高中化学吸热反应和放热反应试题

水煤气变换 $\left[\mathrm{CO}\right(\mathrm{g})+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}(\mathrm{g})={\mathrm{CO}}_2(\mathrm{g})+{\mathrm{H}}_2(\mathrm{g}\left)\right]$ 是重要的化工过程，主要用于合成氨、制氢以及合成气加工等工业领域中。回答下列问题：

（1）Shibata曾做过下列实验：①使纯 ${\mathrm{H}}_2$ 缓慢地通过处于 $721\mathrm{}\mathrm{℃}$ 下的过量氧化钴 $\mathrm{CoO}\left(\mathrm{s}\right)$ ，氧化钴部分被还原为金属钴 $\mathrm{Co}\mathrm{（}\mathrm{s}\mathrm{）}$ ，平衡后气体中 ${\mathrm{H}}_2$ 的物质的量分数为0.0250。

②在同一温度下用 $\mathrm{CO}$ 还原 $\mathrm{CoO}\left(\mathrm{s}\right)$ ，平衡后气体中 $\mathrm{CO}$ 的物质的量分数为0.0192。

根据上述实验结果判断，还原 $\mathrm{CoO}\left(\mathrm{s}\right)$ 为 $\mathrm{Co}\mathrm{（}\mathrm{s}\mathrm{）}$ 的倾向是 $\mathrm{CO}$ _________（填"大于"或"小于"） ${\mathrm{H}}_2$ 。

（2） $721\mathrm{}\mathrm{℃}$ 时，在密闭容器中将等物质的量的 $\mathrm{Co}\mathrm{（}\mathrm{g}\mathrm{）}$ 和 ${\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\left(\mathrm{g}\right)$ 混合，采用适当的催化剂进行反应，则平衡时体系中 ${\mathrm{H}}_2$ 的物质的量分数为_________（填标号）。

A． $\mathrm{＜}0.25$    B． $0.25$    C． $0.25~0.50$     D． $0.50$     E． $\mathrm{＞}0.50$

（3）我国学者结合实验与计算机模拟结果，研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程，如图所示，其中吸附在金催化剂表面上的物种用*标注。

可知水煤气变换的 $\mathrm{\Delta }\mathrm{H}$ ________（填"大于""等于"或"小于"）0。该历程中最大能垒（活化能） ${\mathrm{E}}_{\mathrm{正}}$ =_________ $\mathrm{eV}$ ，写出该步骤的化学方程式_______________________。

（4）Shoichi研究了 $467\mathrm{}\mathrm{℃、}489\mathrm{}\mathrm{℃}$ 时水煤气变换中 $\mathrm{CO}$ 和 ${\mathrm{H}}_2$ 分压随时间变化关系（如图所示）催化剂为氧化铁，实验初始时体系中的 $p_{H_{2}O}$ 和 $p_{\mathit{CO}}$ 相等、 ${\mathrm{PCO}}_2$ 和 $P_{H_2}$ 相等。

计算曲线a的反应在 $30~90\mathit{min}$ 内的平均速率 $\genfrac{}{}{0pt}{}{-}{v}$ (a)=___________ $\mathit{kPa}·{\mathit{min}}^{-1}$ 。 $467℃$ 时 $P_{H_2}$ 和 $p_{\mathit{CO}}$ 随时间变化关系的曲线分别是_______、_______。 $489°C$ 时 $P_{H_2}$ 和 $p_{\mathit{CO}}$ 随时间变化关系曲线分别是     、     。

二氧化碳催化加氢制甲醇，有利于减少温室气体二氧化碳。回答下列问题：

（1）二氧化碳加氢制甲醇的总反应可表示为：

$\text{C}{\text{O}}_2\left(g\right)+3H_2\left(g\right)=\text{C}{\text{H}}_3\text{OH}\left(g\right)+H_{2}O\left(g\right)$

该反应一般认为通过如下步骤来实现：

① $\text{C}{\text{O}}_2\left(g\right)+H_2\left(g\right)=\text{CO}\left(g\right)+H_{2}O\left(g\right)\mathit{\hspace{0.33em}\hspace{0.33em}\hspace{0.33em}}\Delta H_1=+41\text{kJ}\cdot \text{mo}{\text{l}}^{-1}$

② $\text{CO}\left(g\right)+2H_2\left(g\right)=\text{C}{\text{H}}_3\text{OH}\left(g\right)\mathit{\hspace{0.33em}\hspace{0.33em}\hspace{0.33em}}\Delta H_2=-90\text{kJ}\cdot \text{mol}$

总反应的 $\mathit{\Delta H}=$ _______ $\mathit{kJ}\cdot \mathit{mo}{l}^{-1}$ ；若反应①为慢反应，下列示意图中能体现上述反应能量变化的是________（填标号），判断的理由是_______。

（2）合成总反应在起始物 $n\left(H_2\right)/n\left(C{O}_2\right)=3$ 时，在不同条件下达到平衡，设体系中甲醇的物质的量分数为 $x\left(C{H}_3\mathit{OH}\right)$ ，在 $t=250$ ℃下的 $x\left(C{H}_3\mathit{OH}\right)\sim p$ 、在 $p=5\times 10^5\mathit{Pa}$ 下的 $x\left(C{H}_3\mathit{OH}\right)~t$ 如图所示。

