时间:2017-07-27 09:24:24
1、填空题 （10分）（1）肼（N2H4）又称联氨，是一种可燃性液体，可用作火箭燃料。已知在101kPa，320g N2H4在氧气中完全燃烧生成氮气，放出热量624kJ（25℃时），N2H4完全燃烧的热化学方程式是：
（2）肼—空气燃料电池是一种碱性燃料电池，电解质溶液是20~30%的KOH溶液。肼—空气燃料电池放电时，正极的电极反应式是 ；负极的电极反应式是 。
（3）如图是一个电化学过程示意图。假设使用肼—空气燃料电池作为本过程的电源，铜片质量变化128g，则肼—空气燃料电池理论上消耗标准状况下的空气 L（假设空气中氧气的体积含量为20%）。
（4）传统制备肼的方法是以NaClO氧化NH3制得肼的稀溶液，该反应的离子方程式是 。
参考答案：（1）N2H4（l）+O2（g）=N2（g）+2H2O（l）；△H=-62.4KJ·mol-1
（2）正：O2+2H2O+4e—=4OH— 负：N2H4+4OH—-4e—=N2+4H2O
（3）112 L （4）ClO—+2NH3=Cl—+N2H4+H2O
本题解析：（1）320g肼恰好是10mol，所以热化学方程式为N2H4(l)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l)；△H=-62.4kJ/mol。
（2）原电池中正极得电子发生还原反应，所以空气是正极，在碱性电解质溶液中电极反应为：O2+2H2O+4e—=4OH—；负极失电子发生氧化反应，所以肼是负极，在碱性电解质溶液中电极反应为： N2H4+4OH--4e－=4H2O+N2↑。
（3）根据装置可知，铜和电源的正极相连，作阳极。因此反应中转移电子是
所以根据电子得失守恒可知，消耗氧气是1mol，则空气是5mol，标准状况下的体积是5mol×22.4L/mol＝112L。
（4）NaClO氧化NH3的离子方程式是ClO—+2NH3=Cl—+N2H4+H2O。
考点：化学反应中的热量变化、原电池和氧化还原反应
点评：本题综合性比较强，知识点比较基础，难度小。
本题难度：一般
2、填空题 （15分）汽车尾气净化反应：2NO(g)+2CO(g)
N2(g)+2CO2(g)，请回答下列问题：
（1）对于气相反应，用某组分B平衡时的分压p(B)代替物质的量浓度c(B)也可表示平衡常数，记作KP，则该反应的平衡常数KP表达式为 ；
（2）已知：N2(g) + O2(g) ="2NO(g)" △H＝＋180.5kJ·mol－1
C(s) + O2(g) = CO2(g) △H＝－393.5 kJ·mol－1
2C(s) + O2(g) ="2CO(g)" △H＝－221kJ·mol－1
则2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)的△H＝ ，该反应能自发进行的条件 （填“高温”、“低温”或“任意温度”）；
（3）在一定温度下，向体积为 V L的密闭容器中充入一定量的NO和CO。在t1时刻达到平衡状态，此时n(CO)="a" mol，n(NO)="2a" mol，n(N2)="b" mol。
①若保持体积不变，再向容器中充入n(CO2)=" b" mol，n(NO)=" a" mol，则此时v正 v逆（填“>”、“=”或“<”）；
②在t2时刻，将容器迅速压缩到原容积的1/2，在其它条件不变的情况下，t3时刻达到新的平衡状态。请在下图中补充画出t2－t3－t4时段N2物质的量的变化曲线。
（4）汽车使用乙醇汽油并不能减少NOx的排放，这使NOx的有效消除成为环保领域的重要课题。某研究小组在实验室以Ag-ZSM-5为催化剂，测得NO转化为N2的转化率随温度变化情况如图所示。
①若不使用CO，温度超过775 K，发现NO的分解率降低，其可能的原因为 ；在n(NO)/n(CO)=1的条件下，应控制的最佳温度在 左右；
②目前对氮氧化物（NOx）进行治理的方法比较多，其中吸附/吸收法广受欢迎。下列物质适合作为NOx吸收剂的是
