2020届高考化学一轮复习选修4模块综合检测作业
月考(三) 选修四模块综合检测
(测试时间：90分钟，满分100分)
可能用到的相对原子质量：H—1 C—12 N—14 O—16 Fe—56 Ni—59 Cu—64 Zn—65
第Ⅰ卷(选择题，共48分)
一、选择题(本题共16小题，每小题3分，共48分；每小题给出的四个选项中，只有一个是符合题目要求的。)
1．[2019·河北唐山模拟]其他条件不变，升高温度，下列数据不一定增大的是( )
A．可逆反应的化学平衡常数K
B．0.1 mol·L－1 CH3COONa溶液的pH
C．水的离子积常数Kw
D．弱酸的电离平衡常数Ka
答案：A
解析：若可逆反应的ΔH>0，升高温度，平衡正向移动，化学平衡常数K增大；若可逆反应的ΔH<0，升高温度，平衡逆向移动，化学平衡常数K减小，A错误。CH3COONa溶液存在CH3COO－的水解平衡，升高温度，平衡正向移动，c(OH－)增大，溶液的pH增大，B正确。升高温度，水的电离平衡正向移动，水电离出的c(OH－)、c(H＋)均增大，则水的离子积常数Kw增大，C正确。升高温度，弱酸的电离平衡正向移动，则弱酸的电离平衡常数Ka增大，D正确。
2．[2019·浙江温州模拟]已知X(g)＋2Y(s)2Z(g) ΔH＝－a kJ·mol－1(a>0)。一定条件下，将1 mol X和2 mol Y加入2 L的恒容密闭容器中，反应至10 min时，测得Y的物质的量为1.4 mol。下列说法正确的是( )
A．第10 min时，Z的物质的量浓度为0.7 mol·L－1
B．10 min内，反应放出的热量为0.3 kJ
C．10 min内，X的平均反应速率为0.03 mol·L－l·min－1
D．若容器中的气体密度不再发生变化，说明上述反应已达到平衡状态
答案：D
解析：起始时加入2 mol Y,10 min时测得Y的物质的量为1.4 mol，则反应消耗0.6 mol Y，同时生成0.6 mol Z，故Z的物质的量浓度为＝0.3 mol·L－1，A错误。反应生成2 mol Z时，放出a kJ热量，则生成0.6 mol Z时放出0.3a kJ热量，B错误。反应消耗0.6 mol Y，同时消耗0.3 mol X，则有v(X)＝＝0.015 mol·L－1·min－1，C错误。恒容条件下，由于Y是固体，未达平衡时，反应中混合气体的总质量不断变化，则密度不断变化，当气体的密度不变时，说明该反应达到平衡状态，D正确。
3．[2019·吉林省实验中学模拟]化学能与热能、电能等可以相互转化。关于化学能与其他能量相互转化的说法正确的是( )
A．图甲所示的装置能将化学能转化为电能
B．图乙所示的反应为吸热反应
C．中和反应中，反应物的总能量比生成物的总能量低
D．造成化学反应中能量变化的主要原因是化学键的断裂与生成
答案：D
解析：图甲中Zn和Cu通过导线连接插入稀硫酸中，缺少盐桥，不能形成原电池，故不能实现化学能转化为电能，A错误。图乙中反应物具有的总能量高于生成物具有的总能量，则该反应为放热反应，B错误。中和反应为放热反应，则反应物的总能量高于生成物的总能量，C错误。化学反应中能量变化的主要原因是化学键的断裂吸收能量，化学键的生成释放能量，且两种能量变化值不相等，D正确。
4．[2019·江苏南通调研]常温下，下列有关说法正确的是( )
A．用pH均为3的醋酸和盐酸中和等物质的量NaOH溶液，醋酸消耗的体积多
B．pH均为11的CH3COONa溶液和氨水中，CH3COONa溶液中水的电离程度大
C．0.10 mol·L－1CH3COONa的pH小于0.10 mol·L－1 NaCN溶液的pH，则酸性：CH3COOH
c(HCl)，则中和等物质的量NaOH溶液时，醋酸消耗的体积少，A错误。pH均为11的CH3COONa溶液和氨水相比，CH3COONa发生水解促进水的电离，氨水抑制水的电离，则CH3COONa溶液中水的电离程度大，B正确。0.10 mol·L－1 CH3COONa的pH小于0.10 mol·L－1 NaCN溶液的pH，则水解程度：CH3COONaHCN，C错误。醋酸溶液中存在电离平衡CH3COOHCH3COO－＋H＋，加水稀释时电离平衡正向移动，pH＝a的醋酸溶液稀释n倍后pH＝a＋1，则有n>10，D错误。
5．[2019·山西太原模拟]室温下，下列溶液中微粒浓度关系一定正确的是( )
A．0.1 mol·L－1 Na2CO3溶液，加水稀释，减小
