随着科学技术的发展和环保要求的不断提高，CO2的捕集利用技术成为研究的重点。完成下列填空：‎ ‎(1)目前国际空间站处理CO2的一个重要方法是将CO2还原，所涉及的反应方程式为：‎ CO2(g)＋4H2(g)CH4(g)＋2H2O(g)‎ 已知H2的体积分数随温度的升高而增加。‎ 若温度从‎300 ℃‎升至‎400 ℃‎，重新达到平衡，判断下列表格中各物理量的变化。(填“增大”“减小”或“不变”)‎ v正 v逆 平衡常数K 转化率α ‎__增大__‎ ‎__增大__‎ ‎__减小__‎ ‎__减小__‎ ‎(2)相同温度时，上述反应在不同起始浓度下分别达到平衡，各物质的平衡浓度如下表：‎ 平衡Ⅰ 平衡Ⅱ ‎[CO2]/(mol·L－1)‎ a m ‎[H2]/(mol·L－1)‎ b n ‎[CH4]/(mol·L－1)‎ c x ‎[H2O]/(mol·L－1)‎ d y a、b、c、d与m、n、x、y之间的关系式为　＝　。‎ ‎(3)已知：H2CO3，Ki1＝4.3×10－7，Ki2＝5.6×10－11；‎ H‎2C2O4，Ki1＝5.9×10－2，Ki2＝6.4×10－5。‎ ‎0．1 mol/L Na2CO3溶液的pH__大于__0.1 mol/L Na‎2C2O4溶液的pH(选填“大于”“小于”或“等于”)。‎ 等浓度的草酸溶液和碳酸溶液中，氢离子浓度较大的是__草酸__。‎ 若将等浓度的草酸溶液和碳酸溶液等体积混合，溶液中各种离子浓度大小的顺序正确的是__AC__(填字母)。‎ A．[H＋]>[HC2O]>[HCO]>[CO]‎ B．[HCO]>[HC2O]>[C2O]>[CO]‎ C．[H＋]>[HC2O]>[C2O]>[CO]‎ D．[H2CO3]>[HCO]>[HC2O]>[CO]‎ ‎(4)人体血液中的碳酸和碳酸氢盐存在平衡：H＋＋HCO??H2CO3。当有少量酸性或碱性物质进入血液中时，血液的pH变化不大，用平衡移动原理解释上述现象。‎ ‎__当少量酸性物质进入血液中，平衡向右移动，使H＋浓度变化较小，血液中的pH基本不变；当少量碱性物质进入血液中，平衡向左移动使H＋浓度变化较小，血液的pH基本不变__。‎ 解析 (1)H2的体积分数随温度的升高而增加，这说明升高温度平衡向逆反应方向进行，即正反应是放热反应。升高温度正逆反应速率均增大，平衡向逆反应方向移动，平衡常数减小，反应物的转化率减小。(2)相同温度时平衡常数不变，则a、b、c、d与m、n、x、y之间的关系式为＝。(3)根据电离常数可知草酸的酸性强于碳酸，则碳酸钠的水解程度大于草酸钠，所以0.1 mol/L Na2CO3溶液的pH大于0.1 mol/L Na‎2C2O4溶液的pH。草酸的酸性强于碳酸，则等浓度草酸溶液和碳酸溶液中，氢离子浓度较大的是草酸。草酸的二级电离常数大于碳酸，所以草酸的电离程度大，因此溶液中：[H＋]>[HC2O]>[C2O]>[HCO]>[CO]。‎ ‎1．(2016·天津卷)氢能是发展中的新能源，它的利用包括氢的制备、储存和应用三个环节。回答下列问题：‎ ‎(1)与汽油相比，氢气作为燃料的优点是__污染小、可再生、来源广、资源丰富、燃烧热值高(任写其中两个)__(至少答出两点)。但是氢气直接燃烧的能量转换率远低于燃料电池，写出碱性氢氧燃料电池的负极反应式：__H2＋2OH－－2e－===2H2O__。‎ ‎(2)氢气可用于制备H2O2。已知：‎ H2(g)＋A(l)===B(l)　ΔH1‎ O2(g)＋B(l)===A(l)＋H2O2(l)　ΔH2‎ 其中A、B为有机物，两反应均为自发反应，则H2(g)＋O2(g)===H2O2(l)的ΔH__<__0(填“>”“<”或“＝”)。