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1、第28题化学基本理论综合题题组一化学反应中的能量变化与化学平衡的综合解题指导解答化学基本理论综合题的一般步骤步骤1：浏览全题，明确题已知和所求，挖掘解题切入点。步骤2：(1)对于化学反应速率和化学平衡图像类试题：明确纵横坐标的含义理解起点、终点、拐点的意义分析曲线的变化趋势。(2)对于图表数据类试题：分析数据研究数据间的内在联系找出数据的变化规律挖掘数据的隐含意义。(3)对于利用盖斯定律写热化学方程式或求H类试题要做到：明确待求热化学方程式中的反应物和生成物；处理已知热化学方程式中的化学计量数和焓变；叠加处理热化学方程式确定答案。(4)对于电化学类试题：判断是原电池还是电解池分析电极类别，书写
2、电极反应式按电极反应式进行相关计算。(5)对于电解质溶液类试题：明确溶液中的物质类型及其可能存在的平衡类型，然后进行解答。步骤3：针对题目中所设计的问题，联系相关理论逐个进行作答。挑战满分(限时30分钟)1研究和深度开发CO、CO2的应用对构建生态文明社会具有重要的意义。(1)CO可用于炼铁，已知：Fe2O3(s)3C(s)=2Fe(s)3CO(g)H1489.0 kJmol1，C(s)CO2(g)=2CO(g)H2172.5 kJmol1则CO还原Fe2O3(s)的热化学方程式为_。(2)分离高炉煤气得到的CO与空气可设计成燃料电池(以KOH溶液为电解液)。写出该电池的负极反应式：_。(3)
3、CO2和H2充入一定体积的密闭容器中，在两种温度下发生反应：CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g)，测得CH3OH的物质的量随时间的变化见图1。曲线、对应的平衡常数大小关系为K_(填“”、“”或“”)K。一定温度下，在容积相同且固定的两个密闭容器中，按如下方式加入反应物，一段时间后达到平衡。容器甲乙反应物投入量1 mol CO2、3 mol H2a mol CO2、b mol H2、c mol CH3OH(g)、c mol H2O(g)若甲中平衡后气体的压强为开始的0.8倍，要使平衡后乙与甲中相同组分的体积分数相等，且起始时维持化学反应向逆反应方向进行，则c的取值范围为_。(4)
4、利用光能和光催化剂，可将CO2和H2O(g)转化为CH4和O2。紫外光照射时，在不同催化剂(、)作用下，CH4产量随光照时间的变化见图2。在015小时内，CH4的平均生成速率、和从大到小的顺序为_(填序号)。(5)以TiO2/Cu2Al2O4为催化剂，可以将CO2和CH4直接转化成乙酸。在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率的关系见图3。乙酸的生成速率主要取决于温度影响的范围是_。Cu2Al2O4可溶于稀硝酸，写出有关的离子方程式：_。2可燃冰的主要成分是甲烷，甲烷既是清洁燃料，也是重要的化工原料。(1)甲烷和二氧化碳重整制合成气对温室气体的治理具有重大意义。已知：CH4(g)CO2(g
5、)2CO(g)2H2(g) H247.3 kJmol1CH4(g)C(s)2H2(g)H75 kJmol1反应2CO(g)=C(s)CO2(g)在_(填“高温”或“低温”)下能自发进行。合成甲醇的主要反应：2H2(g)CO(g)CH3OH(g)H90.8 kJmol1，T 时此反应的平衡常数为160。此温度下，在密闭容器中开始只充入CO、H2，反应到某时刻测得各组分的浓度如下：物质H2COCH3OH浓度/molL10.200.100.40比较此时正、逆反应速率的大小：v正_(填“”、“”或“”)v逆。生产过程中，合成气要进行循环，其目的是_。在一固定容积的密闭容器中发生反应2H2(g)CO(g
6、)CH3OH(g)，若要提高CO的转化率，则可以采取的措施是_(填字母)。a 升温 b加入催化剂 c增加CO的浓度 d加入H2加压e加入惰性气体加压 f分离出甲醇(2)以甲烷为燃料的新型电池的成本大大低于以氢为燃料的传统燃料电池，下图是目前研究较多的一类固体氧化物燃料电池的工作原理示意图。B极为电池的_极，该电极的反应式为_。若用该燃料电池作电源，用石墨作电极电解100 mL 1 molL1的硫酸铜溶液，当两极收集到的气体体积相等时，理论上消耗甲烷的体积为_(标况下)。3研究CO2与CH4的反应使之转化为CO与H2，对缓解燃料危机，减少温室效应具有重要的意义。(1)已知：2CO(g)O2(g)