B．pH＝7的氨水与氯化铵的混合溶液中：c(Cl－)＞c(NH)
C．0.1 mol·L－1的硫酸铝溶液中：c(SO)>c(Al3＋)>c(H＋)>c(OH－)
D．pH ＝2的醋酸溶液和pH＝12的NaOH溶液等体积混合：c(Na＋)＝c(CH3COO－)＋c(CH3COOH)
答案：C
解析：Na2CO3溶液中存在水解平衡：CO＋H2OHCO＋OH－，加水稀释时，平衡正向移动，n(HCO3)增大，n(CO)减小，故的值增大，A错误。室温下，pH＝7的氨水与氯化铵的混合溶液呈中性，则有c(OH－)＝c(H＋)；据电荷守恒可得c(Cl－)＋c(OH－)＝c(NH)＋c(H＋)，则有c(Cl－)＝c(NH)，B错误。0.1 mol·L－1的硫酸铝溶液中存在水解平衡：Al3＋＋3H2OAl(OH)3＋3H＋，溶液呈酸性，则有c(H＋)>c(OH－)，c(SO)>c(Al3＋)，C正确。pH ＝2的醋酸溶液和pH＝12的NaOH溶液等体积混合，二者充分反应后，醋酸有剩余，溶液呈酸性，则有c(Na＋)0
C．温度从T1 ℃升至T2 ℃时，正向反应速率增大，逆向反应速率减小
D．T1 ℃时，体系的总压不变时，反应达到平衡状态
答案：B
解析：由表中数据可知，前2 min内生成0.20 mol HCl，同时生成0.20 mol
α氯乙基苯，则有v(α氯乙基苯)＝＝0.05 mol·L－1·min－1，A错误。T1 ℃达到平衡状态时，c(α氯乙基苯)＝0.16 mol·L－1，升高温度至T2 ℃，达到新平衡时测得c(α氯乙基苯)＝0.18 mol·L－1，说明升高温度，平衡正向移动，则有ΔH>0，B正确。温度从T1 ℃升至T2 ℃时，正、逆反应速率均增大，C错误。该反应是前后气体总分子数不变的反应，反应过程中气体总物质的量及压强不变，故不能根据压强判断是否达到平衡状态，D错误。
11．[2019·浙江嘉兴模拟]肼(N2H4)在不同条件下分解产物不同，200 ℃时在Cu表面分解的机理如图甲所示。已知200 ℃时：
反应Ⅰ：3N2H4(g)===N2(g)＋4NH3(g)
ΔH1＝－32.9 kJ·mol－1
反应Ⅱ：N2H4(g)＋H2(g)===2NH3(g)
ΔH2＝－41.8 kJ·mol－1
下列说法中不正确的是( )
A．图甲所示过程①、②都是放热反应
B．反应Ⅱ的能量过程示意图如图乙所示
C．断裂3 mol N2H4(g)中的化学键吸收的能量小于形成1 mol N2(g)和4 mol NH3(g)中的化学键释放的能量
D．200 ℃时，肼分解生成氮气和氢气的热化学方程式为N2H4(g)===N2(g)＋2H2(g) ΔH＝＋50.7 kJ·mol－1
答案：A
解析：过程①发生反应Ⅰ，该反应为放热反应；过程②发生反应为2NH3(g)===N2(g)＋3H2(g)，该反应为吸热反应，A错误。反应Ⅱ的ΔH2<0，则该反应为放热反应，反应物具有的总能量高于生成物具有的总能量，可用图乙的能量变化过程表示，B正确。由于反应Ⅰ的ΔH1<0，则该反应为放热反应，故断裂3 mol N2H4(g)中的化学键吸收的能量小于形成1 mo1 N2(g)和4 mol NH3(g)中的化学键释放的能量，C正确。根据盖斯定律，由Ⅰ－Ⅱ×2可得N2H4(g)===N2(g)＋2H2(g)，则有ΔH＝ΔH1－2ΔH2＝(－32.9 kJ·mol－1)－(－41.8 kJ·mol－1)×2＝＋50.7 kJ·mol－1，D正确。
12．[2019·福建南平模拟]已知：一定条件下，向A、B两个恒容密闭容器中分别加入等量的X(g)，测得A、B容器中X的物质的量n(X)随时间t的变化如图所示。下列说法正确的是( )
A．A、B容积相同，但反应温度不同，且温度：A>B
B．A、B反应温度相同，但容积不同，且容积：A>B
C．a、b、c三点对应的平均相对分子质量：b>c>a
D．t1～t2时间段内，A、B两容器中平均反应速率相等
答案：A
解析：A、B容积相同，温度越高，反应速率越快，达到平衡的时间越短，容器A比容器B先达到平衡状态，则温度A>B，A正确。A、B反应温度相同，容积越小，压强越大，反应速率越快，达到平衡的时间越短，则容积Ac>a，则气体的总物质的量为b>c>a，由于混合气体的总质量相等，则a、b、c三点对应的平均相对分子质量a>c>b，C错误。根据图像，A容器建立平衡需要的时间短，反应速率快，t1～t2时间段内，A、B两容器中平均反应速率A>B，D错误。