‎ ‎(3)在恒温恒容的密闭容器中，某储氢反应：MHx(s)＋yH2(g)??MHx＋2y(s)　ΔH<0达到化学平衡。下列有关叙述正确的是__ac__(填字母)。‎ a．容器内气体压强保持不变 b．吸收y mol H2只需1 mol MHx c．若降温，该反应的平衡常数增大 d．若向容器内通入少量氢气，则v(放氢)>v(吸氢)‎ ‎(4)利用太阳能直接分解水制氢，是最具吸引力的制氢途径，其能量转化形式为__光能转化为化学能__。‎ ‎(5)化工生产的副产氢也是氢气的来源。电解法制取有广泛用途的Na2FeO4，同时获得氢气：Fe＋2H2O＋2OH－FeO＋3H2↑，工作原理如图所示。装置通电后，铁电极附近生成紫红色FeO，镍电极有气泡产生。已知：Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被H2还原。‎ ‎①电解一段时间后，c(OH－)降低的区域在__阳极室__(填“阴极室”或“阳极室”)。‎ ‎②电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出，其原因为__防止Na2FeO4与H2反应使产率降低__。‎ 解析 (1)氢气的来源广且可再生，燃烧生成水，无污染，且单位质量的氢气燃烧放出的热量比汽油多。碱性氢氧燃料电池的负极发生氧化反应，在碱性条件下氢气放电生成H2O。(2)题中的两个反应都是熵减的反应，由于两个反应均能自发进行，所以两个反应都是放热反应，即ΔH1<0、ΔH2<0。根据盖斯定律，将题中两个热化学方程式叠加得H2(g)＋O2(g)===H2O2(l)　ΔH＝ΔH1＋ΔH2<0。(3)达到化学平衡时，气体的物质的量不变，所以容器内气体压强保持不变，a项正确；由于该反应是可逆反应，所以吸收y mol H2所需的MHx的物质的量大于1 mol，b项错误；该反应的平衡常数表达式为K＝，由于该反应是放热反应，降低温度，平衡向正反应方向移动，c(H2)减小，故K值增大，c项正确；向容器内通入少量氢气，平衡向正反应方向移动，v正>v逆，即v(吸氢)>v(放氢)，d项错误。(4)太阳能分解水制氢，是光能转化为化学能的过程。‎ 课时达标　第32讲(见课时达标P51)‎ ‎1．已知：①‎25 ℃‎时弱电解质的电离平衡常数：Ka(CH3COOH)＝1.8×10－5，Ka(HSCN)＝0.13；②‎25 ℃‎时，2.0×10－3 mol·L－1氢氟酸水溶液中，调节溶液的pH(忽略体积变化)，得到c(HF)、c(F－)与溶液pH的变化关系如图所示(两条线交点处的pH＝3.45)。‎ 请根据以上信息回答下列问题：‎ ‎(1)‎25 ℃‎时，将20 mL 0.10 mol·L－1 CH3COOH溶液和20 mL 0.10 mol·L－1 HSCN溶液分别与20 mL 0.10 mol·L－1 NaHCO3溶液混合，实验测得产生的气体体积(V)随时间(t)变化的示意图如图所示：‎ 反应初始阶段，两种溶液产生CO2气体的速率存在明显差异的原因是__HSCN的酸性比CH3COOH强，其溶液中c(H＋)较大，故HSCN溶液较NaHCO3溶液的反应速率快__，反应结束后所得两溶液中，c(CH3COO－)__<__c(SCN－)(填“>”“<”或“＝”)。‎ ‎(2)‎25 ℃‎时，HF电离平衡常数的数值Ka≈__10－3.45(或3.5×10－4)__，列式并说明得出该常数的理由：　Ka＝，当c(F－)＝c(HF)时，Ka＝c(H＋)，查图中的交点处为c(F－)＝c(HF)，故所对应的pH即为Ka的负对数，为3.45　。‎ 解析 (1)两种酸的电离程度不同导致溶液中起始反应时H＋的浓度不同，引起反应速率的不同。