A．活性炭 B．氨水 C．酸性尿素溶液 D．硫酸
参考答案：（1）
（2分）
（2）△H=－746.5KJ·mol-1（2分） 低温（2分）
（3）①＝（2分） ②如图（2分）
（4）①NO分解反应是放热反应，升高温度不利于反应进行（2分） 870K（1分）
② ABC （2分）
本题解析：（1）依据平衡常数定义可得
；（2）根据盖斯定律可知，②×2－①－③即得到2NO(g)+2CO(g)
N2(g) +2CO2(g)，所以该反应的△H＝－393.5 kJ/mol×2－180.5kJ/mol＋221kJ/mol＝－746.5 kJ/mol；该反应△H<0，而△S<0，根据反应要想自发发生需△G=△H-T△S<0，故该反应自发发生的条件为低温；（3）在一定温度下，向体积为 V L的密闭容器中充入一定量的NO和CO。在t1时刻达到平衡状态，此时n(CO)="a" mol，n(NO)="2a" mol，n(N2)="b" mol，则该反应
①若保持体积不变，再向容器中充入n(CO2)=" b" mol，n(NO)=" a" mol，则此时
,故Qc=K，故此时v正＝v逆；②在t2时刻，将容器迅速压缩到原容积的1/2，在其它条件不变的情况下，瞬间n(N2)不变，但单位体积内体系分子总数增多，平衡正向移动，n(N2)增大，t3时刻达到新的平衡状态，故图像为：
；
（4）①若不使用CO，温度超过775 K，发现NO的分解率降低，其可能的原因为NO分解反应是放热反应，升高温度不利于反应进行，故分解率降低；在n(NO)/n(CO)=1的条件下，在870K左右NO的转化率最高，故应控制的最佳温度在870K左右；②目前对氮氧化物（NOx）进行治理的方法比较多，其中吸附/吸收法广受欢迎，作为NOx的吸收剂既能与氮氧化合物反应或吸收，故A项活性炭能吸附气体，故A项正确；B项氨水和C项酸性尿素溶液均可与氮氧化合物反应，故B、C正确；D项硫酸不反应故D项错误；本题选ABC。
考点：化学反应原理综合题。
本题难度：困难
3、选择题 现有如下三个热化学方程式：
（1）H2(g)+O2(g)===H2O(g)，△H＝a kJ·mol-1
（2）H2(g)+O2(g)===H2O(l)，△H＝b kJ·mol-1
（3）2H2(g)+ O2(g)===2H2O(l)，△H＝c kJ·mol-1
下列关于它们的表述正确的是
[? ]
A．它们都是吸热反应
B．a．b．c均为正值
C．a＝b
D．2b＝c
参考答案：D
本题解析：
本题难度：一般
4、计算题 氢是一种理想的绿色清洁能源，氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点。利用FeO/Fe3O4循环制氢，已知：
H2O(g)+3FeO(s)
Fe3O4(s)+4H2(g) △H=akJ/mol （I）
2Fe3O4(s)6FeO(s)+O2(g) △H=bkJ/mol （II）
下列坐标图分别表示FeO的转化率（图-1 )和一定温度时，H2出生成速率[细颗粒(直径0.25 mm)，粗颗粒(直径3 mm)](图-2)。
（1）反应：2H2O(g)=2H2(g)+O2(g) △H= (用含a、b代数式表示)；
（2）上述反应b＞0，要使该制氢方案有实际意义，从能源利用及成本的角度考虑，实现反应II可采用的方案是： ；
（3）900°C时，在两个体积均为2.0L密闭容器中分别投人0.60molFeO和0.20mol H2O(g)甲容器用细颗粒FeO、乙容器用粗颗粒FeO。
①用细颗粒FeO和粗颗粒FeO时，H2生成速率不同的原因是： ；
②细颗粒FeO时H2O(g)的转化率比用粗颗粒FeO时H2O(g)的转化率 （填“大”或“小”或“相等”）；
③求此温度下该反应的平衡常数K（写出计箅过程，保留两位有效数字）。
（4）在下列坐标图3中画出在1000°C、用细颗粒FeO时，H2O(g)转化率随时间变化示意图（进行相应的标注）。
