资源简介

能力展示
1. (2010·江苏高考第17题)下表列出了3种燃煤烟气脱硫方法的原理:
方法Ⅰ 用氨水将SO2转化为NH4HSO3，再氧化成(NH4)2SO4
方法Ⅱ 用生物质热解气(主要成分为CO、CH4、H2)将SO2在高温下还原成单质硫
方法Ⅲ 用Na2SO3溶液吸收SO2，再经电解转化为H2SO4
(1) 方法Ⅰ中氨水吸收燃煤烟气中SO2的化学反应如下:
2NH3+SO2+H2O(NH4)2SO3　　　　　(NH4)2SO3+SO2+H2O2NH4HSO3
能提高燃煤烟气中SO2去除率的措施有　　　　(填字母)。
A. 增大氨水浓度 B. 升高反应温度
C. 使燃煤烟气与氨水充分接触 D. 通入空气使HS转化为S
采用方法Ⅰ脱硫，并不需要先除去燃煤烟气中大量的CO2，原因是　 (用离子方程式表示)。
(2) 方法Ⅱ主要发生了下列反应:
2CO(g)+SO2(g)S(g)+2CO2(g)　ΔH=+8.0kJ·mol-1
2H2(g)+SO2(g)S(g)+2H2O(g) ΔH=+90.4kJ·mol-1
2CO(g)+O2(g)2CO2(g) ΔH=-566.0kJ·mol-1
2H2(g)+O2(g)2H2O(g) ΔH=-483.6kJ·mol-1
S(g)与O2(g)反应生成SO2(g)的热化学方程式为 　　　　　　　　　　。
(3) 方法Ⅲ中用惰性电极电解NaHSO3溶液的装置如右图所示。阳极区放出的气体的成分为　　　　　　　　　(填化学式)。
2. (2011·江苏高考)
(1) (第16题节选)在一定条件下，SO2转化为SO3的反应为2SO2+O22SO3，该反应的平衡常数表达式为K=　　　　　　　　　　　。
(2) (第18题节选)银锌碱性电池的电解质溶液为KOH溶液，电池放电时正极的Ag2O2 转化为Ag，负极的Zn转化为K2Zn(OH)4，写出该电池反应方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3) (第20题节选)氢气是一种清洁能源，氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点。
已知:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)　　ΔH=+206.2kJ·mol-1
CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) ΔH=+247.4 kJ·mol-1
2H2S(g)2H2(g)+S2(g) ΔH=+169.8 kJ·mol-1
以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法。CH4(g)与H2O(g)反应生成CO2(g)和H2(g)的热化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
3. (2012·江苏高考)
(1) (第16题节选)一定条件下，NO与NO2存在下列反应:NO(g)+NO2(g)N2O3(g)，其平衡常数表达式为K=　　　　　　　　。
(2) (第20题节选)铝是地壳中含量最高的金属元素，其单质及合金在生产生活中的应用日趋广泛。
①真空碳热还原氯化法可实现由铝矿制备金属铝，其相关的热化学方程式如下:
Al2O3(s)+AlCl3(g)+3C(s)3AlCl(g)+3CO(g)　　　ΔH=a kJ·mol-1
3AlCl(g)2Al(l)+AlCl3(g) ΔH=b kJ·mol-1
反应Al2O3(s)+3C(s)2Al(l)+3CO(g)的ΔH=　　　　(用含a、b的代数式表示)kJ·mol-1。
②铝电池性能优越，AlAgO电池可用作水下动力电源，其原理如右图所示。该电池反应的化学方程式为　 。
4. (2013·江苏高考第20题节选)磷是地壳中含量较为丰富的非金属元素，主要以难溶于水的磷酸盐如Ca3(PO4)2等形式存在。它的单质和化合物在工农业生产中有着重要的应用。
白磷(P4)可由Ca3(PO4)2、焦炭和SiO2 在一定条件下反应获得。相关热化学方程式如下:
2Ca3(PO4)2(s)+10C(s)6CaO(s)+P4(s)+10CO(g)　　　　　　ΔH1=+3359.26 kJ·mol-1
CaO(s)+SiO2(s)CaSiO3(s) ΔH2=-89.61 kJ·mol-1
则2Ca3(PO4)2(s)+6SiO2(s)+10C(s)6CaSiO3(s)+P4(s)+10CO(g)的ΔH3=　　　　kJ·mol-1。
1. (2013·南通三模)CO2和CH4是两种重要的温室气体，通过CH4和CO2反应制造更高价值化学品是目前的研究目标。
(1) 250℃时，以镍合金为催化剂，向4L容器中通入6mol CO2、6molCH4，发生如下反应:CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g)。平衡体系中各组分体积分数如下表:
物　质 CH4 CO2 CO H2
体积分数 0.1 0.1 0.4 0.4
①此温度下该反应的平衡常数K=　　　　。