反应结束后，溶质为CH3COONa和NaSCN，因CH3COOH酸性弱于HSCN，故CH3COONa的水解程度大，c(CH3COO－)c(Mn2＋)>c(H＋)>c(OH－)__。‎ 解析 (1)“浸出”过程中MnO2与SO2发生氧化还原反应，离子方程式为MnO2＋SO2===SO＋Mn2＋。(2)第1步除杂中加入H2O2的目的是将溶液中的Fe2＋氧化为Fe3＋，以便于形成Fe(OH)3沉淀，过滤将沉淀除去。(3)第1步除杂时调整溶液的pH在5～6，可以使溶液中的Al3＋、Fe3＋分别形成Al(OH)3、Fe(OH)3沉淀，所以形成滤渣1的主要成分为Al(OH)3、Fe(OH)3；在调pH至5～6时，为了不引入新的杂质离子，所加的试剂应该可以与酸发生反应，可选择含有Ca2＋、Mg2＋的化合物CaO、MgO，a、b项正确。(4)第2步除杂，主要是将Ca2＋、Mg2＋转化为相应的氟化物沉淀除去，MnF2除去Mg2＋的离子反应方程式是MnF2＋Mg2＋??Mn2＋＋MgF2；该反应的平衡常数K＝＝＝＝7.2×107。(5)由已知②温度高于‎27 ℃‎时，MnSO4晶体的溶解度随温度的升高而逐渐降低，故采用“趁热过滤”操作可以减少MnSO4·H2O在水中的溶解，得到更多的产品。(6)MnSO4是强酸弱碱盐，Mn2＋发生水解反应：Mn2＋＋2H2O??Mn(OH)2＋2H＋，消耗水电离产生的OH－，破坏了水的电离平衡，最终达到平衡时，c(H＋)>c(OH－)。根据物料守恒可得c(SO)＝c(Mn2＋)＋c[Mn(OH)2]，所以c(SO)>c(Mn2＋)，Mn2＋水解使溶液显酸性，所以c(H＋)>c(OH－)。盐水解的程度是微弱的，溶液中主要以盐电离产生的离子形式存在，所以c(Mn2＋)>c(H＋)，故该溶液中所有离子的浓度由大到小的顺序为c(SO)>c(Mn2＋)>c(H＋)>c(OH－)。‎ ‎4．水是最常用的溶剂，许多化学反应都需要在水溶液中进行。请仔细分析并回答下列各题。‎ ‎(1)用0.1 mol/L NaOH溶液滴定体积均为20.00 mL、浓度均为0.1 mol/L的盐酸和醋酸溶液，得到如图所示的滴定曲线图如下：‎ ‎①用NaOH溶液滴定醋酸溶液通常所选择的指示剂为__酚酞__，符合其滴定曲线的是__Ⅰ__(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。‎ ‎②滴定前的上述三种溶液中，由水电离出的c(H＋)最大的是__CH3COOH__溶液(填化学式)。‎ ‎③图中V1和V2大小的比较：V1__<__V2(填“>”“<”或“＝”)。‎ ‎④曲线Ⅰ中M点对应的溶液中，各离子的浓度由大到小的顺序是__c(CH3COO－)>c(Na＋)>c(H＋)>c(OH－)__。‎ ‎(2)某同学为了研究难溶电解质的溶解平衡，设计了如下实验(相关数据测定温度及实验环境温度均为‎25 ℃‎)：‎ 操作步骤 现象 步骤1：向20 mL 0.05 mol/L AgNO3溶液中加入20 mL 0.05 mol/L KSCN溶液，充分反应后过滤 出现白色沉淀 步骤2：向滤液中加入少量2 mol/L Fe(NO3)3溶液 溶液变红色 步骤3：向步骤2所得溶液中，加入少量3 mol/L AgNO3溶液 现象a 步骤4：取步骤1所得少量滤渣加入到适量的3 mol/L KI溶液中 出现黄色沉淀 查阅资料：AgSCN是白色沉淀；Ksp(AgSCN)＝1.0×10－12；Ksp(AgI)＝8.5×10－17。‎ ‎①请结合化学用语和必要的文字解释步骤2现象出现的原因：__由于存在沉淀溶解平衡：AgSCN(s)??Ag＋(aq)＋SCN－(sq)，故溶液中仍有少量SCN－，Fe3＋与SCN－结合生成Fe(SCN)3，从而溶液显红色__。