2013年10月9日，2013年诺贝尔化学奖在瑞典揭晓，犹太裔美国理论化学家马丁·卡普拉斯、美国斯坦福大学生物物理学家迈克尔·莱维特和南加州大学化学家亚利耶·瓦谢尔因给复杂化学体系设计了多尺度模型而分享奖项。三位科学家的研究成果已经应用于废气净化及植物的光合作用的研究中，并可用于优化汽车催化剂、药物和太阳能电池的设计。
（1）汽车尾气净化的主要原理为：2NO(g) + 2CO(g)
2CO2(g)+ N2(g) △H＜0同一条件下该反应正反应的平衡常数为K1，逆反应的表达式平衡常数为K2，K1与K2的关系式为 。
（2）若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行，下列示意图正确且能说明反应在进行到t1时刻达到平衡状态的是 （填代号）。
（3）在体积为10L的密闭容器中，加入一定量的CO2和H2，在900℃时发生吸热反应并记录前5min各物质的浓度，第6min改变了条件。各物质的浓度变化如下表；
| 时间/min |
CO2（mol·L-1） |
H2（mol·L-1） |
CO（mol·L-1） |
H2O（mol·L-1） |
| 0 |
0.2000 |
0.3000 |
0 |
0 |
| 2 |
0.1740 |
0.2740 |
0.0260 |
0.0260 |
| 5 |
0.0727 |
0.1727 |
0.1273 |
0.1273 |
| 6 |
0.0350 |
0.1350 |
0.1650 |
|
①前2min，用CO表示的该化学反应的速率为 ；
②第5—6min，平衡移动的可能原因是 ；
（4）直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题。煤燃烧产生的烟气含氮的氧化物，用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。
已知：CH4(g)+2NO2(g)＝N2(g)＋CO2(g)+2H2O(g) △H＝－867 kJ·mol-1
2NO2(g)
N2O4(g) △H＝－56.9 kJ·mol-1
H2O(g) ＝ H2O(l) △H ＝ －44.0 kJ·mol-1
写出CH4催化还原N2O4(g)生成N2和H2O(l)的热化学方程式： 。
在一定条件下，可以用NH3处理NOx。已知NO与NH3发生反应生成N2和H2O，现有NO和NH3的混合物1mol，充分反应后得到的还原产物比氧化产物多1.4 g，则原反应混合物中NO的物质的量可能是 mol
（6）在一定条件下，也可以用H2处理CO合成甲醇和二甲醚（CH3OCH3）及许多烃类物质。当两者以物质的量1:1催化反应，其原子利用率达100%，合成的物质可能是 。
a．汽油 b．甲醇 c．甲醛 d．乙酸
(15分）二氧化碳的过度排放会引发气候问题，而进行有效利用则会造福人类，如以CO2和NH3 为原料合成尿素。经研究发现该反应过程为：
①CO2(g)+2NH3(g)
NH2COONH4(s) △H1
②NH2COONH4(s) CO(NH2)2(s)+H2O(g) △H2>0
请回答下列问题：
（1）研究反应①的平衡常数（K）与温度（T）的关系，如图1所示，则△H1____0。(选填“>”、“<”或“=”)。
（2）有体积可变（活塞与容器之间的摩擦力忽略不计）的密闭容器如图2所示，现将3molNH3和2molCO2放入容器中，移动活塞至体积V为3L，用铆钉固定在A、B点，发生合成尿素的总反应如下：
CO2(g)+2NH3(g) CO(NH2)2(s)+H2O(g)
测定不同条件、不同时间段内的CO2的转化率，得到如下数据：
| CO2的转化率T（℃） |
10min |
20min |
30min |
40min |
| T1 |
30% |
65% |
75% |
75% |
| T2 |
45% |
50% |
a1 |
a2 |
①T1℃下，l0min内NH3的平均反应速率为__________。
②根据上表数据，请比较T1_________T2(选填“>”、“<”或“=”)；T2℃下，第30min时，a1=________，该温度下的化学平衡常数为_________。