②已知:CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g)　　　ΔH1=-890.3 kJ·mol-1
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH2=+2.8 kJ·mol-1
2CO(g)+O2(g)2CO2(g) ΔH3=-566.0 kJ·mol-1
反应CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g) 的ΔH4=　　　　　　　　　　。
(2) 以二氧化钛表面覆盖Cu2Al2O4为催化剂，可以将CO2和CH4直接转化成乙酸。
①在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率如右图所示。250300 ℃时，温度升高而乙酸的生成速率降低的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
②为了提高该反应中CH4的转化率，可以采取的措施是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3) 以CO2为原料可以合成多种物质。以氢氧化钾水溶液作电解质进行电解，CO2在铜电极上可转化为甲烷，该电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
2. (2013·南京二模)随着化石能源的减少，新能源的开发利用日益迫切。
(1) Bunsen热化学循环制氢工艺由下列三个反应组成:
SO2(g)+I2(g)+2H2O(g)2HI(g)+H2SO4(l)　　　　ΔH=a kJ·mol-1
2H2SO4(l)2H2O(g)+2SO2(g)+O2(g) ΔH=b kJ·mol-1
2HI(g)H2(g)+I2(g) ΔH=c kJ·mol-1
则2H2O(g)2H2(g)+O2(g)　 ΔH=　　　　kJ·mol-1。
(2) 甲醇制氢有以下三个反应:
CH3OH(g)CO(g)+2H2(g) ΔH=+90.8kJ·mol-1　Ⅰ
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH=-43.5kJ·mol-1　Ⅱ
CH3OH(g)+O2(g)CO2(g)+2H2(g) ΔH=-192.0kJ·mol-1　Ⅲ
①当CH3OH(g)、O2(g)、H2O(g)总进料量为1mol时，且n(CH3OH)∶n(H2O)∶n(O2)=0.57∶0.28∶0.15，在0.1MPa、473673K温度范围内，各组分的平衡组成随温度变化的关系曲线见右图(图中Yi表示各气体的体积分数，氧气的平衡浓度接近0，图中未标出)。下列说法正确的是　　　　(填字母)。
A. 在0.1MPa、473673K温度范围内，甲醇有很高的转化率
B. 温度升高有利于氢气的制备
C. 寻找在较低温度下的催化剂在该制氢工艺中至关重要
②已知反应Ⅱ在T1℃时K=1，向恒容的密闭容器中同时充入1.0molCO、3.0mol H2O，达到平衡时CO的转化率为　　　　。在反应达到平衡后再向其中加入1.0 mol CO、1.0 mol H2O、1.0 mol CO2和1.0mol H2，此时该反应的v正　　　　(填“>”、“<”或“=”)v逆。
(3) 一种以甲醇作燃料的电池示意图如右图。写出该电池放电时负极的电极反应式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
3. (2013·苏锡常镇徐连六市模拟)SNCRSCR是一种新型的烟气脱硝技术(除去烟气中的NOx)，其流程如下:
(1) 反应2NO+2CO2CO2+N2能够自发进行，则该反应的ΔH　　　　(填“>”或“<”)0。
(2) SNCRSCR流程中发生的主要反应如下:
4NO(g)+4NH3(g)+O2(g)4N2(g)+6H2O(g)　　　　ΔH=-1627.2kJ·mol-1
6NO(g)+4NH3(g)5N2(g)+6H2O(g) ΔH=-1807.0 kJ·mol-1
6NO2(g)+8NH3(g)7N2(g)+12H2O(g) ΔH=-2 659.9 kJ·mol-1
反应N2(g)+O2(g)2NO(g)的ΔH=　　　　kJ·mol-1。
(3) NO和NH3在Ag2O催化剂表面的反应活性随温度的变化曲线如图1。
图1　　　　图2
①由图1可以看出，脱硝工艺流程应在　　　　(填“有氧”或“无氧”)条件下进行。
②随着反应温度的进一步升高，在有氧的条件下NO的转化率明显下降的可能原因是 　　　　　　　　　　。
(4) NO2、O2和熔融NaNO3可制作燃料电池，其原理如图2。该电池在使用过程中石墨Ⅰ电极上生成氧化物Y，其电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　　。
1. 热化学方程式书写和反应热计算防错机制有哪些
2. 如何书写化学平衡常数，平衡常数受哪些因素影响，平衡常数有哪些应用
课堂评价
1. (2013·苏锡常镇三模)氮的化合物合成、应用及氮的固定一直是科学研究的热点。
