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2022届高三化学一轮复习化学反应原理题型必练2化学反应原理基础题含解析
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这是一份2022届高三化学一轮复习化学反应原理题型必练2化学反应原理基础题含解析，共23页。试卷主要包含了①已知等内容，欢迎下载使用。
化学反应原理基础题
非选择题（共15题）
1．（14分）钢铁生产中的尾气易造成环境污染，清洁生产工艺可消减污染源并充分利用资源。已知：
①3Fe2O2(s)+CO(g) 2Fe3O2(s)+CO2(g) △H=—47kJ/mol
②Fe3O3(s)+3CO(g) 2Fe(s)+3CO2(g) △H=—25kJ/mol
③Fe3O\4(s)+CO(g) 3FeO(s)+CO2(g) △H=+19kJ/mol
（1）试计算反应：FeO（s）+CO（g）Fe（s）+CO2（g）的△H=______。已知1092℃该反应的平衡常数为0.357，则1200℃时该反应的平衡常数_____________0.357（填“>”“=”或“<”），在1L的密闭容器中，投入7.2gFeO和0.1molCO2加热到1092℃并保持该温度，反应达平衡后，气相中CO气体所占的体积分数为_______。
（2）炼钢尾气净化后，可直接作熔融碳酸盐燃料电池（工作原理如右图）的燃料，则负极的电极反应为________________。
（3）转炉炼钢，尾气中CO体积分数达58%—70%，某钢厂先用NaOH吸收CO生成甲酸钠，再吸收SO2生成保险粉（Na2S2O3），试写出甲酸钠和氢氧化钠混合溶液与SO2生成保险粉同时生成二氧化碳的化学方程式______________________。
（4）在550—650℃时，尾气烟尘中的Fe2O3与CO及H2气体可用于合成炼钢原料Fe3C，该反应的化学方程式为___________。
（5）目前我国大多数企业是将CO转换为H2，然后用H2与N2反应合成氮，若收集到3360m2尾气，其中CO体积分数为60%，由于循环操作，假定各步转化率均为100%，理论上可获得NH3________L。
2．尿素(H2NCONH2)是一种非常重要的高氮化肥，工业上合成尿素的反应如下：2NH3(l)＋CO2(g)⇌H2O(l)＋H2NCONH2 (l) △H=-103.7 kJ·mol-1。试回答下列问题：
(1)下列措施中有利于提高尿素的产率的是______。
A．采用高温
B．采用高压
C．寻找更高效的催化剂
(2)合成尿素的反应在进行时分为如下两步：
第一步：2NH3(l)＋CO2(g)⇌H2NCOONH4(氨基甲酸铵) (l) △H1
第二步：H2NCOONH4(l)⇌H2O(l)＋H2NCONH2(l) △H2
某实验小组模拟工业上合成尿素的条件，在一体积为0.5 L密闭容器中投入4 mol氨和1mol二氧化碳，实验测得反应中各组分随时间的变化如下图Ⅰ所示：
①已知总反应的快慢由慢的一步决定，则合成尿素总反应的快慢由第______步反应决定，总反应进行到______min时到达平衡。
②反应进行到10 min时测得CO2的物质的量如图所示，则用CO2表示的第一步反应的速率v(CO2)=______。
③第二步反应的平衡常数K随温度的变化如图Ⅱ所示，则△H2______0(填“>”“＜”或“=”)
3．硫单质及其化合物在工农业生产中有着重要的应用。请回答下列问题：
（1）一种煤炭脱硫技术可以把硫元素以CaSO4的形成固定下来，但产生的CO又会与CaSO4发生化学反应，相关的热化学方程式如下：
①CaSO4（s）+CO（g）CaO（s）+SO2（g）+CO2（g）△H = +210.5kJ•mol-1
②1/4CaSO4（s）+CO（g）1/4CaS（s）+CO2（g） △H=" -" 47.3kJ•mol-1
反应CaO(s)+3CO(g)+SO2(g)CaS(s)+3CO2(g) △H=__________kJ•mol-1；
平衡常数K的表达式为_____________。
（2）图1为在密闭容器中H2S气体分解生成H2和S2(g)的平衡转化率与温度、压强的关系。
图1中压强p1、p2、p3的大小顺序为_________________，理由是____________；该反应平衡常数的大小关系为K(T1)______K(T2) (填“>”、“<”或“=”)，理由是__________________。
（3）在一定条件下，二氧化硫和氧气发生如下反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) △H＜0
①600℃时，在一密闭容器中，将二氧化硫和氧气混合，反应过程中SO2、O2、SO3物质的量变化如图2，反应处于平衡状态的时间段是______________。
②据图2判断，反应进行至20min时，曲线发生变化的原因是__________（用文字表达）；10min到15min的曲线变化的原因可能是_______（填写编号）。
a．加了催化剂
b．缩小容器体积
c．降低温度
d．增加SO3的物质的量