③T2℃下，第40min时，拔去铆钉（容器密封性良好）后，活塞没有发生移动，再向容器中通人3molCO2，此时v(正）_____v(逆）（选填“>”、“<”或“=”），判断的理由是______。
（3）请在下图中补画出合成氨总反应2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(g)过程中能量变化图，并标明中间产物〔NH2COONH4(s)〕、 生成物CO(NH2)2(s)+H2O(g)〕。
从图表中获得有用的信息是化学学习和研究的重要能力。
（1）图1是在一定条件下，反应：CH4(g)+CO2(g)
2CO(g)+2H2(g)的实验曲线。
①图中P1、P2、P3、P4代表不同压强，则压强大小的排列顺序为 。该反应的△H 0（选填“>”、“<”、“=”）。
②压强为 P4时，在 Y 点：υ(正) υ(逆)。（选填“>”、“<”、“=”）；
③压强为P4时，密闭容器中CH4和CO2的起始浓度均为0.10mol•L-1，则1100℃时该反应的化学平衡常数
为 （保留三位有效数字）。
（2）温度与HCl压强对MgCl2·6H2O受热分解产物的影响如图所示，下列说法正确的是
| A．温度低于100℃，MgCl2·6H2O不会发生分解 |
| B．要得到MgO温度至少需要加热至600℃ |
| C．要得到无水MgCl2只要控制温度，不一定要在HCl气体中 |
| D．在HCl气体压强为0.25×106Pa时，温度由室温升高至300℃，发生的反应为MgCl2·6H2O＝Mg(OH)Cl+HCl+5H2O |
（3）X－射线衍射可用于判断某晶态物质是否存在。Al－LiBH4是新型产氢复合材料，常温下可以与H2O反应生成H2。图3是含LiBH4为25%时Al－LiBH4复合材料的X－射线衍射图谱，图4是该复合材料在25℃(图谱a)和75℃(图谱b)时与水反应后残留固体物质的X－射线衍射图谱。据图分析，25℃时Al－LiBH4复合材料中与水完全反应的物质是__ (填化学式)，25℃和75℃时产物中不相同的物质是_ _ (填化学式)。
碳及其化合物在工农业生产生活中有着重要作用。请按要求回答下列问题：
（1）已知：C(s)+O2(g) = CO2(g) △H =" -393" kJ•mol-1；
2CO(g)+O2(g) = 2CO2(g) △H =" -566" kJ•mol-1；
2H2(g)+O2(g) = 2H2O(g) △H = -484 kJ•mol-1
将水蒸气喷到灼热的炭上可实现炭的气化（制得CO、H2），该反应的热化学方程式为______________________________________________________________________。
（2）将一定量CO(g)和H2O(g)分别通入容积为2 L的恒容密闭容器中，一定条件下发生反应为CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g)，得到如下三组实验数据：
| 实验编号 |
温度/℃ |
起始量/mol |
平衡量/mol |
达到平衡所需时间/min |
|
| H2O |
CO |
CO2 |
|||
| 1 |
500 |
4 |
8 |
3.2 |
4 |
| 2 |
750 |
2 |
4 |
0.8 |
3 |
| 3 |
750 |
2 |
4 |
0.8 |
1 |
①该反应的正反应为 (填“吸热”或“放热”)反应。
②实验1中，0～4 min时段内，以v(H2)表示的反应速率为 。若在此温度下H2O(g)、CO(g)起始量分别为2 mol、4 mol，则此反应的平衡常数为___________。
③实验2达到平衡时CO的转化率为 。
④实验3与实验2相比，改变的条件是 ；
请在下图坐标中画出“实验2”与“实验3”中c(CO2)随时间变化的曲线，并作标注实验编号。
（3）CO与H2一定条件下反应生成甲醇（CH3OH），甲醇是一种燃料，可利用甲醇设计一个燃料电池，用KOH溶液作电解质溶液，多孔石墨做电极，该电池的负极反应式为____________________________________。