①用各物质的平衡分压表示总反应的平衡常数，表达式 $K_p=$ ________；

②图中对应等压过程的曲线是________，判断的理由是_________；

③当 $x\left(C{H}_3\mathit{OH}\right)=0.10$ 时， $C{O}_2$ 的平衡转化率 $\alpha =$ __________，反应条件可能为________或_______。

元素铬(Cr)在溶液中主要以 ${\mathrm{Cr}}^{3+}$ (蓝紫色)、 $\mathrm{Cr}(\mathrm{OH}{)}_4^{-}$ (绿色)、 ${\mathrm{Cr}}_2{\mathrm{O}}_7{}^{2-}$ (橙红色)、 ${\mathrm{CrO}}_4{}^{2-}$ (黄色)等形式存在, $\mathrm{Cr}(\mathrm{OH}{)}_3$ 为难溶于水的灰蓝色固体, 回答下列问题：

（1） ${\mathrm{Cr}}^{3+}$ 与 ${\mathrm{Al}}^{3+}$ 的化学性质相似，在 ${\mathrm{Cr}}_2{\left({\mathrm{SO}}_4\right)}_3$ 溶液中逐滴加入 $\mathrm{NaOH}$ 溶液直至过量, 可观察到的现象是              。

（2） ${\mathrm{CrO}}_4^{2-}$ 和 ${\mathrm{Cr}}_2{O}_7^{2-}$ 在溶液中可相互转化。室温下，初始浓度为 $1.0\mathit{mol}\bullet L^{-1}$ 的 ${{\mathrm{Na}}_2\mathrm{CrO}}_4$ 溶液中 $c\left({\mathrm{Cr}}_2{O}_7^{2-}\right)$ 随 $c\left({\mathrm{H}}^{+}\right)$ 的变化如图所示。

①用离子方程式表示 ${{\mathrm{Na}}_2\mathrm{CrO}}_4$ 溶液中的转化反应____________。

②由图可知，溶液酸性增大， ${\mathrm{CrO}}_4^{2-}$ 的平衡转化率__________(填"增大"减小"或"不变")。根据A点数据，计算出该转化反应的平衡常数为__________。

③升高温度，溶液中 ${\mathrm{CrO}}_4^{2-}$ 的平衡转化率减小，则该反应的 $△H$ _________(填"大于""小于"或"等于")。

（3）在化学分析中采用 ${{\mathrm{K}}_2\mathrm{CrO}}_4$ 为指示剂，以 $\mathrm{Ag}{\mathit{NO}}_3$ 标准溶液滴定溶液中的Cl ⁻，利用Ag ⁺与 ${\mathrm{Cro}}_4^{2-}$ 生成砖红色沉淀，指示到达滴定终点。当溶液中 ${\mathrm{Cl}}^{-}$ 恰好完全沉淀(浓度等于 $1.0\times {10}^{-5}\mathit{mol}\bullet L^{-1}$ )时，溶液中 $\mathrm{c}\left({\mathrm{Ag}}^{+}\right)$ 为_______ $\mathit{mol}\bullet L^{-1}$ ，此时溶液中 $c\left({\mathrm{CrO}}_4^{2-}\right)$ 等于__________ $\mathit{mol}\bullet L^{-1}$ 。(已知 ${\mathrm{Ag}}_2{\mathrm{CrO}}_4$ 、 $\mathrm{AgCl}$ 的 ${\mathrm{K}}_{\mathrm{sp}}$ 分别为 $2.0\times {10}^{-12}$ 和 $2.0\times {10}^{-10}$ )。

（4）+6价铬的化合物毒性较大，常用 ${\mathrm{NaHSO}}_3$ 将废液中的 ${\mathrm{CrO}}_7^{2-}$ 还原成 ${\mathrm{Cr}}^{3+}$ ，反应的离子方程式为______________。

作为一种绿色消毒剂，H₂O₂在公共卫生事业中发挥了重要的作用。已知反应：H₂O₂（l）═H₂O（1） $+\frac{1}{2}$O₂（g）△H＝﹣98 kJ•mol^﹣1 K＝2.88×10²⁰回答问题：

（1）H₂O₂的强氧化性使其对大多数致病菌和病毒具有消杀功能。用3%医用H₂O₂对传染病房喷洒消毒时，地板上有气泡冒出，该气体是　　。

（2）纯H₂O₂可作为民用驱雹火箭推进剂。在火箭喷口铂网催化下，H₂O₂剧烈分解：H₂O₂（l）═H₂O（g） $+\frac{1}{2}$O₂（g），放出大量气体，驱动火箭升空。每消耗34g H₂O₂，理论上　　（填“放出”或“吸收”）热量　　98kJ （填“大于”、“小于”或“等于”）。

（3）纯H₂O₂相对稳定，实验表明在54℃下恒温贮存2周，浓度仍能保持99%，原因是H₂O₂分解反应的　　（填编号）。

a．△H比较小

b．K不够大

c．速率比较小

d．活化能比较大

（4）向H₂O₂稀溶液中滴加数滴含Mn²⁺的溶液，即有气泡快速逸出，反应中Mn²⁺起　　作用。某组实验数据如下表：

t/min	0	10	20	30	40	50
c（H2O2）/mol•L^﹣^1	0.70	0.49	0.35	0.25	0.17	0.12

0～30 min H₂O₂反应的平均速率v＝　　 mol•L•min^﹣1

（5）H₂O₂ 的一种衍生物K₂S₂O₈，阴离子结构式为（）。其中性溶液加热至沸后，溶液pH降低，用离子方程式表明原因：　　。