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1.碳、硫和氮的氧化物与大气污染密切相关,对CO2、SO2和NO2的研究很有意义.
(1)科学家发现NOx与悬浮在大气中的海盐粒子相互作用时,涉及如下反应:
I:2NO2(g)+NaCl(g)?NaNO3(g)+ClNO(g)△H1<0(平衡常数为K1
II:ZNO(g)+Cl(g)?2ClNO(g)△H2<0(平衡常数为K2
III:4NO2(g)+2NaCl(g)?2NaNO2(g)+2NO(g)+Cl2(g)△H3 (平衡常数为K3
反应III中K3=$\frac{{K}_{1}^{2}}{{K}_{2}}$(用K1、K2表示),△H3=2△H1-△H2(用△H1、△H2表示).若反应 II在恒温、恒容条件下进行,能判断该反应一定达到平衡状态的标志是AD.
A.容器内混合气体的压强保持不变
B.v正(NO)=v逆(Cl2
C.容器内混合气体的密度保持不变
D.容器内混合气体的平均相对分子质量保持不变
(2)汽车尾气中排放的NOx和CO会污染环境,在汽车尾气系统中安装催化转化器,可有效降低NOx和CO的排放,为了模拟应:2NO(g)+2CO(g)?N2(g)+2CO2(g)在催化转化器内的工作情况,控制一定条件,让反应在恒容密闭容器中进行,用传感器测得不同时间NO(g)和CO(g)的浓度如表:
时间/S012345
c(NO)/(10-4mol/L)10.04.502.501.501.001.00
c(CO)/(10-3mol/L)3.603.052.852.752.702.70
平衡时,NO的转化率ɑ(NO)=90%,
此溫度下,该反应的平衡常数K=5000.
(3)科学家提出由CO2制取C的工艺如图1所示.已知:在重整系统中n(FeO):n(CO2)=5:1则在“热分解系统”中,FexOy的化学式为Fe5O7

(4)NQx可“变废为宝”,由NO电解可制备NH4NO3,其工作原理如图2所示(M、N为多孔电极).为使电解产物全部转化为NH4NO3,需向电解产物中补充适量NH3.电解时M和电源负 极(填“正或负”)相连,书写N极发生的电极反应式.

分析 (1)已知:Ⅰ、2NO2(g)+NaCl(s)?NaNO3(s)+ClNO(g),
Ⅱ、2NO(g)+Cl2(g)?2ClNO(g),
根据盖斯定律①×2-②可得:4NO2(g)+2NaCl(s)?2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g),由此计算该反应平衡常数和△H3,可逆反应达到平衡状态,一定满足正逆反应速率相等,各组分的浓度、百分含量不再变化,据此进行判断;
(2)由图表可知反应进行到4s时达到平衡状态,
                                   2NO(g)+2CO(g)?N2(g)+2CO2(g)
起始浓度(10-4mol/L)        10             36            0          0
变化浓度(10-4mol/L)        9                9           4.5          9
平衡浓度(10-4mol/L)        1.0            27            4.5       9
根据反应物的转化率和平衡常数计算公式计算即可;
(3)由示意图可知,重整系统中CO2和FeO反应生成FexOy和C,根据原子守恒确定FexOy的化学式;
(4)电解NO制备NH4NO3,M极发生还原反应为阴极,N极NO被氧化为NO3-是阳极,据此分析判断并写出N极电极反应式.

