特训十七化学原理综合题.DOC

1、 特训十七 化学原理综合题填空题1.大气中 PM2.5、NO x、SO 2、CO 2、CH 4 等含量是衡量空气质量优劣的重要指标，对其研究和综合治理具有重要意义。(1)将 PM2.5 样本用蒸馏水处理制成待测试样。测得该试样所含水溶性无机离子的化学组分及其平均浓度如下表：离子 K Na NH 4 SO24 NO 3 Cl浓度/molL1410661062105410531052105根据表中数据计算 PM2.5 试样的 pH_。(2)NOx是汽车尾气的主要污染物之一。汽车发动机工作时会引发 N2 和 O2 反应，其能量变化示意图 1 如下：图 1则 N2(g)和 O2(g)反应生成 NO(g

2、)的热化学反应方程式为_；用碱液吸收氮的氧化物是目前研究的课题，将 NO、NO 2 通入石灰乳中可制备重要的工业原料 Ca(NO2)2。该工艺需控制 NO 和 NO2 物质的量之比接近 11。若 n(NO2)n (NO)11，则会导致_；若 n(NO2)n(NO)”“”或“”)K 2。(2)肼(N 2H4)是一种火箭燃料。已知：N2(g)2O 2(g)=2NO2(g) H67.7 kJmol 1N2H4(g)O 2(g)=N2(g)2H 2O(g) H534.0 kJmol 1NO2(g)=1/2N2O4(g) H28.0 kJmol 1反应 2N2H4(g)N 2O4(g)=3N2(g)4H

3、 2O(g)的 H_ kJmol 1 。氨气与次氯酸钠溶液反应生成肼的离子方程式为_。(3)电解硝酸工业的尾气 NO 可制备 NH4NO3，其工作原理如右图。阴极的电极反应式为_。将电解生成的 HNO3 全部转化为 NH4NO3，则通入的 NH3 与实际参加反应的NO 的物质的量之比至少为_。(4)饮用水消毒时，氯胺(NH 2Cl 等)在酸性条件下具有良好的效果，其原因是_。解析 (1)由 图可知随温度升高，NH 3 的物质的量分数减小，所以为放热反应。注意提高氨气的产率，即单位时间内的效率。 b 项，使用催化 剂可以提高速率，即单位时间内的产品多，正确；c、 d 项均使平衡向正反应方向移动，

4、提高原料转化率，正确。 两点温度相同，平衡常数不变。 (2)目标反应可由反应22 获得，计算反应热。NH 3 中 N 显3 价，N 2H4 中 N 显2 价，NH 3 作还原剂，ClO 作氧化剂被还原为 Cl ，配平。(3)阴极发生反应：NONH ，溶液呈酸 4性，根据电子守恒配平。阴极反应为：NO5e 6H =NH H 2O，阳极反 4应为：NO3e 2H 2O=NO 4H ，总反应为：8NO10H 7H 2O=3NH 35NO ，可知 8 mol NO 反应，生成 3 mol NH 、5 mol NO ，差 2 mol NH 4 3 4 3，至少要通 2 mol NH3。(4)NH2Cl

5、能用于水解消毒，说明其水解生成 HClO，可 4知 NH2Cl 中氯显1 价， N 显3 价，水解生成 NH3 和 HClO，加酸和 NH3 反应，使平衡正向移动，提高 c(HClO)，效果加强。答案 (1) bcd (2)1 079.7 2NH 3ClO =Cl N 2H4H 2O(3)NO 5e 6H =NH H 2O 14 4(4)氯胺与水反应存在平衡：NH 2ClH 2O NH3HClO，酸性条件下平衡右移使次氯酸浓度变大4.氢能是一种极具发展潜力的清洁能源，硫碘循环制氢主要的热化学方程式为：.SO 2(g)2H 2O(l)I 2(g)=H2SO4 (l)2HI(g) H35.9 kJ

6、/mol.2H 2SO4(l)=2SO2(g)O 2(g)2H 2O(l) H470 kJ/mol.2HI(g)= =H2(g)I 2(g) H14.9 kJ/mol(1)反应 2H2(g)O 2(g)=2H2O(l)的 H_ molL 1 。(2)反应在液相中发生称为 bensun 反应，向水中加入 1 mol SO2 和 3 mol I2，在不同温度下恰好完全反应生成的 n(SO )和 n(I )的变化见图甲。24 xI 中 x_。 x温度达到 120 时，该反应不发生的原因是_。(3)反应是在图乙中进行，其中的高分子膜只允许产物通过，高分子膜能使反应程度_(填“增大” 、 “减小”或“不

7、变”)，在该装置中为了进一步增大平衡时 HI 的分解率；不考虑温度的影响，还可以采取的措施为_。(4)图丙是一种制备 H2 的方法，装置中的 MEA 为允许质子通过的电解质膜。写出阳极电极的反应式：_。电解产生的氢气可以用镁铝合金(Mg 17Al12)来储存，合金吸氢后得到仅含一种金属的氢化物(其中氢的质量分数为 0.077)和一种金属单质，该反应的化学方程式为_。解析 (1)目 标反应可由22 获得，计算反应热。(2)由图可知 3 mol I2转化 为 2 mol I ，由原子守恒 x3。温度达到 120 ，此时水为气态，I 2 也为气 x态，气态条件下三者不反应。 (3)高分子膜相当于分离

