1、填空题 碳和碳的化合物在生产、生活中的应用非常广泛,在提倡健康生活已成潮流的今天,“低碳生活”不再只是一种理想,更是一种值得期待的新的生活方式。
(1)甲烷燃烧放出大量的热,可作为能源用于人类的生产和生活。
已知:①2CH4(g)+3O2(g)=2CO(g)+4H2O(l) △H=" —1214" kJ/mol
②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H=" —566" kJ/mol
则表示甲烷燃烧热的热化学方程式 。
(2) 将两个石墨电极插入KOH溶液中,向两极分别通入CH4和O2,构成甲烷燃料电池。其负极电极反应式是: 。
(3)某同学利用甲烷燃料电池设计了一种电解法制取Fe(OH)2的实验装置(如下图所示),通电后,溶液中产生大量的白色沉淀,且较长时间不变色。下列说法中正确的是 (填序号)

A.电源中的a一定为正极,b一定为负极
B.可以用NaCl溶液作为电解液
C.A、B两端都必须用铁作电极
D.阴极发生的反应是:2H+ + 2e-= H2↑
(4)将不同量的CO(g)和H2O(g)分别通入体积
为2L的恒容密闭容器中,进行反应:
CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g),得到如下三组数据:
实验组
| 温度/℃
| 起始量/mol
| 平衡量/mol
| 达到平衡所需时间/min
|
H2O
| CO
| CO2
|
1
| 650
| 2
| 4
| 1.6
| 5
|
2
| 900
| 1
| 2
| 0.4
| 3
|
3
| 900
| 1
| 2
| 0.4
| 1
|
①实验1中,以v (H2)表示的平均反应速率为 。
②实验3跟实验2相比,改变的条件可能是 (答一种情况即可)
参考答案:(1)CH4(g)+2O2(g)
CO2(g)+2H2O(l) △H1=—890KJ.mol-1
(2)CH4-8e-+ 10 OH-
CO32-+ 7H2O;
(3) B、D ;
(4)① 0.16mol/(L·min) ②使用了催化剂;加大了压强(任答一种)
本题解析:(1)甲烷完全燃烧生成二氧化碳气体和液态水,所以甲烷燃烧热的热化学方程式中甲烷的物质的量是1mol,将①②相加除以2可得,答案是CH4(g)+2O2(g)
CO2(g)+2H2O(l) △H1=—890KJ.mol-1
(2)负极发生氧化反应,所以甲烷在负极发生氧化反应,结合电解质溶液,负极的电极反应式为CH4- 8e-+ 10 OH-
CO32-+ 7H2O;
(3)A、电解过程中两极分别是H+和Fe放电生成氢气和亚铁离子,所以两极哪端都可以生成氢气,a不一定为正极,b不一定为负极,但a为正极,b为负极,效果较好,错误;B、在装置中铁一定作阳极,所以氯化钠溶液是电解质溶液,不影响阳极Fe放电生成亚铁离子,阴极H+放电生成氢气,正确;C、装置中铁一定作阳极,阴极可以是铁,也可以是其他惰性电极,错误;D、阴极H+放电生成氢气,正确,答案选BD。
(4)①实验1中,CO2的浓度增加0.8mol/L,所以氢气浓度也增加0.8mol/L,v (H2)= 0.8mol/L/5min=0.16mol/(L·min);
②实验3跟实验2相比,到达平衡时间缩短,说明反应速率加快,反应温度、各物质的物质的量均未变,所以可能是使用了催化剂或增大压强。
考点:考查盖斯定律得应用,电化学理论的应用,反应速率的计算及条件对反应速率的影响判断
本题难度:困难
2、选择题 工业上利用可逆反应N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)合成氨,下列叙述正确的是
A.合成氨的适宜条件是高温、高压、催化剂,其中催化剂不改变该反应的逆反应速率
B.恒容通入氩气,使反应体系的压强增大,反应速率一定增大
C.该反应是放热反应,降低温度将缩短反应达到平衡的时间
D.在t1、t2时刻,NH3 (g)的浓度分别是c1、c2,则时间间隔t1~t2内,NH3 (g)生成的平均速率为v=
参考答案:D
本题解析:催化剂在反应中同等程度的改变正、逆反应速率,A错;B项:通入氩气压强增大,但是物质的浓度不变,所以速率不变;C项:降温会减小反应速率,将延长达到平衡的时间,错误;D项由反应速率的表达式可知正确。
本题难度:一般
3、填空题 由于催化剂可以为化学工业生产带来巨大的经济效益,催化剂研究和寻找一直是受到重视的高科技领域。
(1)V2O5是接触法制硫酸的催化剂。下图为硫酸生产过程中2SO2 (g) + O2(g)
2SO3(g) ΔH=-196.6 kJ·mol-1反应过程的能量变化示意图。

