1、第七章 命題熱點強化練1煙氣(主要污染物SO2、NOx)經O3預處理后用CaSO3水懸浮液吸收，可減少煙氣中SO2、NOx的含量。O3氧化煙氣中SO2、NOx的主要反應的熱化學方程式為NO(g)O3(g)=NO2(g)O2(g) H200.9 kJ·mol1NO(g)O2(g)=NO2(g)H58.2 kJ·mol1SO2(g)O3(g)=SO3(g)O2(g) H241.6 kJ·mol1(1)反應3NO(g)O3(g)=3NO2(g)的H_kJ·mol1。(2)室溫下，固定進入反應器的NO、SO2的物質的量，改變加入O3的物質的量，反應一段時間后體系

2、中n(NO)、n(NO2)和n(SO2)隨反應前n(O3)n(NO)的變化見下圖。當n(O3)n(NO)1時，反應后NO2的物質的量減少，其原因是_。增加n(O3)，O3氧化SO2的反應幾乎不受影響，其可能原因是_。(3)當用CaSO3水懸浮液吸收經O3預處理的煙氣時，清液(pH約為8)中SO將NO2轉化為NO，其離子方程式為_。解析：(1)應用蓋斯定律進行解答。(2)O3的氧化性很強，O3能將NO2氧化為更高價的氮氧化物。O3能氧化SO2，而增加n(O3)時O3氧化SO2的反應幾乎不受影響，其原因是SO2與O3的反應速率慢。(3)NO2轉化為NO是NO2發生了還原反應，則SO發生氧化反應；p

3、H8的溶液呈堿性。在此基礎上，應用書寫氧化還原反應型離子方程式的規則，可寫出SO與NO2反應的離子方程式。答案：(1)317.3(2)O3將NO2氧化為更高價氮氧化物(或生成了N2O5)SO2與O3的反應速率慢(3)SO2NO22OH=SO2NOH2O2磷石膏是濕法生產磷酸排出的工業廢渣，主要成分是CaSO4·2H2O。(1)CaSO4·2H2O脫水反應相關的熱化學方程式如下：CaSO4·2H2O(s)=CaSO4·H2O(s)H2O(g)H183.2 kJ·mol1CaSO4·2H2O(s)=CaSO4(s)2H2O(l)H226

4、kJ·mol1H2O(g)=H2O(l)H344 kJ·mol1則反應CaSO4·H2O(s)=CaSO4(s)H2O(g)的H4_kJ·mol1。 (2)用不同的還原劑可以將CaSO4還原，所得SO2可用于工業生產硫酸。以CO作還原劑，改變反應溫度可得到不同的產物。不同溫度下反應后所得固體成分的物質的量如圖1所示。在低于800 時主要還原產物為_；高于800 時CaS減少的原因是_(用化學方程式表示)。以高硫煤為還原劑焙燒2.5 h，不同條件對硫酸鈣轉化率的影響如圖2所示。CaCl2的作用是_；當溫度高于1 200 時，無論有無CaCl2存在，CaSO

5、4的轉化率趨于相同，其原因是_。 以C作還原劑，向密閉容器中加入相同質量的幾組不同C/S值(C與CaSO4的物質的量比)的混合物在1 100 加熱，結果如圖3所示。當C/S值為0.5時，反應產物為CaO、SO2、CO2；當C/S值大于0.7時，反應所得氣體中SO2的體積分數不升反降，其可能原因是_。(3)利用反應CaSO4(s)(NH4)2CO3(aq)CaCO3(s)(NH4)2SO4(aq)可以將磷石膏轉化為硫酸銨。若反應達到平衡后溶液中c(SO)2.0 mol·L1，此時溶液中c(CO)_。已知：Ksp(CaCO3)2.8×109，Ksp(CaSO4)3.2×

6、;107 解析：(1)將給定的三個熱化學方程式分別標為，根據蓋斯定律，由2×可得目標熱化學方程式，故H4H2H12H3(2683.244×2)kJ·mol130.8 kJ·mol1。(2)由圖示可知，在低于800 時，還原的主要產物為CaS，在高于800 時，得到的主要產物為CaO，則此時是CaS與CaSO4反應生成CaO。由圖示可看出，在高于1 200 時，加入CaCl2與不加入CaCl2時CaSO4的轉化率相同，但較低溫度下加入CaCl2時轉化率高，故CaCl2的作用為催化劑。當C/S值大于0.7時，原料中的還原劑C的含量增加，則高溫下過量的C與CO