‎ ‎②该同学根据步骤3中现象a推知，加入的AgNO3与步骤2所得溶液发生了反应，则现象a为__出现白色沉淀(或溶液红色变浅)__(任写一点即可)。‎ ‎③写出步骤4中沉淀转化反应平衡常数的表达式：K＝　　。‎ 解析 (1)①用NaOH溶液滴定醋酸溶液，由于恰好完全反应时溶液显碱性，因此通常选择在碱性范围变色的指示剂酚酞；醋酸是弱酸，其电离产生的氢离子的浓度小于0.1 mol/L，即pH>1，由图中未加NaOH时的pH可知，图Ⅰ中酸的pH大于1，图Ⅱ中酸的pH＝1，说明曲线Ⅰ为NaOH溶液滴定醋酸溶液过程，曲线Ⅱ为NaOH溶液滴定盐酸溶液过程。②‎ ‎0.1 mol/L NaOH溶液、0.1 mol/L HCl都是强电解质，电离产生的氢氧根、氢离子的浓度等于电解质的浓度，而醋酸是弱酸，0.1 mol/L醋酸溶液中氢离子的浓度小于0.1 mol/L，氢离子或氢氧根离子的浓度越大，对水的电离平衡的抑制作用就越强，水的电离程度就越小，所以0.1 mol/L的醋酸对水的电离抑制程度较小，则由水电离出的c(H＋)最大。③醋酸和氢氧化钠恰好完全反应时，得到的醋酸钠溶液显碱性，要使得溶液显中性即pH＝7，需要醋酸稍过量，则需加入的NaOH的量比溶液中醋酸的量少；盐酸和氢氧化钠恰好完全反应时，两者的物质的量相同，得到的氯化钠溶液显中性，所以V1c(Na＋)>c(H＋)>c(OH－)。(2)①向20 mL 0.05 mol/L AgNO3溶液中加入20 mL 0.05mol/L KSCN溶液，充分反应，产生白色沉淀，发生反应：Ag＋(aq)＋SCN－(aq)??AgSCN(s)，该物质在溶液中存在沉淀溶解平衡：AgSCN(s) ??Ag＋(aq)＋SCN－(aq)，溶液中仍有少量的SCN－，向该溶液中加入Fe3＋，溶液中的SCN－与Fe3＋发生显色反应，使溶液变为红色。②向步骤2所得溶液中加入硝酸银，Ag＋和SCN－发生反应得到AgSCN白色沉淀，使Fe(SCN)3的溶解平衡正向移动，导致溶液红色变浅。③步骤1所得的滤渣中含AgSCN固体，将其加入到KI溶液中，由于溶解度：AgIc(N2H)>c(H＋)>c(OH－)‎ B．c(SO)>c([N2H5·H2O]＋)>c(H＋)>c(OH－)‎ C．‎2c(N2H)＋c([N2H5·H2O]＋)＝c(H＋)＋c(OH－)‎ D．c(N2H)>c(SO)>c(H＋)>c(OH－)‎ 解析 (1)依题意，碘化银难溶，结合CN－可生成更稳定的Ag(CN)，故离子方程式为AgI(s)＋2CN－(aq)??Ag(CN)(aq)＋I－(aq)；根据平衡常数定义：K＝＝Ksp(AgI)·K稳[Ag(CN)]＝1.5×107。(4)②硫酸肼溶液中，N2H水解使溶液呈酸性，而水解的程度很小，故c(SO)＞c(N2H)＞c(H＋)＞c([N2H5·H2O]＋)＞c(OH－)，根据电荷守恒可知：c(H＋)＋‎2c(N2H)＋c([N2H5·H2O]＋)＝‎2c(SO)＋c(OH－)。‎ ‎6．工业碳酸钠(纯度约为98%)中含有Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋、Cl－和SO等杂质，提纯工艺线路如图所示：‎ Ⅰ.碳酸钠的饱和溶液在不同温度下析出的溶质如图所示：‎ Ⅱ.有关物质的溶度积如表所示：‎ 物质 CaCO3‎ MgCO3‎ Ca(OH)2‎ Mg(OH)2‎ Fe(OH)3‎ Ksp ‎4.96×10－9‎ ‎6.82×10－6‎ ‎4.68×10－6‎ ‎5.61×10－12‎ ‎2.64×10－39‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)写出加入NaOH溶液时反应的离子方程式：__MgCO3＋2OH－===Mg(OH)2＋CO__。