（4）一定条件下，下图装置可实现有机物的电化学储氢（忽略其它有机物），则阴极的电极反应式为
______________________________________。
I.碘钨灯具有使用寿命长、节能环保等优点。一定温度下，在碘钨灯灯泡内封存的少量碘与沉积在灯泡壁上的钨可以发生如下的可逆反应： W(g)+ I2(g)
WI2(g)
为模拟上述反应，在实验室中准确称取0.508 g 碘、0.736 g金属钨放置于50.0mL密闭容器中，并加热使其反应。下图一是混合气体中的WI2蒸气的物质的量随时间变化关系的图像[n（WI2） ～ t]
其中曲线Ⅰ（0～t2时间段）的反应温度为450℃，曲线Ⅱ（从t2时刻开始）的反应温度为530℃。
请回答下列问题：
（1）该反应是 （填写“放热”“吸热”）反应。
（2）反应从开始到t1（t1=" 3" min）时间内的平均速率υ(I2)= mol/(L.min)。
（3）在450℃时，计算该反应的平衡常数K= 。
（4）能够说明上述反应已经达到平衡状态的有 。
| A．I2与WI2的浓度相等 |
| B．单位时间内，金属钨消耗的物质的量与单质碘生成的物质的量相等 |
| C．容器内混合气体的密度不再增加 |
| D．容器内气体压强不变化 |
Ⅱ.图中甲为甲醇燃料电池（电解质溶液为KOH溶液），该同学想在乙中实现铁上镀铜，则a处电极上发生的电极反应式是 。
Ⅲ.已知：H2(g)、CO(g)和CH3CH2OH(l)的燃烧热分别为285.8 kJ·mol－1、283.0 kJ·mol－1和1365.5 kJ·mol－1。反应 2CO(g)＋4H2(g)
CH3CH2OH(l)＋H2O(l) 的△H＝ 。
(17分)I．将0.40mol N2O4气体充入2L固定容积的密闭容器中发生如下反应：
N2O4(g) 
2NO2(g)△H。在Tl℃和T2℃时，测得NO2的物质的量随时间变化如下图所示：
（1）Tl℃时，40s～80s内用N2O4表示该反应的平均反应速率为_________________mol／(L·s)。
（2）△H___________O(填“>”、“<”或“=”)。
（3）改变条件重新达到平衡时，要使
的比值变小，可采取的措施有__________(填序号)。
a．增大N2O4的起始浓度 b．升高温度
c．向混合气体中通入NO2 d．使用高效催化剂
II．已知：常温下，HCN的电离常数为Ka=5×10-10。
（4）有浓度相同的HCN和NaCN的混合溶液。
①通过计算说明该溶液的酸碱性_____________________________________________。
②该溶液中各离子的浓度由大到小的顺序是___________________________________。
（5）常温下，向某浓度的HCN溶液中逐滴加入NaOH溶液至溶液呈中性。
①该过程溶液中水的电离程度的变化为______________。
②若混合溶液中c(Na+)="a" mol／L，则c(HCN)=_________mol/L。
汽车尾气中的主要污染物是NO和CO。为了减轻大气污染，人们提出通过以下反应来处理汽车尾气：
（1）2NO(g)+2CO(g)≒2CO2(g)+N2(g) △H=-746.5KJ/mol (条件为使用催化剂)
已知：
2C (s)+O2(g)≒2CO(g) △H=-221.0KJ/mol
C (s)+O2(g)≒CO2(g) △H=-393.5KJ/mol
则N2（g）+O2（g）=2NO（g）△H= kJ·mol-1。
（2）T℃下，在一容积不变的密闭容器中，通入一定量的NO和CO，用气体传感器测得不同时间NO和CO的浓度如下表
| 时间/s |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
| C(NO)10-4 mol/L |
10.0 |
4.50 |
C1 |
1.50 |
1.00 |
1.00 |
| C(CO)10-3 mol/L |
3.60 |
3.05 |
C2 |
2.75 |
2.70 |
2.70 |
①c1合理的数值为 。（填字母标号）
A．4.20 B．4.00 C．3.50 D．2.50