7、2發生反應CO2C2CO，從而使得氣體總體積增大。(3)根據反應的化學方程式可知，該反應的平衡常數K，故當c(SO)2.0 mol·L1時，c(CO)0.017 5 mol·L1。答案：(1)30.8(2)CaSCaS3CaSO44CaO4SO2作催化劑兩種情況下反應均達到平衡狀態，催化劑CaCl2不改變平衡狀態CO2高溫下與過量C反應生成CO，使氣體總體積增大(或部分轉化為其他含S物質)(3)1.75×102 mol·L13“溫室效應”是全球關注的環境問題之一。CO2是目前大氣中含量最高的一種溫室氣體，CO2的綜合利用是解決溫室及能源問題的有效途徑。(

8、1)研究表明CO2和H2在催化劑存在下可發生反應生成CH3OH。已知部分反應的熱化學方程式如下：CH3OH(g)O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H1a kJ·mol1H2(g)O2(g)=H2O(l)H2b kJ·mol1H2O(g)=H2O(l)H3c kJ·mol1則CO2(g)3H2(g)=CH3OH(g)H2O(g)H_kJ·mol1。 (2)CO2催化加氫也能合成低碳烯烴：2CO2(g)6H2(g)C2H4(g)4H2O(g)。不同溫度下平衡時的四種氣態物質的物質的量如圖1所示，曲線b表示的物質為_(填化學式)。 (3)CO2和H2在催化

9、劑Cu/ZnO作用下可發生兩個平行反應，分別生成CH3OH和CO。反應A：CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g)反應B：CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)控制CO2和H2初始投料比為13時，溫度對CO2平衡轉化率及甲醇和CO產率的影響如圖2所示。由圖2可知溫度升高CO的產率上升，其主要原因可能是_。由圖2可知獲取CH3OH最適宜的溫度是_。下列措施有利于提高CO2轉化為CH3OH的平衡轉化率的有_(填字母)。 A使用催化劑B增大體系壓強C增大CO2和H2的初始投料比D投料比不變和容器體積不變，增加反應物的濃度解析：(1)將已知的前三個熱化學方程式編號為，根據蓋斯定律，將

10、3×可得第4個熱化學方程式，故H(3bac)kJ·mol1。(2)由圖可知平衡時H2的物質的量隨溫度升高而增大，則曲線a代表CO2，由化學方程式中各物質的化學計量數可知，b表示H2O，c表示C2H4。(3)使用催化劑不影響平衡，A錯誤；增大壓強反應A平衡正向移動，反應B平衡不移動，CO2轉化為CH3OH的轉化率增大，B正確；增大CO2和H2的初始投料比，CO2轉化率減小，C錯誤；投料比和容器體積不變時，增加反應物的濃度等效于增大壓強，D正確。答案：(1)3bac(2)H2O(3)反應B正反應是吸熱反應，溫度升高平衡正向移動，CO產率升高250 BD4鈷及其化合物在催化劑、電

11、池、顏料與染料等領域有廣泛應用。(1)CoO是一種油漆添加劑，可通過反應、制備。2Co(s)O2(g)=2CoO(s)H1a kJ·mol1CoCO3(s)=CoO(s)CO2(g)H2b kJ·mol1則反應2Co(s)O2(g)2CO2(g)=2CoCO3(s)的H_。 (2)某含鈷催化劑可同時催化去除柴油車尾氣中的碳煙(C)和NOx。不同溫度下，將模擬尾氣(成分如下表所示)以相同的流速通過該催化劑，測得所有產物(CO2、N2、N2O)與NO的相關數據如圖所示。模擬尾氣氣體(10 mol)碳煙(a mol)NOO2He物質的量分數0.25%5%94.75%380 時，測

12、得排出的氣體中含0.45 mol O2和0.052 5 mol CO2，則Y的化學式為_。實驗過程中采用NO模擬NOx而不采用NO2的原因是_。解析：(1)將給定的兩個熱化學方程式按照×2可得目標熱化學方程式，故H(a2b)kJ·mol1。(2)根據尾氣中NO、O2的物質的量以及排出氣體中O2、CO2的物質的量可知，反應掉的NO在反應中提供的n(O)(0.45×20.052 5×210×5%×2)mol0.005 mol，由圖示可知，生成X的n(NO)(10×0.25%×16%)mol0.004 mol，生成Y的n

13、(NO)(10×0.25%×8%)mol0.002 mol，若X為N2，Y為N2O，則提供的n(O)0.004 mol0.002 mol×0.005 mol，若X為N2O，Y為N2，則提供的n(O)0.004 mol×0.002 mol0.004 mol，故Y為N2O。答案：(1)(a2b)kJ·mol1(2)N2O真實尾氣中的NOx以NO為主(或NO2氣體中存在N2O4，不便于定量測定)5甲烷在日常生活及有機合成中用途廣泛，某研究小組研究甲烷在高溫下氣相裂解反應的原理及其應用。(1)已知：CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H