解答 解:(1)2NO2(g)+NaCl(s)?NaNO3(s)+ClNO(g) K1 △H<0 (I)
2NO(g)+Cl2(g)?2ClNO(g) K2 △H<0 (II)
根据盖斯定律,Ⅰ×2-Ⅱ可得:4NO2(g)+2NaCl(s)?2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g),则该反应平衡常数K=$\frac{{K}_{1}^{2}}{{K}_{2}}$,△H3=2△H1-△H2
A.在恒温、恒容条件下,反应2NO(g)+Cl2(g)?2ClNO(g)进行过程中气体总物质的量不断变化,压强也在变化,当容器内混合气体的压强保持不变,说明达到平衡状态,故A正确;
B.当v正(NO)=2v逆(Cl2)时,反应达到平衡状态,故B错误;
C.混合气体的质量和体积始终不变,则容器内混合气体的密度保持不变,无法判断是平衡状态,故C错误;
D.混合气体的质量和始终不变,气体的总物质的量不确定,当容器内混合气体的平均相对分子质量保持不变时,反应达到平衡状态,故D正确;
故答案为:$\frac{{K}_{1}^{2}}{{K}_{2}}$;2△H1-△H2;AD;
(2)由图表可知反应进行到4s时达到平衡状态,
                                   2NO(g)+2CO(g)?N2(g)+2CO2(g)
起始浓度(10-4mol/L)        10             36            0          0
变化浓度(10-4mol/L)        9                9           4.5          9
平衡浓度(10-4mol/L)        1.0            27            4.5       9
平衡时,NO的转化率ɑ(NO)=$\frac{9×1{0}^{-4}mol/L}{10×1{0}^{-4}mol/L}×100%$=90%;
此溫度下,该反应的平衡常数K=$\frac{c({N}_{2})×{c}^{2}(C{O}_{2})}{{c}^{2}(NO)×{c}^{2}(CO)}$=$\frac{(4.5×1{0}^{-4}mol/L)×(9×1{0}^{-4}mol/L)^{2}}{(1.0×1{0}^{-4}mol/L)^{2}×(27×1{0}^{-4}mol/L)^{2}}$=5000,
故答案为:90%;5000;
(3)由示意图可知,重整系统中CO2和FeO反应生成FexOy和C,发生的反应中n(FeO):n(CO2)=5:1,根据Fe原子、O原子守恒可知x:y=5:(5+2)=5:7,故FexOy的化学式为Fe5O7
故答案为:Fe5O7
(4)电解NO制备NH4NO3,M极发生还原反应为电解池的阴极,连接电源的负极,而N极上发生氧化反应,其电极反应式为NO-3e-+2H2O=NO3-+4H+
故答案为:负;NO-3e-+2H2O=NO3-+4H+

点评 本题考查化学平衡状态的判断及计算、盖斯定律的应用以及电解原理的应用等知识,较为综合,考查对图表分析提取信息能力等,为高考常见题型,题目难度中等.

练习册系列答案
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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

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化学键键能化学键键能化学键键能化学键键能
C-H414C-F489H-F565F-F158
H-H436H-N391
①根据键能数据计算以下反应的反应热△H:
CH4(g)+4F2(g)═CF4(g)+4HF(g)△H
②根据键能和反应热化学方程式$\frac{1}{2}$N2(g)+$\frac{3}{2}$H2(g)═NH3(g )
△H=-46kJ•mol-1 计算N≡N的键能.

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

12.下列说法不正确的是(  )
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6.钴基合金中含少量镁、镍和铁元素,在化工、航空航天和机械工业应用广泛.现有钴基废合金需要回收再利用,设计流程如图:


已知:1)有关钴、镍、镁、铁化合物的性质见下表:
化学式沉淀开始时的pH沉淀完全时的pH有关性质
Co(OH)27.29.4Co+2HCl═CoCl2+H2
Co2++2NH3•H2O═Co(OH)2↓+2NH4+
Co2++2H2O?Co(OH)2+2H+
Ni+2HCl═NiCl2+H2
Ni2++6NH3•H2O═Ni(NH36]2++6H2O
Fe(OH)27.19.6
Fe(OH)32.33.7
Mg(OH)210.812.4
2)25℃Ksp(MgF2)=7.4×10-11、Ksp(MgCO3)=3.5×10-3
请回答:
(1)“除镍”步骤必须控制在一定时间内完成,否则沉淀中将有部分Co(OH)2转化为Co(OH)3,此反应的化学方程式为4Co(OH)2+O2+2H2O=4Co(OH)3
(2)在“盐酸调pH=4”步骤中,加入盐酸的作用是防止Co2+水解.
(3)“净化”步骤中加入H2O2的作用是2Fe2++2H++H2O2=2H2O+2Fe3+(请用离子方程式表示).废渣的成分MgF2、Fe(OH)3(请用化学式表示).
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(5)二水合草酸钴晶体(CoC2O4•2H2O)中C元素的化合价为+3,在空气中高温反应的化学方程式为2CoC2O4•2H2O+O2=2CoO+4H2O+4CO2