13．[2019·山东潍坊模拟]一种新型可逆电池的工作原理如图所示。放电时总反应为Al＋3Cn(AlCl4)＋4AlCl4Al2Cl＋3Cn(Cn表示石墨)。下列说法正确的是( )
A．放电时，负极反应为2Al＋7Cl－－6e－Al2Cl
B．放电时，AlCl移向正极
C．充电时，阳极反应为AlCl＋Cn－e－===Cn(AlCl4)
D．电路中每转移3 mol电子，最多有1 mol Cn(AlCl4)被还原
答案：C
解析：放电时铝为负极，失去电子被氧化为Al2Cl，电极反应式为Al＋7AlCl－3e－===4Al2Cl，A错误。放电时，阴离子向负极移动，则AlCl移向负极，与铝反应生成Al2Cl
，B错误。充电时，阳极上发生氧化反应，石墨中C元素的化合价未发生变化，失去电子的是AlCl，电极反应式为AlCl＋Cn－e－===Cn(AlCl4)，C正确。1 mol Cn(AlCl4)被还原得到1 mol电子，故电路中转移3 mol电子，有3ml Cn(AlCl4)被还原，D错误。
14．[2019·山东济宁模拟]常温下，Ka1(H2C2O4)＝10－1.3，Ka2(H2C2O4)＝10－4.2。用0.100 0 mol·L－1 NaOH溶液滴定10.00 mL 0.100 0 mol·L－1 H2C2O4溶液所得滴定曲线如图所示。下列说法正确的是( )
A．点①所示溶液中：c(Na＋)>c(HC2O)>c(H2C2O4)>c(C2O)
B．点②所示溶液中：c(HC2O)＝c(C2O)
C．点③所示溶液中：c(Na＋)＝c(HC2O)＋c(C2O)
D．点④所示溶液中 ：c(Na＋)＋c(H2C2O4)＋2c(H＋)＝2c(OH－)＋2c(C2O)
答案：B
解析：点①时V(NaOH)＝10 mL，二者恰好完全反应生成NaHC2O4，此时溶液pH<4.2，则HC2O的电离程度大于其水解程度，则有c(Na＋)>c(HC2O)>c(C2O)>c(H2C2O4)，A错误。点②时溶液的pH＝4.2，又知Ka2(H2C2O4)＝＝10－4.2，则有c(HC2O)＝c(C2O)，B正确。点③溶液的pH＝7.0，则有c(H＋)＝c(OH－)，结合电荷守恒可得c(Na＋)＝c(HC2O)＋2c(C2O)，C错误。点④时V(NaOH) ＝20 mL，二者恰好完全反应生成Na2C2O4，据电荷守恒可得c(Na＋)＋c(H＋)＝c(OH－)＋2c(C2O)＋c(HC2O)；据物料守恒可得c(Na＋)＝2c(C2O)＋2c(HC2O)＋2c(H2C2O4)，综合可得c(OH－)＝c(HC2O)＋2c(H2C2O4)＋c(H＋)，D错误。
15．[2019·河北石家庄质检]NaBH4燃料电池具有理论电压高、能量密度大等优点。以该燃料电池为电源电解精炼铜的装置如图所示。下列说法不正确的是( )
A．离子交换膜应为阳离子交换膜，Na＋由左极室向右极室迁移
B．该燃料电池的负极反应式为BH＋8OH－－8e－===BO＋6H2O
C．电解池的电解质溶液可以选择CuSO4溶液
D．消耗2.24 L O2(标准状况)时，A电极的质量减轻12.8 g
答案：D
解析：由图可知，O2通入右侧电极发生还原反应，则右侧电极为正极，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，Na＋透过离子交换膜向右侧迁移，并与OH－结合生成NaOH，则离子交换膜应为阳离子交换膜，Na＋由左极室向右极室迁移，A正确。BH在左侧电极发生氧化反应生成BO，则左侧电极为负极，电极反应式为BH＋8OH－－8e－===BO＋6H2O，B正确。烧杯中溶液及电极组成电解精炼铜装置，则电解质溶液可选择CuSO4溶液，阳极是粗铜，阴极是纯铜，C正确。A极与燃料电池的正极相连，作电解池的阳极，则A极是粗铜；燃料电池消耗2.24 L O2(标准状况)时，电路中转移0.4 mol电子；电解精炼铜时，开始阶段阳极A上是Fe、Ni等活泼性强于Cu的金属放电，故A电极减轻的质量不一定是12.8 g，D错误。
16．[2019·黑龙江哈尔滨三中模拟]如图是某水溶液常温下pH从0到14的范围内H2CO3、HCO、CO三种成分平衡时的组成分数，下列叙述正确的是( )
A．此图是1.0 mol·L－1碳酸钠溶液滴定1.0 mol·L－1盐酸的滴定曲线
B．向pH＝10.25的溶液中通HCl气体使pH＝7，此时c(H2CO3)>c(Cl－)＝c(HCO)>c(CO)