14、1890.3 kJ·mol1C2H2(g)O2(g)=2CO2(g)H2O(l)H21 299.6 kJ·mol12H2(g)O2(g)=2H2O(l)H3571.6 kJ·mol1則甲烷氣相裂解反應：2CH4(g)=C2H2(g)3H2(g)的H_。(2)該研究小組在研究過程中得出當甲烷分解時，幾種氣體平衡時分壓(Pa)與溫度()的關系如圖所示。T1時，向2 L恒容密閉容器中充入0.3 mol CH4只發生反應2CH4(g)C2H4(g)2H2(g)，達到平衡時，測得c(C2H4)c(CH4)。該反應達到平衡時，CH4的轉化率為_。對上述平衡狀態，若改變溫度至T

15、2 ，經10 s后再次達到平衡，c(CH4)2c(C2H4)，則10 s內C2H4的平均反應速率v(C2H4)_，上述變化過程中T1_(填“”或“”)T2，判斷理由是_。(3)若容器中發生反應2CH4(g)C2H2(g)3H2(g)，列式計算該反應在圖中A點溫度時的平衡常數K_(用平衡分壓代替平衡濃度)；若只改變一個反應條件使該反應的平衡常數K值變大，則該條件是_(填字母)。A可能減小了C2H2的濃度B一定是升高了溫度C可能增大了反應體系的壓強D可能使用了催化劑解析：(1)將三個已知的熱化學方程式依次編號為，根據蓋斯定律，由×2×可得熱化學方程式2CH4(g)C2H2(g)

16、3H2(g)H376.4 kJ·mol1。(2)設達到平衡時，甲烷轉化了x mol·L1，根據“三段式”法進行計算：2CH4(g)C2H4(g)2H2(g)起始(mol·L1) 0.15 0 0轉化(mol·L1) x 0.5x x平衡(mol·L1) 0.15x 0.5x x則有0.15x0.5x，解得x0.1，故CH4的轉化率為×100%66.7%。由圖像判斷出該反應為吸熱反應，因重新達到平衡后甲烷的濃度增大，故反應逆向移動，則T1T2為降溫過程，即T1T2。結合的計算結果，設重新達到平衡時，甲烷的濃度變化了y mol·

17、L1，根據“三段式”法進行計算： 2CH4(g)C2H4(g)2H2(g)起始(mol·L1) 0.05 0.05 0.1轉化(mol·L1) y 0.5y y平衡(mol·L1) 0.05y 0.050.5y 0.1y則有0.05y2×(0.050.5y)，解得y0.025。則v(C2H4)0.00 125 mol·L1·s1。(3)由題圖中數據可知，平衡時各物質分壓如下：2CH4(g)C2H2(g)3H2(g) 1×103 1×101 1×104平衡常數K1×105。平衡常數只與溫度有關，由

18、題給圖像可知該反應為吸熱反應，則升高溫度可使化學平衡常數增大。答案：(1)376.4 kJ·mol1(2)66.7%0.001 25 mol·L1·s1從題給圖像判斷出該反應為吸熱反應，對比T1和T2兩種平衡狀態，由T1到T2，CH4濃度增大，說明平衡逆向移動，則T1T2(3)1×105B6碳、氮及其化合物是同學們經常能接觸到的重要物質，是科學研究的重要對象。(1)H2NCOONH4是工業合成尿素的中間產物，該反應的能量變化如圖甲所示。用CO2和氨氣合成尿素的熱化學方程式為_。(2)合理利用CO2、CH4，抑制溫室效應成為科學研究的新熱點。一種以二氧化鈦

19、表面覆蓋Cu2Al2O4為催化劑，可以將CO2和CH4直接轉化成乙酸(H0)。在不同溫度下催化劑的催化效率與乙酸的生成速率分別如圖乙所示。250300 時，溫度升高而乙酸的生成速率降低的原因是_。250 和400 時乙酸的生成速率幾乎相等，實際生產中應選擇的溫度為_。(3)T 時，將等物質的量的NO和CO充入體積為2 L的密閉容器中發生反應2NO2CO2CO2N2。保持溫度和體積不變，反應過程中NO的物質的量隨時間的變化如圖丙所示。平衡時若保持溫度不變，再向容器中充入CO、N2各0.8 mol，平衡將_(填“向左”“向右”或“不”)移動。圖中a、b分別表示在一定溫度下，使用相同質量、不同表面積的催化劑時，達到平衡過程中n(NO)的變化曲線，其中表示催化劑表面積較大的曲線是_(填“a”或“b”)。15 min時，若改變外界反應條件，導致n(NO)發生如圖所示的變化，則改變的條件可能是_(任答一條即可)。解析：(1)反應物能量高