参考答案：（16分）（1）(2a+b)kJ/mol（2分）（无kJ/mol或“2a+b kJ/mol”扣1分，其他不给分）
（2）用廉价的清洁能源供给热能（2分）（答用“太阳能”、“风能”、“地热能”、“生物能”、“核能”供给热能给3分；答“加热”、“升高温度”等均不给分）
（3）①细颗粒FeO表面积大，与H2的接触面积大，反应速率加快（3分） （“增大接触面积，加快反应速率”、“接触面积越大，反应速率越快”等合理表述给3分；答“增大反应物浓度”、“FeO的量增加，反应速率加快”给1分）； ②相等（2分）（答“等于”、“=”给1分）
③（4分）解：900℃时，达到平衡时FeO转化的量为：n(FeO)=0.60mol×40%=0.24mol
H2O(g)+3FeO(s)Fe3O4(s)+4H2(g)
起始物质的量（mol） 0.20 0.60 0 0
变化物质的量（mol） 0.080 0.24 0.080 0.080
平衡物质的量（mol） 0.12 0.36 0.080 0.080 （2分）
由于固体物质的浓度是常数，不能写入平衡常数表达式，气体物质的浓度可以变化，根据c=n/V可求平衡时氢气和水蒸气的物质的量浓度，则K=
=
=
=0.67（2分）
（4）（3分）
本题解析：（1）先对已知热化学方程式编号为①②，观察发现①×2+②可得，2H2O(g)=2H2(g)+O2(g)，其焓变=①的焓变×2+②的焓变=(2a+b)kJ/mol；（2）b＞0，说明反应II是吸热反应，可用用廉价的清洁能源供给热能或用“太阳能”、“风能”、“地热能”、“生物能”、“核能”供给热能；（3）①FeO是反应I中的固体反应物，细颗粒FeO表面积大，与H2的接触面积大，反应速率加快（或“增大接触面积，加快反应速率”、“接触面积越大，反应速率越快”等）；②由于固体物质浓度是常数，FeO的用量和浓度保持不变，将粗颗粒FeO改为细颗粒FeO，只能加快反应速率，不能使平衡移动，因此H2O(g)的平衡转化率不变或相等；③解：900℃时，达到平衡时FeO转化的物质的量量为：n(FeO)=0.60mol×40%=0.24mol，则：
H2O(g)+3FeO(s)Fe3O4(s)+4H2(g)
起始物质的量（mol） 0.20 0.60 0 0
变化物质的量（mol） 0.080 0.24 0.080 0.080
平衡物质的量（mol） 0.12 0.36 0.080 0.080
由于固体物质的浓度是常数，不能写入平衡常数表达式，气体物质的浓度可以变化，根据c=n/V可求平衡时氢气和水蒸气的物质的量浓度，则K====0.67；
（4）观察图1可得：随着温度的升高，FeO的平衡转化率减小，前者导致平衡向吸热方向移动，后者说明平衡向逆反应方向移动，因此逆反应是吸热反应，则反应I的正反应是放热反应；其他条件保持不变时，900℃→1000℃就是升高温度，既能加快反应速率，又能使平衡向逆反应方向移动，则H2O(g)的转化率由0逐渐增大，知道达到平衡，1000℃时达到平衡的时间比900℃时少，1000℃时H2O(g)的平衡转化率比900℃时小，由此可以画出水蒸气的转化率随温度变化的示意图。
考点：考查化学反应原理，涉及盖斯定律、常见的能量转化形式、固体反应物颗粒粗细对反应速率和平衡移动的影响、化学平衡常数的计算、温度对反应速率和平衡移动的影响图像等。
本题难度：困难
5、选择题 在一定条件下，充分燃烧一定量的丁烷放出热量为Q kJ(Q>0)，经测定完全吸收生成的CO2需消耗 5 mol·L－1的KOH溶液100 mL，恰好生成正盐，则此条件下反应C4H10(g)＋O2(g)===4CO2(g)＋5H2O(g)的ΔH为
A．＋8Q kJ·mol－1
B．－16Q kJ·mol－1
C．－8Q kJ·mol－1
D．＋16Q kJ·mol－1
参考答案： B
本题解析：
试题解析：KOH的物质的量为n（KOH）=c×V=0.1L×5mol/L=0.5mol，2KOH+CO2
本题难度：一般