第三單元 化學反應原理新題呈現(xiàn)【例1】(2015江西景德鎮(zhèn)二模)氮的氧化物是造成空氣污染的主要氣體之一。用某些特殊的催化劑能將汽車尾氣中的co、nox、碳氫化合物轉化成無毒物質。已知:2c(s)+o2(g)2co(g)h=-221.0 kjmol-1n2(g)+o2(g)2no(g)h=+180.5 kjmol-1c(s)+o2(g)co2(g)h=-393.5 kjmol-1(1)寫出no(g)與co(g)催化轉化成n2(g)和co2(g)的熱化學方程式:。(2)用nh3還原nox生成n2和h2o?，F(xiàn)有no、no2的混合氣體3 l，可用同溫、同壓下3.8 l的nh3恰好使其完全轉化為n2，則原混合氣體中no和no2的物質的量之比為。(3)用電解法降解治理水中硝酸鹽污染。在酸性條件下，電解原理如圖1，直流電源a為(填“正”或“負”)極，寫出電解原理總反應的離子方程式:。 圖1 圖2(4)科研小組研究鐵屑對地下水脫氮的反應原理。ph=2.5時，用鐵粉還原kno3溶液，相關離子濃度、ph隨時間的變化關系如圖2(部分副反應產(chǎn)物曲線略去)。請根據(jù)圖中信息寫出t1時刻前發(fā)生反應的離子方程式: 。已知活性炭能吸附n、oh-。ph=2.5時，將鐵屑和活性炭同時加入硝酸鉀溶液中，可以提高脫氮的效果，其原因是。答案(1)2no(g)+2co(g)n2(g)+2co2(g)h=-746.5 kjmol-1(2)19(3)正4n+4h+2n2+2h2o+5o2(4)4fe+n+10h+4fe2+n+3h2o活性炭和鐵構成了原電池，加快反應速率，此外，活性炭吸附生成物n、oh-，能降低水中的n濃度且使溶液的酸性增強解析(1)n2(g)+o2(g)2no(g)h=+180.5 kjmol-12c(s)+o2(g)2co(g)h=-221.0 kjmol-1c(s)+o2(g)co2(g)h=-393.5 kjmol-1根據(jù)蓋斯定律，2-可得:2no(g)+2co(g)n2(g)+2co2(g)h=(-393.5 kjmol-1)2-(-221.0 kjmol-1)-(+180.5 kjmol-1)=-746.5 kjmol-1。(2)根據(jù)反應可知:氨氣被氧化為氮氣，nh3n23e-;一氧化氮被還原為氮氣，non22e-;二氧化氮被還原為氮氣，no2n24e-。設一氧化氮體積為x，二氧化氮體積為3-x，氨氣的體積為3.8 l，根據(jù)電子守恒可知:3.8 l3=2x+4(3-x)，x=0.3 l，則二氧化氮體積為2.7 l，相同條件下，混合氣體中no和no2的體積比等于物質的量之比為0.3 l2.7 l=19。(3)由圖示知在ag-pt電極上n發(fā)生還原反應，因此ag-pt電極為陰極，則b為負極，a為電源正極，陰極反應是n得電子發(fā)生還原反應生成n2，陽極上氫氧根失去電子生成氧氣，電解總反應為4n+4h+2n2+2h2o+5o2。(4)根據(jù)圖示知道t1時刻前，硝酸根離子、氫離子濃度逐漸減小，亞鐵離子濃度增大，則是金屬鐵和硝酸之間的反應，即4fe+n+10h+4fe2+n+3h2o;將鐵屑和活性炭同時加入上述kno3溶液中，活性炭和鐵構成了無數(shù)個微小的鐵碳原電池，加快反應速率(或活性炭吸附作用，降低溶液中n濃度)，可以提高脫氮效果?！纠?】(2015開封二模)開發(fā)新能源是解決環(huán)境污染的重要舉措，其中甲醇、甲烷是優(yōu)質的清潔燃料，可制作燃料電池。(1)已知:2ch3oh(l)+3o2(g)2co2(g)+4h2o(g)h1=-1 274.0 kjmol-12co(g)+o2(g)2co2(g)h2=-566.0 kjmol-1h2o(g)h2o(l)h3=-44.0 kjmol-1。甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水的熱化學方程式為。(2)生產(chǎn)甲醇的原料co和h2可由反應ch4(g)+h2o(g)co(g)+3h2(g)h0得到。一定條件下ch4的平衡轉化率與溫度、壓強的關系如圖1，則p1(填“”或“=”)p2。a、b、c三點處對應平衡常數(shù)(ka、kb、kc)的大小順序為。100 時，將1 mol ch4和2 mol h2o通入容積為1 l的定容密閉容器中發(fā)生反應，能說明該反應已經(jīng)達到平衡狀態(tài)的是(填字母)。a. 容器的壓強恒定b. 容器內(nèi)氣體密度恒定c. 3v正(ch4)=v逆(h2)d. 單位時間內(nèi)消耗0.1 mol ch4同時生成0.3 mol h2(3)甲醇燃料電池(簡稱dmfc)由于結構簡單、能量轉化率高、對環(huán)境無污染，可作為常規(guī)能源的替代品而越來越受到關注。