②前2s内的平均反应速率v（CO2）= 。
③不能作为判断该反应达到平衡状态的标志是 。（填字母标号）
a．
b．容器中混合气体的密度保持不变
c．容器中气体的压强不变
d．CO2的体积分数不变
（3）研究表明：在使用等质量催化剂时，增大催化剂的比表面积可提高化学反应速率。根据下表设计的实验测得混合气体中NO的浓度随时间t变化的趋势如下图所示：
| 实验 编号 |
T/oC |
NO初始浓 度/10－3mol·L－1 |
CO初始浓 度/10－3mol·L－1 |
催化剂的比 表面积/m2·g－1 |
| ① |
350 |
1．20 |
5．80 |
124 |
| ② |
280 |
1．20 |
5．80 |
124 |
| ③ |
280 |
1．20 |
5．80 |
82 |
则曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ对应的实验编号依次为 。
（4）已知：CO通入新制的银氨溶液中可生成银镜，同时释放一种能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体。某温度下，向1L密闭容器中充入1molNO和1molCO，反应达到平衡后，将平衡混合气体通入足量新制的银氨溶液中，生成43．2g Ag，则该温度下，反应2NO(g)+2CO(g)≒2CO2(g)+N2(g)(条件为使用催化剂)的化学平衡常数K= 。
（5）CO可作燃料电池的燃气。用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物做电解质，空气与CO2的混合气为正极助燃气，制得650oC下工作的燃料电池。该电池总反应方程式为2CO+O2=2CO2则负极反应式为 。
W、X、Y、Z是四种常见的短周期元素，其原子半径随原子序数变化如下图所示。已知W的一种核素的质量数为14，中子数为7；X的离子与N
具有相同的质子、电子数目：W与Y的氧化物均能导致酸雨的形成；Z的非会属性在同周期主族元素中最强。
（1）Y在周期表中的位置是 。
（2）用电子式表示化合物X3W的结构 。
（3）X3W遇水可释放出使酚酞溶液变红的气体A，该反应的化学方程式是 。
（4）同温同压下，将a L W的简单氢化物和b LZ的氢化物通入水中，若所得溶液的pH=7则a b（填“>”或“<”或“=”）。
（5）用惰性电极电解化合物XZ溶液从阴极释放出气休B，该反应的离子方程式是 。
（6）已知W的单质与气体B在一定条件下可形成气体A，即：
△H=—92.4kJ·mo1－1
在某温度时，一个容积固定的密闭容器中，发生上述反应。在不同时间测定的容器内各物质的浓度如下表：
| 时间 |
浓度(mo1/L) |
||
| c(W2) |
c(B) |
c(A) |
|
| 第0 min |
4．0 |
9．0 |
0 |
| 第10 min |
3．8 |
8．4 |
0．4 |
| 第20 min |
3．4 |
7．2 |
1．2 |
| 第30 min |
3．4 |
7．2 |
1．2 |
| 第40 min |
3．6 |
7．8 |
0．8 |
①0min～10min，W2的平均反应速率 。
②反应在第l0min改变了反应条件，改变的条件可能是 。
a．更新了催化剂 b．升高温度 c．增大压强 d．增加B的浓度
③若反应从第30min末又发生了一次条件改变，改变的反应条件可能是 。
a．更新了催化剂 b．升高温度 c．增大压强 d．减小A的浓度
27.氮是一种非常重要的元素，它的单质和化合物应用广泛，在科学技术和生产中有重要的应用。试回答下列问题：
（1）N2和H2为原料合成氨气的反应为：N2（g）+3H2（g）
2NH3（g） △H<0，下列措施可以提高H2的转化率是（填选项序号） 。
a．选择适当的催化剂 b．增大压强
c．及时分离生成的NH3 d．升高温度
（2）在恒温条件下，将N2与H2按一定比例混合的气体充入一个2L固定容积的密闭容器中，10分钟后反应达平衡时，n（N2）=1.0mol，n（H2）=1.0mol，n（NH3）=0.4mol，则反应速率v（N2）= mol/(L·min)。
（3）在容积恒定的密闭容器中进行反应2NO（g）+O2（g）2NO2（g） △H>0