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科目:高中化学 来源: 题型:实验题

3.实验室有一包固体粉末样品可能是MgCO3、Fe2O3和FeO的混合物.
I.甲学生设计实验方案,以确定样品中是否含有FeO,除样品外,实验室只提供以下试剂:KMnO4溶液、盐酸、稀硫酸、KSCN溶液、NaOH溶液,请你描述甲学生的实验操作步骤、现象及结论:取少量样品于试管中,加入稀硫酸溶解,再加入少量KMnO4溶液,溶液不褪色,说明样品中没有FeO.
Ⅱ.经甲学生实验确定该样品中不存在FeO,乙学生想在甲学生的实验基础上进一步来测定混合物中Fe2O3的含量:乙学生准备用如图所示各仪器按一定顺序连接成一套完整的装置进行实验,以测定Fe2O3的质量分数.

请回答下列问题:
(1)盛装盐酸的仪器的名称是分液漏斗,装置的连接顺序是:B→D→A→C(填图中字母序号,各仪器只能选用一次).
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(4)在进行乙学生的实验方案评价时,有学生认为不必测定A中沉淀的质量,而只要测出装置A在吸收反应产生的气体前后的质量差,就能完成实验要求.实验证明,若用此法测得Fe2O3的质量分数将偏小(填“偏大”、“偏小”或“不变”).

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20.氯吡格雷是一种血小板聚集抑制剂,以2-氯苯甲醛为原料合成该药物的路线如图:

根据以上信息,回答下列问题:
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(2)X的结构简式为
(3)D→E的反应类型是取代反应.
(4)写出C在一定条件下生成一种含有3个六元环的产物的化学方程式
(5)同时满足下列两个条件的B的同分异构体共有9种(不包括B).
①与B含有相同的官能团②苯环上的取代基不超过2个
已知:=O$→_{H+}^{ROH}$
乙醇为有机原料制备化合物 ,需要经历的反应类型有①②③④(填写编号).①加成反应  ②消去反应  ③取代反应  ④氧化反应  ⑤还原反应.写出制备化合物     的最后一步反应的化学方程式

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

7.氢能是发展中的新能源,它的利用包括氢的制备、储存和应用三个环节.回答下列问题:
(1)氢气可用于制备H2O2.已知:
H2(g)+A(l)=B(l)△H1            O2(g)+B(l)=A(l)+H2O2(l)△H2
其中A、B为有机物,两反应均为自发反应,则H2(g)+O2(g)=H2O2(l)的△H<0(填“>”、“<”或“=”).
(2)在恒温恒容的密闭容器中,某储氢反应:MHx(s)+yH2(g)?MHx+2y(s)△H<0达到化学平衡.下列有关叙述正确的是ac.
a.容器内气体压强保持不变
b.吸收y mol H2只需1mol MHx
c.若降温,该反应的平衡常数增大
d.若向容器内通入少量氢气,则v(放氢)>v(吸氢)
(3)化工生产的副产氢也是氢气的来源.电解法制取有广泛用途的Na2FeO4,同时获得氢气:Fe+2H2O+2OH-$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$FeO42-+3H2↑,工作原理如图1所示.装置通电后,铁电极附近生成紫红色的FeO42-,镍电极有气泡产生.若氢氧化钠溶液浓度过高,铁电极区会产生红褐色物质.已知:Na2FeO4只在强碱性条件下稳定,易被H2还原.
①电解一段时间后,c(OH-)降低的区域在阳极室(填“阴极室”或“阳极室”).
②电解过程中,须将阴极产生的气体及时排出,其原因是防止Na2FeO4与H2反应使产率降低.
③c( Na2FeO4)随初始c(NaOH)的变化如图2,任选M、N两点中的一点,分析c(Na2FeO4)低于最高值的原因:M点:c(OH-)低,Na2FeO4稳定性差,且反应慢(或N点:c(OH-)过高,铁电极上有氢氧化铁生成,使Na2FeO4产率降低.

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