dmfc工作原理如圖2所示:通入a氣體的電極是原電池的(填“正”或“負”)極，其電極反應式為。(4)某研究小組將兩個甲烷燃料電池串聯(lián)后作為電源，進行飽和氯化鈉溶液電解實驗，如圖3所示u形管中氯化鈉溶液的體積為800 ml。閉合k后，若每個電池甲烷用量均為0.224 l(標準狀況)，且反應完全，則理論上通過電解池的電量為(列式計算，法拉第常數(shù)f=9.65104 cmol-1)。若產(chǎn)生的氣體全部逸出，電解后溶液混合均勻，電解后u形管中溶液的ph為。 圖1 圖2圖3答案(1)ch3oh(l)+o2(g)co(g)+2h2o(l)h=-442.0 kjmol-1(2)p1p2kakbkcac(3)負ch3oh-6e-+h2oco2+6h+(4)89.65104 cmol-1=7.72103 c13解析(1)根據(jù)蓋斯定律，將已知反應(-+4)得到ch3oh(l)+o2(g)co(g)+2h2o(l)，所以該反應的h=(-1 274.0 kjmol-1)-(-566.0 kjmol-1)+(-44.0 kjmol-14)=-442.0 kjmol-1，即ch3oh(l)+o2(g)co(g)+2h2o(l)h=-442.0 kjmol-1。(2)在圖1的200 位置，平行與縱軸畫一條虛線，可見ch4的轉化率p1時大于p2時，在ch4(g)+h2o(g)co(g)+3h2(g)反應中，生成物的氣體體積大于反應物，壓強增大時平衡向逆向移動，故p1p2;正反應吸熱，隨溫度升高，平衡正向移動，化學平衡常數(shù)k增大，所以kakb”、“”、“c(n)c(na+)c(oh-)c(h+)解析(1)由n2(g)+2o2(g)2no2(g)h=+a kjmol-1、n2h4(g)+o2(g)n2(g)+2h2o(g)h=-b kjmol-1、2no2(g)n2o4(g)h=-c kjmol-1，根據(jù)蓋斯定律可知2-得2n2h4(g)+n2o4(g)3n2(g)+4h2o(g)h=-(a-c+2b)kjmol-1。(2)次氯酸鈉與過量的氨氣反應制備肼，依據(jù)質量守恒寫出化學方程式:naclo+2nh3n2h4+nacl+h2o。(3)甲、乙容器溫度不變，平衡常數(shù)不變;丙容器絕熱，溫度升高平衡逆向移動，平衡常數(shù)減小，故k甲=k乙k丙。甲容器在反應過程中保持壓強不變，故容器體積減小，氮氣的濃度增大;乙容器保持體積不變，隨著反應的進行，壓強減小;丙容器絕熱，溫度升高平衡逆向移動，故達到平衡時n2的濃度c(n2)甲c(n2)乙c(n)c(na+)c(oh-)c(h+)?！纠?】(2015鄭州二模)co、so2是主要的大氣污染氣體，利用化學反應原理是治理污染的重要方法。. 甲醇可以補充和部分替代石油燃料，緩解能源緊張。利用co可以合成甲醇。(1)已知:co(g)+o2(g)co2(g) h1=-283.0 kjmol-1h2(g)+o2(g)h2o(l) h2=-285.8 kjmol-1ch3oh(g)+o2(g)co2(g)+2h2o(l)h3=-764.5 kjmol-1則co(g)+2h2(g)ch3oh(g)h=kjmol-1。(2)一定條件下，在容積為v l的密閉容器中充入a mol co與2a mol h2合成甲醇，平衡轉化率與溫度、壓強的關系如右圖所示。p1(填“” 、“” 、“” 或“=” )h2。下列措施能夠同時滿足增大反應速率和提高co轉化率的是(填字母)。a. 使用高效催化劑b. 降低反應溫度c. 增大體系壓強d. 不斷將ch3oh從反應混合物中分離出來e. 增加等物質的量的co和h2. 某學習小組以so2為原料，采用電化學方法制取硫酸。(3)原電池法:該小組設計的原電池原理如圖1所示。寫出該電池負極的電極反應式:。(4)電解法:該小組用na2so3溶液充分吸收so2得到nahso3溶液，然后電解該溶液制得了硫酸。原理如下圖所示。圖1圖2寫出開始電解時陽極的電極反應式:。答案(1)-90.1(2) 甲醇的合成反應是氣體分子數(shù)減少的反應，相同溫度下，增大壓強co的轉化率提高=c(3)so2+2h2o-2e-4h+s(4)hs+h2o-2e-s+3h+解析(1)根據(jù)已知熱化學方程式，可以變化得到:h=h1+2h2-h3。(2)根據(jù)反應co(g)+2h2(g)ch3oh(g)可知，增大壓強，化學平衡向右移動，轉化率提高，而在相同溫度下，p1時的轉化率比p2時轉化率小，所以p1p2。在a點時，co轉化率為0.75，所以有mol的co被反應掉，余mol的co，平衡濃度為moll-1，同理可算出h2的平衡濃度為moll-1，ch3oh的平衡濃度為moll-1，甲醇合成反應在a點的平衡常數(shù)k= = 。(3)使用催化劑能改變化學反應速率，而不能使平衡移動，