C．人体血液的pH约为7.4，则CO2在血液中多以HCO形式存在
D．该温度下，碳酸氢根离子的水解平衡常数Kh＝10－3.75
答案：C
解析：1.0 mol·L－1碳酸钠溶液滴定1.0 mol·L－1 HCl溶液，在碳酸浓度达到饱和之前，碳酸浓度应逐渐增大，且起始浓度不可能为1.0 mol·L－1，A错误。由图可知，pH为10.25时，c(HCO)＝c(CO)，向pH＝10.25的溶液中通HCl气体使pH＝7，此时c(HCO)>c(H2CO3)，B错误。由图可知，pH≈7.4时，CO2在血液中多以HCO形式存在，C正确。HCO在水溶液中存在水解平衡HCO＋H2OH2CO3＋OH－，则水解平衡常数为Kh＝；由图可知，pH＝6.37时H2CO3和HCO的组成分数相等，即c(H2CO3)＝c(HCO)，故该温度下HCO的水解平衡常数为Kh＝c(OH－)＝＝＝1×10－7.63，D错误。
第Ⅱ卷(非选择题，共52分)
二、非选择题(本题包括5小题，共52分)
17．(10分)[2019·晋豫省际大联考]甲醇是重要的化工原料，利用煤化工生产的CO和H2可制取甲醇，发生的反应为CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) ΔH＝－99 kJ ·mol－1。
(1)关于该反应的下列说法，错误的是________。
A．消耗CO和消耗CH3OH的速率相等时，说明该反应达到平衡状态
B．升高温度，正反应速率减小，逆反应速率增大
C．使用催化剂，可以提高CO的转化率
D．增大压强，该反应的化学平衡常数不变
(2)在某温度时，将1.0 mol CO与2.0 mol H2充入2 L的空钢瓶中，发生上述反应，在第5 min时达到化学平衡状态，此时甲醇的物质的量分数为10%。甲醇浓度的变化状况如图所示：
①从反应开始到5 min时，生成甲醇的平均速率为
________________________________________________________________________。
②5 min时达到平衡，H2的平衡转化率α＝________%；化学平衡常数K＝________。
③1 min时的v正(CH3OH)________(填“>”“<”或“＝”)4 min时的v逆(CH3OH)。
④若将钢瓶换成同容积的绝热钢瓶，重复上述实验，平衡时甲醇的物质的量分数________(填“>”“＝”或“<”)0.1。
答案：
(1)BC
(2)①0.025 mol·L－1·min－1 ②25 (或0.59) ③> ④<
解析：(1)CO是反应物，CH3OH是生成物，二者的消耗速率相等时，该反应达到平衡状态，A正确；升高温度，正、逆反应速率均增大，B错误；使用催化剂，平衡不移动，CO的转化率不变，C错误；增大压强，平衡正向移动，由于温度不变，则平衡常数不变，D正确。
(2)开始充入1.0 mol CO和2.0 mol H2，第5 min达到平衡时甲醇的物质的量分数为10%，设此时n(CH3OH)＝x，则有
CO(g) ＋ 2H2(g)CH3OH(g)
起始量/mol 1.0 2.0 0
转化量/mol x 2x x
平衡量/mol 1.0－x 2.0－2x x
则有×100%＝10%，解得x＝0.25 mol。
①反应开始到5 min时，生成0.25 mol CH3OH，则生成甲醇的平均反应速率v(CH3OH)＝＝0.025 mol·L－1·min－1。
②5 min达到平衡时，消耗H2的量为0.25 mol×2＝0.5 mol，则H2的平衡转化率为×100%＝25%。该温度下该反应的化学平衡常数K＝＝＝。
③如图所示为该过程的“速率－时间”图像，对比平衡建立过程中“浓度－时间”图像与“速率－时间”图像，不难发现，1 min时v正(CH3OH)大于4 min时v逆(CH3OH)。④CO和H2制备CH3OH的反应是放热反应，若在同容积的绝热钢瓶中进行反应，反应体系的温度升高，反应正向进行的程度减小，则平衡时甲醇的物质的量分数减小，故应小于0.1。
18．(6分)[2019·重庆巴蜀中学模拟]研究发现：NOx是雾霾的主要成分之一，NH3催化还原氮氧化物(SCR)技术是目前应用最广泛的烟气氮氧化物脱除技术。
已知：4NH3(g)＋6NO(g)===5N2(g)＋6H2O(g)
ΔH＝－1 810 kJ·mol－1
(1)相同条件下，在2 L恒容密闭容器中，选用不同的催化剂，上述反应产生N2的物质的量随时间变化的情况如图甲所示。