该反应的反应速率（v）随时间（t）变化的关系如下图所示。若t2、t4时刻只改变一个条件，下列说法正确的是（填选项序号） 。
a．在t1-t2时，可依据容器内气体的压强保持不变判断反应已达到平衡状态
b．在t2时，采取的措施一定是升高温度
c．在t3-t4时，可依据容器内气体的密度保持不变判断反应已达到平衡状态
d．在t0-t5时，容器内NO2的体积分数在t3-t4时值的最大
（4）氨和联氨（N2H4）是氮的两种常见化合物，最常见的制备联氨的方法是以丙酮为催化剂，用次氯酸钠与氨气反应，该反应中还原剂与氧化剂的物质的量之比为2:1，写出该反应的化学方程式： 。
（5）已知：N2(g)+O2(g) = 2NO(g) △H=+180.5kJ/mol
N2(g)+3H2(g) 
2NH3(g) △H=－92.4kJ/mol
2H2(g)+O2(g) = 2H2O(g) △H=－483.6kJ/mol
若有17 g 氨气经催化氧化完全生成一氧化氮气体和水蒸气所放出的热量为 。
（6）直接供氨式碱性燃料电池的电池反应式是4NH3 + 3O2 = 2N2 + 6H2O，电解质溶液一般使用KOH溶液，则负极电极反应式是 ．从理论上分析，该电池工作过程中 (填“需要”或“不需要”)补充碱(KOH)．
t℃时，将3 mol A和1 mol B气体通人体积为2L的密闭容器中(容积不变)，发生如下反应：3A(g)+B(g)
xC(g)，2min时反应达到平衡状态(温度不变)，剩余了0.8 mol B，并测得C的浓度为0.4 mol／L，请填写下列空白：
（1）从开始反应至达到平衡状态，生成C的平均反应速率为 ；
（2）x＝ ；
（3）若向原平衡混合物的容器中再充人a mol C，在t℃时达到新的平衡，此时B的物质的量为n(B)＝
mol；
（4）如果上述反应在相同温度和容器中进行，欲使反应达到平衡时C的物质的量分数与原平衡相等，起始加入的三种物质的物质的量n(A)、n(B)、n(C)之间应该满足的关系式为 。
以下是一些物质的熔沸点数据（常压）：
| |
钾 |
钠 |
Na2CO3 |
金刚石 |
石墨 |
| 熔点（℃） |
63．65 |
97．8 |
851 |
3550 |
3850 |
| 沸点（℃） |
774 |
882．9 |
1850（分解产生CO2） |
---- |
4250 |
金属钠和CO2在常压、890℃发生如下反应：4 Na（g）+ 3CO2（g）
2 Na2CO3（l）+ C(s,金刚石) △H=－1080．9kJ/mol
（1）若反应在10L密闭容器、常压下进行，温度由890℃升高到1860℃，若反应时间为10min, 金属钠的物质的量减少了0．2mol，则10min内CO2的平均反应速率为 。
（2）高压下有利于金刚石的制备，理由是 。
（3）由CO2（g）+ 4Na（g）=2Na2O（s）+ C（s，金刚石） △H=－357．5kJ/mol；则Na2O固体与C（金刚石）反应得到Na（g）和液态Na2CO3（l）的热化学方程式 。
（4）下图开关K接M时，石墨电极反应式为 。
（5）请运用原电池原理设计实验，验证Cu2＋、Ag+氧化性的强弱。
在方框内画出实验装置图，要求用烧杯和盐桥(在同一烧杯中，
电极与溶液含相同的金属元素)，并标出外电路电子流向。
Ⅰ.在体积为2 L的密闭容器中，充入lmol CO2和2.6mol H2，一定条件下发生反应：CO2 (g)+3 H2 (g)
CH3OH(g)+H2O(g) ；△H＝﹣49.0 kJ · mol-1。测得CO2和CH3OH (g)的浓度随时间变化如图所示：
|
2NH3(g)；△H＜0。反应达到平衡后，测得混合气体为7体积。
(17分)氢气和氨气都属于无碳清洁能。
（1）某些合金可用于储存氢，金属储氢的原理可表示为：M(s)+xH2
MH2x(s) △H<0(M表示某种合金)
下图表示温度分别为T1、T2时，最大吸氢量与氢气压强的关系。则下列说法中，正确的是_____________
a．T1>T2
b．增大氢气压强，加快氢气的吸收速率
c．增大M的量，上述平衡向右移动
d．在恒温、恒容容器中，达平衡后充入H2，再次平衡后的压强增大