‎ 向含有Mg2＋、Fe3＋的溶液中滴加NaOH溶液，当两种沉淀共存且溶液的pH＝8时，c(Mg2＋)∶(Fe3＋)＝__2.125×1021__。‎ ‎(2)“母液”中除了含有Na＋、CO外，还含有__Cl－、SO__等离子。‎ ‎(3)有人从“绿色化学”角度设想将“母液”沿流程中虚线进行循环使用。‎ 请你分析在实际工业生产中是否可行？__不可行__(填“可行”或“不可行”)，并说明理由：__若将“母液”循环使用，则溶液中c(Cl－)和c(SO)增大，最后所得产物Na2CO3混有杂质__。‎ 解析 由溶度积表知，MgCO3的Ksp最大，在溶液中溶解的最多，其他物质与MgCO3相差的数量级较大，在溶液里可以忽略。(1)主要是MgCO3与NaOH反应生成Ksp更小的沉淀Mg(OH)2；pH＝8，c(OH－)＝10－6 mol·L－1，则Ksp＝c(Mg2＋)·c2(OH－)＝c(Mg2＋)×10－12＝5.61×10－12，得c(Mg2＋)＝5.61 mol·L－1；Ksp＝c(Fe3＋)·c3(OH－)＝c(Fe3＋)×10－18＝2.64×10－39，得c(Fe3＋)＝2.64×10－21 mol·L－1，所以c(Mg2＋)∶c(Fe3＋)＝5.61∶2.64×10－21＝2.125×1021。‎ 课时达标　第33讲(见课时达标P53)‎ ‎1．二氧化碳的回收利用是环保领域研究的热点课题。‎ ‎(1)在太阳能的作用下，以CO2为原料制取炭黑的流程如图所示。其总反应的化学方程式为__CO2C＋O2__。‎ ‎(2)CO2经过催化加氢合成低碳烯烃。其合成乙烯的反应为 ‎2CO2(g)＋6H2(g)??CH2===CH2(g)＋4H2O(g)　ΔH 几种物质的能量(在标准状况下，规定单质的能量为0，测得其他物质生成时所放出或吸收的热量)如表所示：‎ 物质 H2(g)‎ CO2(g)‎ CH2===CH2(g)‎ H2O(g)‎ 能量/(kJ·mol－1)‎ ‎0‎ ‎－394‎ ‎52‎ ‎－242‎ 则ΔH＝__－128 kJ·mol－1__。‎ ‎(3)在‎2 L恒容密闭容器中充入2 mol CO2和n mol H2，在一定条件下发生(2)中的反应，CO2的转化率与温度、投料比[X＝]的关系如图所示。‎ ‎①X1__>__X2(填“>”“<”或“＝”，下同)，平衡常数KA__>__KB。‎ ‎②若B点的投料比为3，且从反应开始到B点需要10 min，则v(H2)＝__0.225 mol·(L·min)－1__。‎ ‎(4)以稀硫酸为电解质溶液，利用太阳能将CO2转化为低碳烯烃，工作原理如图：‎ ‎①b电极的名称是__正极__。‎ ‎②产生丙烯的电极反应式为__3CO2＋18H＋＋18e－=== CH3CH===CH2＋6H2O__。‎ 解析 (1)由图示可知CO2在FeO的催化下分解生成C和O2。(2)ΔH＝＋52 kJ/mol＋4×(－242 kJ/mol)－2×(－394 kJ/mol)＝－128 kJ/mol。(3)①其他条件相同时，投料比越大，H2的转化率越低、CO2的转化率越高，所以X1>X2；由(2)可知，正反应为放热反应，且TAKB；②v(H2)＝3v(CO2)＝3×＝0.225 mol/(L·min)。(4)①与a电极相连的电极上CO2得到电子发生还原反应生成乙烯、丙烯等，所以该电极是电解池的阴极，与电源的负极相连，即a极是负极，b极是正极；②丙烯是由CO2在酸性条件下得电子发生还原反应得到的。‎ ‎2．氮的氧化物(如NO2、N2O4、N2O5等)应用很广，在一定条件下可以相互转化。‎ ‎(1)N2O5可通过电解或臭氧氧化N2O4的方法制备。