①在催化剂A作用下，反应达到平衡的标志是________。
A．4v(NH3)正＝6v(H2O)逆
B．容器内总压强不再改变
C．容器内密度不再改变
D．NO和H2O(g)浓度相等
E．容器内平均摩尔质量不再改变
②在A、B、C三种催化剂下，清除氮氧化物反应的活化能分别表示为Ea(A)、Ea(B)、Ea(C)，根据图甲所示曲线，判断三种催化剂条件下，活化能由大到小的顺序为________。
(2)在氨气足量时，反应在催化剂A作用下，经过相同时间，测得脱氮率随反应温度的变化情况如图乙所示，据图可知，自相同的时间内，温度对脱氮率的影响及可能的原因是________________________________________________________________________。
(已知A、B催化剂在此温度范围内不失效)
答案：
(1)①BE ②Ea(C)>Ea(B)>Ea(A)
(2)300 ℃之前，反应未达到平衡，反应正向进行，脱氮率随温度的升高而升高；300 ℃后，反应达到平衡，升温，平衡逆向移动，脱氮率减小
解析：(1)①v(NH3)正代表正反应速率，v(H2O)逆代表逆反应速率，达到化学平衡状态时，有6v(NH3)正＝4v(H2O)逆，A错误；恒容条件下，反应过程中气体总物质的量和压强不断变化，当容器内总压强不变时，该反应达到平衡状态，B正确；气体总质量不变，容器体积不变，则混合气体的密度始终不变，C错误；达到平衡时，NO和H2O(g)的浓度保持不变，但不一定相等，D错误；无论是否达到平衡，气体的质量恒定不变，若容器内平均摩尔质量不再改变，说明气体的物质的量不再改变，则该反应达到平衡状态，E正确。②反应的活化能越低，反应速率越快；由图可知，产生等量N2所需时间AB>C，从而可知活化能Ea(C)>Ea(B)>Ea(A)。
(2)由图可知，300 ℃之前脱氮率先逐渐增大，300 ℃达到最大值，300℃
之后升高温度，脱氮率逐渐降低，说明300 ℃时该反应达到平衡状态，该反应的ΔH<0，随后升高温度，平衡逆向移动，脱氮率逐渐下降。
19．(12分)[2019·安徽皖江名校联考](1)为消除氮氧化物(NOx)的污染，可采用甲烷催化还原法：
CH4(g)＋4NO2(g)===4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)
ΔH1＝－574 kJ · mol－1
CH4(g)＋4NO(g)===2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)
ΔH2
CH4(g)＋2NO2(g)===N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)
ΔH3＝－867 kJ·mol－1
则有ΔH2＝________。
(2)甲醇催化脱氢可制得重要的化工产品——甲醛，制备过程中能量的转化关系如图所示。
①写出上述反应的热化学方程式：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②反应热大小比较：过程Ⅰ________(填“大于”“小于”或“等于”)过程Ⅱ。
③上述反应过程中，需向体系中通入适量空气，控制条件消耗体系中的H2，既提高甲醛产率，同时使反应温度保持不变，则理论上n(CH3OH):n(空气)＝________。[已知：H2(g)＋O2(g)===H2O(g) ΔH＝－a kJ·mol－1，空气中O2的体积分数为0.2]
(3)工业上常用CO、CO2和H2合成甲醇燃料，其原理为
①CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) ΔH<0
②CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH>0
当混合气体的组成固定时，CO平衡转化率(α)与温度和压强的关系如图所示。图中的压强由大到小顺序为________，判断理由是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
试解释CO平衡转化率随温度升高而减小的原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案：
(1)－1 160 kJ·mol－1