（2）以熔融碳酸盐为电解质，稀土金属材料为电极组成氢氧燃料电池(如装置甲所示)，其中负极通入H2，正极通入O2和CO2的混合气体。乙装置中a、b为石墨电极，电解过程中，b极质量增加。
①工作过程中，甲装置中d电极上的电极反应式为_____________________________。
②若用该装置电解精炼铜，则b极接____(填“粗铜”或“精铜”)；若用该装置给铁制品上镀铜，则____(填“a”或“b”)极可用惰性电极(如Pt电极)，若电镀量较大，需要经常补充或更换的是_______。
（3）氨在氧气中燃烧，生成水和一种空气组成成分的单质。
已知：N2(g)十3H2(g) 2NH3(g) △H=
92．4kJ·mol-1
2H2(g)十O2(g)=2H2O（1） △H=572KJ·mo1-1
试写出氨气在氧气中燃烧生成液态水的热化学方程式___________________。
（4）在一定条件下，将lmotN2和3molH2混台于一个10L的密闭容器中发生反应：
N2(g)十3H2(g) 2NH3(g)
5min后达到平衡，平衡时氮气的转化率为
。
①该反应的平衡常数K=________，(用含的代数式表示)
②从反应开始到平衡时N2的消耗速率v(N2)=____mo1·L-1·min-1。(用含的代数式表示)
（14）CO2是最重要温室气体,如何降低大气中CO2的含量及有效地开发利用CO2具有重大意义。
（1）科学家用H2和CO2生产甲醇燃料。为探究该反应原理，进行如下实验：某温度下，在容积为2 L的密闭容器中充入1 mol CO2和3.5 mol H2，在一定条件下反应，测得CO2、CH3OH(g)和H2O(g)的物质的量(n)随时间的变化关系如图所示。
①写出该反应的化学方程式_______________________计算从反应开始到3 min时，氢气的平均反应速率v(H2)＝____________________。
②下列措施中一定能使CO2的转化率增大的是___________________ 。（双选、填序号）
| A．在原容器中再充入1 mol H2 | B．在原容器中再充入1 mol CO2 |
| C．缩小容器的容积 | D．使用更有效的催化剂 |
（2）科学家还利用氢气在一定条件下与二氧化碳反应生成乙醇燃料，其热化学反应方程式为:
2CO2(g)＋6H2(g)
CH3CH2OH(g)＋3H2O(g) ΔH＝a kJ·mol－1，
在一定压强下，测得该反应的实验数据如表所示。请根据表中数据回答下列问题。
①上述反应的a________0(填“大于”或“小于”)。
②恒温下，向反应体系中加入固体催化剂，则该反应的反应热a值____(填“增大”、“减小”或“不变”)。
在一定温度下，增大
的值，CO2转化率_________，生成乙醇的物质的量________(填“增大”、“减小”、“不变”或“不能确定”)。
（1）不同温度下水的离子积的数据：KW(25 ℃)＝1×10－14；Kt1＝a；Kt2＝1×10－12，试回答以下问题：
①若25＜t1＜t2，则a________1×10－14(填“＞”“＜”或“＝”)，做此判断的理由是_______________________。
②25 ℃时，某Na2SO4溶液中c(SO42-)＝5×10－4 mol/L，取该溶液1 mL加水稀释至10 mL，则稀释后溶液中c(Na＋)∶c(OH－)＝____________。
③在t2温度下测得某溶液pH＝7，该溶液显__________(填“酸”“碱”或“中”)性。
（2）在一定温度下，有以下三种酸：
a．醋酸 b．硫酸 c．盐酸
①当三种酸物质的量浓度相同时，三种溶液中水的电离程度由大到小的顺序是______________(用a、b、c表示，下同)。
②当c(H＋)相同、体积相同时，同时加入形状、密度、质量完全相同的锌，若产生相同体积的H2(相同状况)，则开始时反应速率的大小关系为____________。反应所需时间的长短关系是____________。
③将c(H＋)相同的三种酸均加水稀释至原来的100倍后，c(H＋)由大到小的顺序是____________。
试题篮
()
粤公网安备 44130202000953号