电解装置如图甲所示(隔膜用于阻止水分子通过)，其阳极反应式为__N2O4＋2HNO3－2e－===2N2O5＋2H＋__。‎ 已知：①2NO(g)＋O2(g)===2NO2(g)　ΔH1‎ ‎②NO(g)＋O3(g)===NO2(g)＋O2(g)　ΔH2‎ ‎③2NO2(g)??N2O4(g)　ΔH3‎ ‎④2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)　ΔH4‎ 则反应N2O4(g)＋O3(g)===N2O5(g)＋O2(g)的ΔH＝‎ ‎－ΔH1＋ΔH2－ΔH3－ΔH4　。‎ ‎(2)N2O5在一定条件下发生分解：2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)。某温度下测得恒容密闭容器中N2O5浓度随时间的变化如下表：‎ t/min ‎0‎ ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ c(N2O5)/(mol·L－1)‎ ‎1.00‎ ‎0.71‎ ‎0.50‎ ‎0.35‎ ‎0.25‎ ‎0.17‎ 设反应开始时体系压强为p0，第2 min时体系压强为p，则p∶p0＝__1.75__；1～3 min内，O2的平均反应速率为__0.09 mol·L－1 · min－1__。‎ ‎(3)N2O4与NO2之间存在反应为N2O4(g)??2NO2(g)。将一定量的N2O4放入恒容密闭容器中，测得其平衡转化率[α(N2O4)] 随温度变化如图乙所示。‎ ‎①图乙中a点对应温度下，已知N2O4的起始压强p0为108 kPa，列式计算该温度下反应的平衡常数Kp＝　＝p0＝×108 kPa＝115 kPa　(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数)。‎ ‎②由图乙推测N2O4(g)??2NO2(g)是吸热反应还是放热反应，并说明理由：__吸热反应，温度升高，α(N2O4)增加，说明平衡向正反应方向移动__。若要提高α(N2O4)，除改变反应温度外，其他措施有__减小体系压强，移出NO2__(要求写出两条)。‎ ‎③对于可逆反应N2O4(g)??2NO2(g)，在一定条件下N2O4与NO2的消耗速率与自身压强间存在关系：v(N2O4)＝k1·p(N2O4)，v(NO2)＝k2·[p(NO2)]2，其中，k1、k2是与反应及温度有关的常数。相应的速率—压强关系如图丙所示：一定温度下，k1、k2与平衡常数Kp间的关系是k1＝　k2Kp　；在图丙标出的点中，指出能表示反应达到平衡状态的点并说明理由：__B点与D点，满足平衡条件v(NO2)＝2v(N2O4)__。‎ 解析 (1)根据图示，阳极上N2O4失电子发生氧化反应，转化为N2O5。由－①×＋②－③－④×可得目标反应，根据盖斯定律，ΔH＝－ΔH1＋ΔH2－ΔH3－ΔH4。(2)起始时c(N2O5)＝1 mol/L，第2 min时c(N2O5)＝0.5 mol/L，根据化学方程式可知，第2 min时c(NO2)＝(1－0.5)×2＝1 mol/L，c(O2)＝(1－0.5)×＝0.25 mol/L，则p∶p0＝(0.5＋1＋0.25)∶1＝1.75；‎ ‎1～3 min内，v(O2)＝v(N2O5)＝×＝0.09 mol·L－1·min－1。(3)①设起始时N2O4为1 mol，则平衡时N2O4为[1－α(N2O4)] mol，NO2为2α(N2O4) mol，则平衡时压强为[1＋α(N2O4)]p0，平衡时N2O4的物质的量分数为，NO2的物质的量分数为，故平衡常数Kp＝2÷[1＋α(N2O4)]p0×＝p0＝×108 kPa＝115 kPa。