(2)①CH3OH(g)HCHO(g)＋H2(g) ΔH＝＋(E2－E1) kJ·mol－1
②等于 ③
(3)p1>p2>p3 相同温度下，由于反应①为气体分子数减小的反应，加压有利于提升CO的转化率；而反应②为气体分子数不变的反应，产生CO的量不受压强影响，故增大压强时，有利于CO的转化率升高 升高温度时，反应①为放热反应，平衡向左移动，使得体系中CO的量增大；反应②为吸热反应，平衡向右移动，使产生CO的量增大；总结果是随温度升高，使CO的转化率降低
解析：
(1)将题给三个热化学方程式依次编号为①②③，根据盖斯定律，由③×2－①得反应CH4(g)＋4NO(g)===2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)，则有ΔH2＝ΔH3×2－ΔH1＝(－867 kJ·mol－1)×2－(－574 kJ·mol－1)＝－1 160 kJ·mol－1。
(2)①根据图中信息可知，上述反应的热化学方程式为CH3OH(g)===HCHO(g)＋H2(g) ΔH＝＋(E2－E1)kJ·mol－1；②催化剂改变化学反应的活化能，但不能改变反应的焓变，故反应热大小比较：过程Ⅰ等于过程Ⅱ。③已知：Ⅰ.CH3OH(g)===HCHO(g)＋H2(g) ΔH＝＋(E2－E1) kJ·mol－1。
Ⅱ.H2(g)＋O2(g)===H2O(g) ΔH＝－a kJ·mol－1
使反应温度保持不变，应使反应Ⅱ放出热量与反应Ⅰ吸收热量相同，则有n(CH3OH)×(E2－E1)kJ·mol－1＝n(O2)×2a kJ·mol－1，故＝，又知空气中O2的体积分数为0.2，因此有＝。
(3)相同温度下，由于反应①为气体分子数减小的反应，加压有利于提升CO的转化率；而反应②
为气体分子数不变的反应，产生CO的量不受压强影响，故增大压强时，有利于CO的转化率升高，所以图中的压强由大到小为p1>p2>p3。反应①为放热反应，升高温度时，平衡向左移动，使得体系中CO的量增大；反应②为吸热反应，升高温度，平衡向右移动，使产生CO的量增大；最终结果是随温度升高，使CO的转化率降低。
20．(10分)[2019·江西五市八校联考]氮的化合物在生产生活中广泛存在。
(1)①氯胺(NH2Cl)的电子式为______________________________________________。
可通过反应NH3(g)＋Cl2(g)===NH2Cl(g)＋HCl(g)制备氯胺，已知部分化学键的键能如下表所示(假定不同物质中同种化学键的键能相等)，则上述反应的ΔH＝________。
化学键
N—H
Cl—Cl
N—Cl
H—Cl
键能/(kJ·mol－1)
391.3
243.0
191.2
431.8
②NH2Cl与水反应生成强氧化性的物质，可作长效缓释消毒剂，该反应的化学方程式为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)用焦炭还原NO的反应为2NO(g)＋C(s)N2(g)＋CO2(g)，向容积均为1 L的甲、乙、丙三个恒温恒容(反应温度分别为400 ℃、400 ℃、T ℃)的容器中分别加入足量的焦炭和一定量的NO，测得各容器中n(NO)随反应时间t的变化情况如下表所示：
t/min
0
40
80
120
160
n(NO)/mol(甲容器)
2.00
1.50
1.10
0.80
0.80
n(NO)/mol(乙容器)
1.00
0.80
0.65
0.53
0.45
n(NO)/mol(丙容器)
2.00
1.45
1.00
1.00
1.00
①该反应为________(填“放热”或“吸热”)反应。
②乙容器在200 min达到平衡状态，则0～200 min内用NO的浓度变化表示的平均反应速率为v(NO)＝________。
(3)用焦炭还原NO2的反应为2NO2(g)＋2C(s)N2(g)＋2CO2(g)，在恒温条件下，1 mol NO2和足量C(s)发生该反应，测得平衡时NO2和CO2的物质的量浓度与平衡总压的关系如图所示：
①A、B两点的浓度平衡常数关系：K[c(A)]________(填“>”“＝”或“<”)K[c(B)]。
②A、B、C三点中NO2的转化率最高的是________(填“A”“B”或“C”)点。
③计算C点时该反应的压强平衡常数K[p(C)]＝________(Kp是用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数)。