(1) 以CO2与NH3为原料合成化肥尿素的主要反应如下:
①2NH3(g)+CO2(g)NH2CO2NH4(s)　　　　　　　 　ΔH=-159.47 kJ·mol-1
②NH2CO2NH4(s)CO(NH2)2(s)+H2O(g)　　　　　　ΔH=akJ·mol-1
③2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(g)　　　　　ΔH=-86.98 kJ·mol-1
则a=　　　　。
(2) 反应2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(l)+H2O(g)在合成塔中进行。右图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三条曲线为合成塔中按不同氨碳比和水碳比投料时二氧化碳转化率的情况。
①曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ水碳比的数值分别为
A. 0.60.7　　　　　　　B. 11.1　　　　　　　C. 1.51.61
生产中应选用水碳比的数值为　　　　(填字母)。
②生产中氨碳比宜控制在4.0左右，而不是4.5的原因可能是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
2. (2013·江苏压轴卷)二甲醚是一种重要的清洁燃料，可替代氟利昂作制冷剂等。工业上可利用煤的气化产物(水煤气)合成二甲醚。
(1) 利用水煤气合成二甲醚的三步反应如下:
①2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)　　　　　　　　　ΔH=-90.8 kJ·mol-1
②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)　　　　　ΔH=-23.5 kJ·mol-1
③CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)　　　　　　　ΔH=-41.3 kJ·mol-1
总反应:3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g) 的ΔH=　　　　　　　　　　。
(2) 已知反应②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)在某温度下的平衡常数为64。此温度下，在密闭容器中加入CH3OH，反应到某时刻测得各组分的浓度如下:
物　质 CH3OH CH3OCH3 H2O
浓度/mol·L-1 1.44 9.6 9.6
比较此时正、逆反应速率的大小:v正　　　　(填“>”、“<”或“=”)v逆。
(3) 将燃煤废气中的CO2转化为二甲醚的反应原理为
2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)
已知一定条件下，该反应中CO2的平衡转化率随温度、投料比的变化曲线如图1所示。
　　　　
图1 图2
若温度升高，则反应的平衡常数K将　　　　(填“增大”、“减小”或“不变”);在其他条件不变时，请在图2中画出平衡时CH3OCH3的体积分数随投料比的变化曲线。
3. (2013·扬州适应性考试)以甲醇为替代燃料是解决我国石油资源短缺的重要措施。
(1) CO、CO2可用于甲醇的合成，其相关反应的热化学方程式如下:
CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)　　　　　　　ΔH=-102.5 kJ·mol-1
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)　　　　　ΔH=-42.9 kJ·mol-1
则反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)的ΔH=　　　　kJ·mol-1。
反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的平衡常数表达式为K=　　　　。
(2) 用CO2合成甲醇时可选用亚铬酸锌(ZnCr2O4)或CuCl为催化剂。
①以亚铬酸锌为催化剂时，工业上的适宜温度是350420℃，可能的原因是　 。
②CuCl是不溶于水的白色固体，制备时向CuCl2溶液中加入过量铜粉，发生反应:CuCl2+Cu2CuCl。在实验过程中应先加入浓盐酸，发生反应:CuCl+HClH[CuCl2]。反应结束后将溶液倒入蒸馏水中有CuCl生成。实验过程中加入浓盐酸的目的是　 。
当c(Cl-)=2×10-3 mol·L-1时，c(Cu+)=　　　　mol·L-1。[已知:Ksp(CuCl)=1.7×10-7]
(3) 直接甲醇燃料电池结构如右图所示，则负极的电极反应式为　　　　　　　　　　。
[问题思考]提示