7、=2CO2(g) H566 kJmol12H2(g)O2(g)=2H2O(g) H484 kJmol1CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(g) H802 kJmol1则CH4(g)CO2(g)2CO(g)2H2(g) H_ kJmol1(2)在密闭容器中通入物质的量浓度均为0.1 molL1的CH4与CO2，在一定条件下发生反应CH4(g)CO2(g)2CO(g)2H2(g)，测得CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如下图所示。据图可知，p1、p2、p3、p4由大到小的顺序为_。在压强为p4、1 100 的条件下，该反应5 min时达到平衡点X，该温度下，反应的平衡常数为_(保留小
8、数点后两位)。(3)CO和H2在工业上还可以通过反应C(s)H2O(g)CO(g)H2(g)来制取。在恒温恒容下，如果从反应物出发建立平衡，可认定平衡已达到的是_(填选项字母)。A体系压强不再变化 BH2与CO的物质的量之比为11C混合气体的密度保持不变 D气体平均相对分子质量为15，且保持不变在某密闭容器中同时投入四种物质，2 min时达到平衡，测得容器中有1 mol H2O(g)、1 mol CO(g)、2.2 mol H2(g)和一定量的C(s)，如果此时对体系加压，平衡向_(填“正”或“逆”)反应方向移动，第5 min时达到新的平衡，请在图中画出25 min内容器中气体平均相对分子质量
9、的变化曲线。4纳米级Cu2O由于具有优良的催化性能而受到关注，下表为制取Cu2O的三种方法：方法用炭粉在高温条件下还原CuO方法电解法，反应为2CuH2OCu2OH2方法用肼(N2H4)还原新制Cu(OH)2(1)工业上常用方法和方法制取Cu2O而很少用方法，其原因是反应条件不易控制，若控温不当易生成_而使Cu2O产率降低。(2)已知： 2Cu(s)O2(g)=Cu2O(s)Ha kJmol1C(s)O2(g)=CO(g)Hb kJmol1Cu(s)O2(g)=CuO(s)Hc kJmol1则方法发生反应的热化学方程式为2CuO(s)C(s)=Cu2O(s)CO(g)H_kJmol1。(3)方
10、法采用离子交换膜控制电解液中OH的浓度而制备纳米Cu2O，装置如图所示，该电池的阳极生成Cu2O的反应式为_。(4)方法为加热条件下用液态肼(N2H4)还原新制Cu(OH)2来制备纳米级Cu2O，同时放出N2。该制法的化学方程式为_。(5)在相同的密闭容器中，用以上两种方法制得的Cu2O分别进行催化分解水的实验：2H2O(g)2H2(g)O2(g)H0水蒸气的浓度(molL1)随时间t(min)变化如下表所示。序号温度0 min10 min20 min30 min40 min50 minT10.0500.049 20.048 60.048 20.048 00.048 0T10.0500.048
11、 80.048 40.048 00.048 00.048 0T20.1000.094 00.090 00.090 00.090 00.090 0下列叙述正确的是_(填字母代号)。A实验的温度：T2T1B实验前20 min的平均反应速率v(O2)7105 molL1min1C实验比实验所用的催化剂催化效率高组二化学平衡与电解质溶液的综合题挑战满分(限时30分钟)1一定条件下，通过下列反应可实现燃煤烟气中硫的回收：2CO(g)SO2(g)2CO2(g)S(l)H(1)已知：2CO(g)O2(g)=2CO2(g)H1566 kJmol1S(l)O2(g)=SO2(g)H2296 kJmol1 则反应
12、热H_ kJmol1。(2)其他条件相同、催化剂不同时，SO2的转化率随反应温度的变化如图a所示。260 时_(填“Fe2O3”、“NiO”或“Cr2O3”)作催化剂反应速率最快。Fe2O3和NiO作催化剂均能使SO2的转化率达到最高，不考虑价格因素，选择Fe2O3的主要优点是_。(3)科研小组在380 、Fe2O3作催化剂时，研究了不同投料比n(CO)n(SO2)对SO2转化率的影响，结果如图b所示。请在图b中画出n(CO)n(SO2)21时，SO2的转化率的预期变化曲线。(4)工业上还可用Na2SO3溶液吸收烟气中的SO2：Na2SO3SO2H2O=2NaHSO3。某温度下用1.0 molL1 Na2SO3溶液吸收纯净的SO2，当溶液中c(SO)降至0.2 molL1时，吸收能力显著下降，应更换吸收剂。此时溶液中c(HSO)约为_ molL1。此时溶液的pH_。(已知该温度下SOHHSO的平衡常数K8.0106，计算时SO2、H2SO3的浓度忽略不计)2氮及氮的化合物在生产生活中有着重要的用途，如NH3、HNO3等都是重要的化工产品。(1)合成氨的原料气N2和H2通常是以焦炭、水和空气为原料来制取的