②由图可知，升高温度，N2O4的转化率增大，说明平衡向正反应方向移动，则正反应为吸热反应；减小压强、移出NO2均可以使平衡正向移动，N2O4的转化率提高。③达到平衡2v(N2O4)＝v(NO2)，即2k1·p(N2O4)＝k2·[p(NO2)]2，＝，故Kp＝，k1＝k2Kp；根据图示，B点与D点，v(NO2)＝2v(N2O4)，反应达到平衡。‎ ‎3．消除氮氧化物污染对优化空气质量至关重要。‎ ‎(1)用CH4催化还原NOx消除氮氧化物污染发生的反应有：‎ CH4(g)＋4NO2(g)===4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)‎ ΔH＝－574 kJ·mol－1‎ CH4(g)＋4NO(g)===2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)‎ ΔH＝－1 160 kJ·mol－1‎ 若用0.2 mol CH4将NO2还原为N2，则整个过程中放出的热量为__173.4__kJ(假设水全部以气态形式存在)。‎ ‎(2)用活性炭可处理大气污染物NO。在‎2 L密闭容器中加入NO和活性炭(无杂质)，生成气体E和F。当温度分别为T‎1 ℃‎和T‎2 ℃‎时，测得反应达到平衡时各物质的物质的量如表所示：‎ ‎　　　　　物质 n/mol T/℃　　　　　‎ 活性炭 NO E F 初始 ‎2.030‎ ‎0.100‎ ‎0‎ ‎0‎ T1‎ ‎2.000‎ ‎0.040‎ ‎0.030‎ ‎0.030‎ T2‎ ‎2.005‎ ‎0.050‎ ‎0.025‎ ‎0.025‎ ‎①请结合表中数据，写出NO与活性炭反应的化学方程式：__C＋2NO??N2＋CO2__。‎ ‎②T‎1 ℃‎时，上述反应的平衡常数的值为__0.562 5__。如果已知T2＞T1，则该反应正反应的ΔH__<__0(填“＞”“＜”或“＝”)。‎ ‎③在T‎1 ℃‎下反应达到平衡后，下列措施不能增大NO转化率的是__bc__(填字母)。‎ a．降低温度　 b．增大压强 c．增大c(NO)　 d．移去部分F ‎(3)汽车尾气处理中的反应有2NO＋2CO2CO2＋N2。某温度时，在‎1 L密闭容器中充入0.1 mol CO和0.1 mol NO，5 s时反应达到平衡，测得NO的浓度为0.02 mol·L－1，则反应开始至平衡时，NO的平均反应速率v(NO)＝__0.016 mol·(L·s)－1__。若此温度下，某时刻测得CO、NO、N2、CO2的浓度分别为0.01 mol·L－1、a mol·L－1、0.01 mol·L－1、0.04 mol·L－1，要使反应向正反应方向进行，则a的取值范围为__a>0.01__。‎ ‎(4)某课题组利用如图所示装置，探究NO2和O2化合生成N2O5形成原电池的过程。物质Y的名称为__五氧化二氮__，该电池正极的电极反应式为__O2＋2N2O5＋4e－===4NO__。‎ 解析 (1)根据盖斯定律，将题给的两个热化学方程式相加得2CH4(g)＋4NO2(g)===2CO2(g)＋2N2(g)＋4H2O(g)　ΔH＝－1 734 kJ·mol－1，则用0.2 mol CH4将NO2还原为N2，放出热量173.4 kJ。(2)①根据各物质的物质的量的变化量之比等于系数之比及质量守恒，可知发生的反应为C＋2NO??N2＋CO2。②T‎1 ℃‎达到平衡时，c(NO)＝0.020 mol·L－1，c(N2)＝c(CO2)＝0.015 mol·L－1，故平衡常数K＝＝0.562 5；根据题表中数据可知，温度由T‎1 ℃‎升高到T‎2 ℃‎时，平衡逆向移动，所以ΔH<0。