①V2O5的使用会使图中B点 (填“升高”、“降低”)。
②一定条件下,SO2与空气反应tmin后,SO2和SO3物质的量浓度分别为a mol/L和b mol/L,则SO2起始物质的量浓度为 mol/L;生成SO3的化学反应速率为 mol/(L·min)。
(2)下图是一种以铜、稀硫酸为原料生产蓝矾的生产流程示意图。

①生成CuSO4的总反应为2Cu+O2+2H2SO4=2 CuSO4+2H2O,少量
起催化作用,使反应按以下两步完成:
第一步:Cu+2Fe3+=2Fe2++Cu2+
第二步: 。(用离子方程式表示)
②调节溶液pH为3~4的目的是 ,调节时加入的试剂可以为 。(选填序号)
a.NaOH溶液 b.CuO粉末 c.Cu2(OH)2CO3 d.氨水
(3)纳米TiO2是优良的光敏催化剂。工业上用钛铁矿制得粗TiO2;再转化为TiCl4(l);由TiCl4(l)制取纳米TiO2的方法之一是将TiCl4气体导入氢氧火焰中(700~1000℃)进行水解。
已知:TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(l)+O2(g) ΔH=+140 kJ·mol-1
2C(s)+O2(g)=2CO(g) ΔH=-221 kJ·mol-1
①写出TiO2和焦炭、氯气反应生成TiCl4和CO的热化学方程式: 。
②写出上述TiCl4(l)制取纳米TiO2的化学方程式: 。
参考答案:(1)①降低(1分) ②a+b(1分)
(1分) (2) ①4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O (2分)
②将Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀除去(1分) b,c(2分)
(3)①TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(l)+2CO(g) ΔH=-81 kJ·mol-1(2分)
②TiCl4+2H2O
TiO2+4HCl(2分)
本题解析:(1)①催化剂能降低反应的活化能,所以V2O5的使用会使图中B点降低。
②一定条件下,SO2与空气反应tmin后,SO2和SO3物质的量浓度分别为a mol/L和b mol/L,则根据S原子守恒可知,SO2起始物质的量浓度为(a+b)mol/L;反应速率通常用单位时间内浓度的变化量来表示,所以生成SO3的化学反应速率为
mol/(L·min)。
(2)①由于催化剂在反应前后不变,因此根据总反应式和第一步反应式可知,总反应式减去第一步反应式即得到第二步反应式,即第二步反应式为4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O
②由于溶液中含有铁离子,会干扰硫酸铜的制备,因此需要将铁离子除去。所以调节溶液pH的目的就是将Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀除去。又因为在除去铁离子的同时,不能在引入新的杂质,因此不能 选择氢氧化钠和氨水,应该选择氧化铜或碱式碳酸铜,即答案选bc。
(3)①已知反应①TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(l)+O2(g) ΔH=+140 kJ·mol-1、②2C(s)+O2(g)=2CO(g) ΔH=-221 kJ·mol-1,则根据盖斯定律可知①+②即得到反应TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(l)+2CO(g),所以该反应的反应热ΔH=140 kJ·mol-1-221 kJ·mol-1=-81 kJ·mol-1。
②根据TiCl4(l)制取纳米TiO2的方法之一是将TiCl4气体导入氢氧火焰中(700~1000℃)进行水解可知,TiCl4(l)制取纳米TiO2的化学方程式为TiCl4+2H2O
TiO2+4HCl。
考点:考查催化剂对活化能的影响、反应速率计算;物质的分离与提纯;反应热的计算以及物质制备等
本题难度:困难
4、选择题 在可逆反应中,改变下列条件一定能加快反应速率的是
[? ]
A.增大反应物的量
B.升高温度
C.增大压强
D.加催化剂
参考答案:B
本题解析:
本题难度:一般
5、选择题 为探究锌与稀硫酸的反应速率(以v(H2)表示),向反应混合液中加入某些物质,下列判断正确的是( )
A.加入NH4HSO4固体,v(H2)不变
B.加入Na2SO4固体,v(H2)减小
C.加入CH3COONa固体,v(H2)减小
D.滴加少量CuSO4溶液,v(H2)减小
参考答案:A.加入NH4HSO4固体,电离出氢离子,氢离子浓度增大,v(H2)增大,故A错误;
B.加入Na2SO4固体,氢离子浓度不变,v(H2)不变,故B错误;
C.加入CH3COONa固体,反应生成醋酸,氢离子浓度减小,则v(H2)减小,故C正确;
D.滴加少量CuSO4溶液,构成原电池,v(H2)增大,故D错误;
故选:C.
本题解析:
本题难度:一般