答案：
(1)① ＋11.3 kJ·mol－1
②NH2Cl＋H2ONH3＋HClO或NH2Cl＋2H2ONH3·H2O＋HClO
(2)①放热 ②0.003 mol·L－1·min－1
(3)①＝ ②A ③2 MPa
解析：(1)①氮原子最外层有5个电子，氯原子最外层有7个电子，氢原子最外层有1个电子，三种原子间以共价键结合，氯胺(NH2Cl)的电子式为。根据ΔH与键能的关系，反应为NH3(g)＋Cl2(g)===NH2Cl(g)＋HCl(g)的ΔH＝反应物总键能－生成物总键能＝3×391.3 kJ·mol－1＋243 kJ·mol－1－2×391.3 kJ· mol－1－191.2 kJ·mol－1－431.8 kJ·mol－1＝＋11.3 kJ·mol－1。②生成物具有强氧化性、具有消毒作用的是次氯酸，则NH2Cl与水反应的化学方程式为NH2Cl＋H2ONH3＋HClO。
(2)①对比甲、丙两个反应，加入n(NO)相等，但是丙过程先达到平衡，说明丙的反应速率比甲快，则丙的温度比甲高；达到平衡时，丙中n(NO)剩余量比甲多，说明升高温度，平衡左移，则该反应正反应为放热反应。
②容积为1 L的甲中：
2NO(g)＋C(s)N2(g)＋CO2(g)
起始浓度/(mol·L－1) 2 0 0
变化浓度/(mol·L－1) 1.2 0.6 0.6
平衡浓度/(mol·L－1) 0.8 0.6 0.6
则平衡常数为K＝＝＝；甲、乙两个反应过程温度相同，则化学平衡常数相同；
容积为1 L的乙容器中，设NO的变化量为x mol，则有
2NO(g)＋C(s)N2(g)＋CO2(g)
起始浓度/(mol·L－1) 1 0 0
变化浓度/(mol·L－1) x 0.5x 0.5x
平衡浓度/(mol·L－1) 1－x 0.5x 0.5x
则平衡常数为K＝＝＝，解得x＝0.6，
则0～200 min内用NO的浓度变化表示的平均反应速率v(NO)＝＝
0.003 mol·L－1·min－1。
(3)①平衡常数只与温度有关，由于温度不变，平衡常数不变，则有K[c(A)]＝K[c(B)]。②增大压强，平衡左移，NO2的转化率降低，则A、B、C三点中压强最小为A点，该点NO2转化率最大。③由焦炭还原NO2的反应为2NO2(g)＋2C(s)N2(g)＋2CO2(g)，在恒温条件下，1 mol NO2和足量C发生反应，在C点时，NO2和CO2的物质的量浓度相等，可知此时反应体系中n(NO2)＝0.5 mol，n(N2)＝0.25 mol，n(CO2)＝0.5 mol，则三种物质的分压分别为p(NO2)＝p(CO2)＝10 MPa×＝4 MPa，p(N2)＝2 MPa，故C点时该反应的压强平衡常数Kp[(C)]＝＝2 MPa。
21．(14分)[2019·广东深圳调研]氮元素能够形成多种化合物。请回答下列问题：
(1)联氨(N2H4)常温下为液态，在空气中迅速完全燃烧生成N2，同时放出大量热，可作导弹、宇宙飞船、火箭的燃料。
已知：H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH1＝－285.8 kJ·mol－1
N2(g)＋2H2(g)===N2H4(l)
ΔH2＝＋50.6 kJ·mol－1
则N2H4(l)在空气中燃烧生成液态水的热化学方程式为
________________________________________________________________________。
(2)工业上利用氨气生产氢氰酸(HCN)的反应为CH4(g)＋NH3(g)HCN(g)＋3H2(g) ΔH>0。
①一定温度下，向2 L恒容容器中充入1 mol CH4(g)和2 mol NH3(g)发生上述反应，4 min达到平衡时，测得CH4的转化率为66. 67%。0～4 min内，用H2表示的该反应平均速率v(H2)＝________。保持温度和容积不变，再向平衡后的容器中充入2 mol NH3和2 mol H2，此时v正________(填“>”“<”或“＝)v逆。
②平衡体系HCN的物质的量(n)随某物理量变化曲线如图所示(图中x、L分别表示温度或压强)。
若x为温度，则曲线________(填“L1”或“L2”)能正确表示n(HCN)与温度的关系；若x为压强，则曲线________(填“L1”或“L2”)能正确表示n(HCN)与压强的关系。