③该反应为放热反应，降低温度平衡正向移动，NO的转化率增大；该反应为气体分子数不变的反应，增大压强平衡不移动，故NO的转化率不变；增大NO浓度，NO的转化率不变；移去部分生成物，生成物浓度减小，平衡正向移动，NO的转化率增大，故选bc项。(3)v(NO)＝＝0.016 mol·(L·s)－1。该温度下平衡常数K＝＝1 600，若使反应向正反应方向进行，则<1 600，解得a>0.01。(4)由题意和装置图可知，物质Y为N2O5，正极发生还原反应，故通入O2的一极为正极，正极的电极反应式为O2＋2N2O5＋4e－===4NO。‎ ‎4．目前，燃煤脱硫是科研工作者研究的重要课题之一，主要脱硫方法有以下几种。‎ Ⅰ.CO还原法 原理为2CO(g)＋SO2(g)??S(g)＋2CO2(g)，将CO(g)和SO2(g)按物质的量之比为2：1的关系充入容积为‎10 L的恒容绝热密闭容器中，反应过程中CO的物质的量随时间变化如图甲所示。‎ ‎(1)下列说法中可以说明可逆反应已达到平衡状态的是__abd__(填字母)。‎ a．容器内压强不再变化 b．容器中温度不再变化 c．混合气体的平均相对分子质量不再变化 d．CO的质量分数不再变化 ‎(2)①在T ℃时反应达到平衡状态，该化学反应的平衡常数K＝__64__，平衡时，保持其他条件不变，再向其中充入CO(g)、SO2(g)、S(g)、CO2(g)各1 mol，此时v正__>__v逆(填“＞”“＜”或“＝”)。‎ ‎②甲图中a、b分别表示在一定温度下，使用质量相同但表面积不同的催化剂时，达到平衡过程中n(CO)的变化曲线，其中表示催化剂表面积较大的曲线是__a__(填“a”或“b”)。‎ Ⅱ.氧化锌吸收法 ‎(3)该法发生的主要反应为ZnO(s)＋SO2(g)===ZnSO3(s)，纯ZnO的悬浮液的pH约为6.8，脱去SO2的过程中，测得pH随时间t的变化如图乙所示，已知硫原子总量一定的SO、HSO、H2SO3的混合溶液中各组分的含量与pH的关系如图丙所示。‎ ‎①充分吸收SO2后的混合体系中硫元素的主要存在形式是__HSO__。‎ ‎②结合图乙与图丙分析，bc段发生的主要反应的化学方程式是__ZnSO3＋SO2＋H2O===Zn(HSO3)2__。‎ Ⅲ.氢氧化钠溶液吸收法 ‎(4)用NaOH溶液充分吸收SO2得到NaHSO3溶液，然后电解该溶液可制得硫酸。电解原理示意图如图丁。请写出开始时阳极反应的电极反应式：__HSO＋H2O－2e－===SO＋3H ‎＋__。‎ 解析 (1)根据方程式可知该反应是一个气体分子数不变的反应。a项，由于是恒容绝热容器，反应一定伴有热量变化，故若反应未达平衡，气体分子数不变，温度一定变化，容器中压强一定会变，则压强不变反应到达平衡，正确；b项，容器内温度不变，说明反应达到平衡，正确；c项，反应前后气体总质量不变，气体分子数不变，故气体的平均相对分子质量一定不变，错误；d项，CO的质量分数不变，说明反应一定到达平衡状态，正确。(2)①根据方程式：‎ ‎2CO(g)＋SO2(g)??S(g)＋2CO2(g)‎ 　　　　 0.1　　 0.05　　　0　　0‎ 　　　 　0.08　　0.04　　　0.04　0.08‎ 　　　　 0.02　　0.01　　　0.04　0.08‎ 代入平衡常数表达式可得K＝＝64；若再加入各物质1 mol，则Qc＝<64，平衡正向移动，即正反应速率大于逆反应速率。(3)①观察图乙可知充分吸收二氧化硫后溶液的pH约为4，结合图丙可知，体系中存在的主要是HSO；②观察图形可知bc段发生的是亚硫酸锌吸收二氧化硫生成Zn(HSO3)2的过程，故化学方程式为ZnSO3＋SO2＋H2O===Zn(HSO3)2。‎