8、出产物，提高反应的转化率。提高 HI 的分解率，促使平衡正向移动，温度不考虑，压强不影响，所以考虑分离产物。(4) 金属氢化物可能为 MgH2 或 AlH3，两者氢的质量分数为 0.077、0.01，所以产物为 MgH2 和 Al。答案 (1) 571.6(2)3 此温度下碘单质、水、二氧化硫均为气态，气相中不发生反应(3)增大 向装置中通入氮气(或其它“惰性”气体)吹出产物(4)CH 3OHH 2O6e =CO26H Mg 17Al1217H 2=17MgH212Al5.大气污染越来越成为人们关注的问题，烟气中的 NOx必须脱除(即脱硝)后才能排放。(1)已知：CH 4(g)2O 2(g)=

9、CO2(g)2H 2O(l) H890.3 kJmol 1N2(g)O 2(g)=2NO(g) H180 kJmol 1CH4 可用于脱硝，其热化学方程式为：CH 4(g)4NO(g)= =CO2(g)2N 2(g)2H 2O(l)， H_。(2)C2H4 也可用于烟气脱硝。为研究温度、催化剂中 Cu2 负载量对其 NO 去除率的影响，控制其他条件一定，实验结果如图 1 所示。为达到最高的 NO 去除率，应选择的反应温度和 Cu2 负载量分别是_。(3)臭氧也可用于烟气脱硝。O 3 氧化 NO 结合水洗可产生 HNO3 和 O2，该反应的化学方程式为_。一种臭氧发生装置原理如图 2 所示。阳极

10、(惰性电极)的电极反应式为_。(4)图 3 是一种用 NH3 脱除烟气中 NO 的原理。该脱硝原理中，NO 最终转化为_(填化学式)和 H2O。当消耗 2 mol NH3 和 0.5 mol O2 时，除去的 NO 在标准状况下的体积为_。(5)NO 直接催化分解 (生成 N2 与 O2)也是一种脱硝途径。在不同条件下，NO 的分解产物不同。在高压下，NO 在 40 下分解生成两种化合物，体系中各组分物质的量随时间变化曲线如图 4 所示。写出 Y 和 Z 的化学式：_。解析 (1)根据盖斯定律，按“2”可得所求反应 H。(2)从图中可知，在350 左右，Cu 2 负载量为 3%时， NO 的去

11、除率最高。(3) 将 O3 可以拆成 O2O，与 NO 反应时，可看成是 O 氧化 NO，与 H2O 结合生成 HNO3 和 O2，根据 O 原子的价降低，与 N 原子的价升高，配平反应。阳极为阴离子放电，则为6OH 6e =O33H 2O，也可将两 边各加 6 个 H ，可得反应式为3H2O6e =O36H 。(4)根据箭头指向知， NH3 和 O2为反应物，N 2 和H2O 为生成物，其余为中间产物。 NH 3转化成 N2，NO 生成 N2，O2 生成 H2O，根据得失电子守恒有，2340.52n(NO)，得 n(NO)2 mol。(5)从坐标图知，3 mol NO 反应生成等物质的量的

12、Y 和 Z，根据原子守恒分析知， Y 与 Z 的化学式之和为 3 个 N 和 3 个 O，则应为 N2O 和 NO2。答案 (1) 1 250.3 kJmol1 (2)350 左右、3% (3)3O 32NOH 2O=2HNO33O 2 3H 2O6e =O36H (4) N 2 44.8 L (5)N 2O、NO 26.锰元素广泛分布在自然界中，其单质和化合物在工农业生产中有着重要的应用。(1)金属锰可用铝热法制得。已知 Al 的燃烧热为 c kJmol1 ，其余相关热化学方程式为：3MnO2(s)=Mn3O4(s)O 2(g) H1a kJmol 13Mn3O4(s)8Al(s)= =9M

13、n(s)4Al 2O3(s) H2b kJmol 1则 3MnO2(s)4Al(s)= =3Mn(s)2Al 2O3(s) H_ kJmol 1 (用含a、b、c 的代数式表示 )。(2)MnCO3 广泛用作锰盐原料。通过图 1 装置焙烧 MnCO3 可以制取 MnO2，反应方程式为：2MnCO 3(s)O 2(g) 2MnO2(s)2CO 2(g)。2MnCO 3(s)O 2(g) 2MnO2(s)2CO 2(g)的化学平衡常数表达式K_。用真空抽气泵不断抽气的目的除保证反应持续进行外，还有_。(3)MnO2 常用作催化剂。MnO 2 催化降解甲醛的反应机理如图 2 所示，图中 X 表示的粒

14、子是_，该反应的总反应方程式为_。(4)MnSO4 是重要微量元素肥料。用惰性电极电解 MnSO4 溶液可以制得更好活性的 MnO2，电解时总反应的离子方程式为：_，电解过程中阴极附近的 pH_(选填“增大” 、 “减小”或“不变”)。答案 (1)a b c13 43(2) 使平衡正向移动，提高 MnCO3 的转化率c2（CO2）c（O2）(3)HCO HCHOO 2 CO2H 2O 3 MnO2 (4)Mn2 2H 2O MnO2H 22H 增大= = = = =电 解 7.近几年来关于氮污染的治理倍受关注。(1)三效催化剂是最为常见的汽车尾气催化剂，能同时实现汽车尾气中的CO、C xHy、NO x三种成分的净化，其催化剂表面物质转化的关系如图甲所示，化合物 X 可借助傅里叶红外光谱图(如图乙所示) 确定。