(3)NH3能够形成Ag(NH3)。
①溶液中存在Ag＋(aq)＋2NH3(aq)Ag(NH3)(aq)时，其平衡常数的表达式为K总＝
________。
②常温下，K[Ag(NH3)]＝1.10×107，反应AgCl(s)＋2NH3(aq)Ag(NH3)(aq)＋Cl－(aq)的化学平衡常数为K＝1.936×10－3，则有Ksp(AgCl)＝________。
(4)硫氧化物和氮氧化物是常见的大气污染物，利用如图所示装置(电极均为惰性电极)可吸收SO2，并用阴极排出的溶液吸收NO2。
①电极A的电极反应式为
________________________________________________________________________。
②在碱性条件下，用阴极排出的溶液吸收NO2，使其转化为无害气体，同时有SO生成。该反应离子方程式为
________________________________________________________________________。
答案：
(1)N2H4(l)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(l)
ΔH＝－622.2 kJ·mol－1
(2)①0.25 mol·L－1·min－1 < ②L1 L2
(3)① ②1.76×10－10
(4)①SO2＋2H2O－2e－===SO＋4H＋
②4S2O＋2NO2＋8OH－===8SO＋N2＋4H2O
解析：
(1)N2H4(l)在空气中燃烧生成液态水的反应为N2H4(l)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(l)，将题给两个热化学方程式依次编号为①、②，根据盖斯定律，由①×2－②可得N2H4(l)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(l)，则有ΔH＝2ΔH1－ΔH2＝2×(－285.8 kJ·mol－1)－(＋50.6 kJ·mol－1)＝－622.2 kJ·mol－1。
(2)①4 min达到平衡时，测得CH4的转化率为66.67%，则反应中生成H2的量为3×1 mol×66.67%＝2 mol，故用H2表示的该反应平均速率v(H2)＝＝0.25 mol·L－1·min－1。CH4的转化率为66.67%(即)，计算该温度下的平衡常数：
CH4(g)＋NH3(g)HCN(g)＋3H2(g)
起始浓度/(mol·L－1) 1 0 0
转化浓度/(mol·L－1) 1
平衡浓度/(mol·L－1) 1
则该温度下该反应的平衡常数为K＝＝＝3；保持温度和容积不变，再向平衡后的容器中充入2 mol NH3和2 mol H2，此时浓度商为Qc＝＝9.6>K＝3，则平衡逆向移动，故有v正0，若x为温度，升高温度，平衡正向移动，n(HCN)增大，则L1表示n(HCN)与温度的关系；若x为压强，增大压强，平衡逆向移动，n(HCN)减小，则L2表示n(HCN)与压强的关系。
(3)①溶液中存在Ag＋(aq)＋2NH3(aq)Ag(NH3)(aq)时，其平衡常数的表达式为K总＝。
②溶液中存在下列平衡：
Ⅰ.化学平衡：AgCl(s)＋2NH3(aq)Ag(NH3)(aq)＋Cl－(aq)
K＝＝1.936×10－3；
Ⅱ.化学平衡：Ag＋(aq)＋2NH3(aq)Ag(NH3)(aq)
K[Ag(NH3)]＝＝1.10×107；
Ⅲ.溶解平衡：AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)
Ksp(AgCl)＝c(Ag＋)·c(Cl－)
由Ⅰ－Ⅱ可得AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)，则有
Ksp(AgCl)＝＝＝1.76×10－10。
(4)①由图可知，HSO在电极B上被还原生成S2O，则电极B为阴极，电极A为阳极，阳极上SO2被氧化生成H2SO4，电极反应式为SO2＋2H2O－2e－===SO＋4H＋。②电极B为阴极，电极反应式为2HSO＋2e－===S2O＋2OH－；阴极排出液中含有S2O、OH－，在碱性条件下，用阴极排出的溶液吸收NO2，使其转化为无害气体，同时有SO生成，则该气体为N2，结合得失电子守恒、原子守恒和电荷守恒写出离子方程式：4S2O＋2NO2＋8OH－===
8SO＋N2＋4H2O。