1. 首先热化学方程式中物质聚集状态很重要，必须看清和标明。其次利用盖斯定律进行计算和书写新的热化学方程式，必须注意:一是化学计量数关系，决定乘和除的倍数;二是反应物的方位，决定加和减的关系。方程式和反应热同步计算。2. 必须根据化学方程式来书写平衡常数，与反应物、生成物的状态和方程式中的计量数有着密切关系。化学平衡常数只是和温度相关的函数，其随温度变化而变化。平衡常数可以用来判断化学反应的热效应:若正反应为吸热反应，温度升高K值增大，若正反应为放热反应，温度升高K值减小;可以用来判断反应进行的程度:K值越大反应程度越大;可以用来判断可逆反应的方向:如果Qcv(逆)，若Qc=K，说明达到平衡，此时v(正)=v(逆)，若Qc>K，此时v(正)趁热打铁，事半功倍。请同学们及时完成《配套检测与评估》中的练习第17-20页。
专题七　化学反应速率、化学平衡及化学反应与能量的综合应用
【高考回眸】
1. (1) AC　HC+SO2CO2+HS
(2) S(g)+O2(g)SO2(g)　 ΔH=-574.0kJ·mol-1
(3) O2、SO2
2. (1)
(2) Ag2O2+2Zn+4KOH+2H2O2K2Zn(OH)4+2Ag
(3) CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g) ΔH=165.0 kJ·mol-1
3. (1)
(2) ①a+b
②2Al+3AgO+2NaOH2NaAlO2+3Ag+H2O
4. +2 821.6
【高考前沿】
1. (1) ①64　②+247.3 kJ·mol-1　(2) ①温度超过250℃时,催化剂的催化效率降低　②增大反应压强(或增大CO2的浓度)　(3) CO2+8e-+6H2OCH4+8OH-
解析　(1) ①假设达到平衡时CO2变化了xmol,则
　　　　　　 CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g)
起始/mol　 6　　 6　　　　 0　　 　 0
变化/mol　 x 　　x 　 　 2x 　 2x
平衡/mol 6-x 6-x　 2x 　 2x
根据题意得:=0.4,x=4,所以平衡时c(CO2)=c(CH4)==0.5 mol·L-1,c(CO)=c(H2)==2mol·L-1,平衡常数K==64;②应用盖斯定律,把热化学方程式和反应热进行一定加减就可得:ΔH4=ΔH1+2×ΔH2-2×ΔH3=+247.3 kJ·mol-1。(2) ①题目条件是在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率,一般说来温度升高反应速率加快,现在温度升高而乙酸的生成速率反而降低,肯定是温度升高破坏了催化剂的活性,催化效率降低。②要提高反应中CH4的转化率,就是平衡向正反应方向移动,可以选择的措施有增大反应压强或增大CO2的浓度,升高温度不行。(3) 反应物是CO2,生成物是CH4,然后根据化合价变化、电荷守恒、原子个数守恒配平电极反应式:CO2+8e-+6H2OCH4+8OH-。
2. (1) 2a+b+2c　(2) ①AC　②75%　>
(3) CH3OH-6e-+3O2-CO2↑+2H2O
3. (1) <　(2) +179.8　(3) ①有氧　②温度升高,发生了副反应:4NH3+7O24NO2+6H2O(或温度升高,NOx和NH3反应的化学平衡向逆反应方向移动)
(4) NO2+N-e-N2O5
【典题演示】
典题演示1　(1) -622.2　(2) ΔH>0、ΔS<0
解析　应用盖斯定律,把热化学方程式和反应热进行一定加减就可得:ΔH=-571.6 kJ·mol-1-(50.6 kJ·mol-1)=-622.2kJ·mol-1。(2) 反应N2H4(l)+O2(g)N2(g)+2H2O(l)为吸热反应,ΔH>0,同时又是熵减反应,ΔS<0,ΔG=ΔH-TΔS>0,所以反应不能自发进行。
变式训练1　Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g) ΔH=-28.5 kJ·mol-1
典题演示2　负　TiO2+4e-Ti+2O2-　H2
解析　把二氧化钛还原成钛必须发生还原反应,只有阴极发生还原反应,所以二氧化钛电极连接电源的负极;阴极电极反应中反应物是TiO2,生成物是Ti,介质环境是O2-,然后根据化合价变化、电荷守恒、原子个数守恒配平电极反应式:TiO2+4e-Ti+2O2-;阳极是物质失去电子,发生氧化反应:2O2--4e-O2,生成的氧气与电极材料石墨反应可能生成一氧化碳有毒气体,为了保护金属陶瓷电极,可以通入一种还原性气体氢气。
变式训练2　b　CH3OH-6e-+8OH-6H2O+C
典题演示3　　升高温度(或增大氢气与SiHCl3的物质的量之比或增大氢气浓度)
变式训练3　①>　②>
【课堂评价】
1. (1) +72.49　(2) ①A　②氨碳比在4.5时,NH3的量增大较多,而CO2的转化率增加不大,提高了生产成本
2. (1) -246.4 kJ· mol-1　(2) >　(3) 减小
3. (1) -59.6　
(2) ①此时催化剂亚铬酸锌的活性最大　②促使平衡正向移动,防止CuCl固体覆盖在Cu表面,影响反应的进行　8.5×10-5
(3) CH3OH+H2O-6e-CO2+6H+

展开更多......

收起↑