（4）烟气中的SO2可用某浓度NaOH溶液吸收得到Na2SO3和NaHSO3混合溶液，且所得溶液呈中性，该溶液中c(Na＋)=___________（用含硫微粒浓度的代数式表示）。
4．钢铁很容易生锈而被腐蚀，每年因腐蚀而损失的钢材占世界钢铁年产量的四分之一。
(1)如图1装置中，U形管内为红墨水，a、b试管内分别盛有氯化铵溶液(显酸性)和食盐水，各加入生铁块，放置一段时间均被腐蚀。
①红墨水柱两边的液面变为左低右高，则___(填“a”或“b”)试管内盛有食盐水。
②a试管中铁发生的是___(填“析氢”或“吸氧”)腐蚀，生铁中碳上发生的电极反应式为____。b试管中铁被腐蚀的总反应方程式为____。
(2)如图2两个图都是金属防护的例子。
①为了降低某水库的铁闸门被腐蚀的速率，可以采用图2甲所示的方案，其中焊接在铁闸门上的固体材料R可以采用___(填字母)，此方法叫做____保护法。
A．铜B．钠C．锌D．石墨
②图2乙方案也可以降低铁闸门腐蚀的速率，其中铁闸门应该连接在直流电源的___(填“正”或“负”)极。
③以上两种方法中，___(填“甲”或“乙”)方法能使铁闸门保护得更好。
5．在实验室，高锰酸钾因其强氧化性和溶液颜色鲜艳而用于物质的鉴定，酸性高锰酸钾溶液是氧化还原滴定的重要试剂。
(1)KMnO4稀溶液是一种常用的消毒剂，其消毒原理与下列物质相同的是___________ (填标号)。
a.“84”消毒液(NaClO溶液)
b.硫酸铜溶液
c.双氧水
d.75%的酒精
(2)高锰酸钾保存在棕色试剂瓶中，下列试剂不需要保存在棕色试剂瓶中的是___________ (填标号)。
a.浓盐酸 b.硝酸银
c.氯水 d.烧碱
(3)实验室用高锰酸钾和浓盐酸制氧气，反应的化学方程式是。
①该反应的氧化剂是___________(填化学式)，其氧化性比MnO2___________(填“强”或“弱”)。
②若有0.4mol还原剂被氧化，则标准状况下产生Cl2的体积为___________ L。
(4)高锰酸钾的制备可分两步进行：第一步，二氧化锰与氢氧化钾共熔并加入氯酸钾，得到锰酸钾；第二步，电解锰酸钾溶液。
①实验室熔融二氧化锰、氢氧化钾、氯酸钾时应选择___________ (填标号)。
A．普通玻璃坩埚 B．石英坩埚
C．陶瓷坩埚 D．铁坩埚
②第一步熔融时生成K2MnO4反应的化学方程式为___________。
③电解法制备KMnO4的装置如图所示，该装置发生的总反应的化学方程式为___________。
6．温度为700℃的4L恒容密闭容器中，2NO(g)+O2(g)2NO2(g)反应体系内，n(NO)随时间的变化见下表：
时间(s)
0
1
2
3
4
n(NO)/(mol)
0.040
0.020
0.014
0.014
0.014
(1)700℃，反应达到平衡时，NO的物质的量浓度是___________。
(2)用O2表示从0~2s内该反应的平均速率v=___________(保留两位有效数字)。
(3)下图中表示NO2变化的曲线是___________。
(4)能说明该反应已达到平衡状态的是___________。
A．v(NO)=2v(O2)
B．混合气体的密度不再改变
C．气体的颜色不再改变
D．容器内压强保持不变
E．消耗2mol NO2的同时消耗1molO2
(5)下列能使化学反应速率增大的措施是___________。
A．适当升高温度 B．及时分离出NO2气体
C．通入O2 D．加入催化剂
7．天然气既是高效洁净的能源，又是重要的化工原料，在生产、生活中用途广泛。
(1)下图是一个简易测量物质反应是吸热还是放热的实验装置，利用此装置可以很方便地测得某反应是放热反应还是吸热反应。将铝片加入小试管内，然后注入足量的盐酸，U形导管中液面A_______(填“上升”或“下降”)，说明此反应是_______(填“放热”或“吸热”)反应。
(2)甲烷可以消除氮氧化物污染。如：CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)。
①下列措施能够使该反应速率加快的是_______。
a.使用催化剂 b.降低温度 c.及时分离水
d.把容器的体积缩小一倍 e.充入NO2 f.恒容下，充入Ar惰性气体
②若上述反应在恒容密闭容器中进行，下列叙述能说明该反应已达平衡状态的是_______。
a.正反应速率和逆反应速率相等 b.正反应速率最大，逆反应速率为0
c.容器内气体的压强不再变化 d.混合气体的质量不再变化
e.c(NO2)=2c(N2) f.单位时间内生成1molCO2同时生成2molNO2
(3)甲烷可直接应用于燃料电池，该电池采用KOH溶液为电解质，其工作原理如下图所示：
①外电路电子移动方向：_______(填“a极到b极”或“b极到a极”)。
②a电极的电极方程式为_______。
8．(1)①已知：
则与反应生成和的热化学方程式为_______。
(2)一定条件下，在水溶液中所含离子、、、、各，其相对能量的大小如下图所示(各离子在图中用氯元素的相应化合价表示)，则反应的_______。
氯元素的化合价
(3)工业上可通过天然气跟水蒸气反应制取：，有关反应的能量变化如下图所示，则该反应的_______(用含、、c的式子表示)。
9．人们利用原电池原理制作了多种电池，以满足不同需求。
(1)监测NO的含量对环境保护有重要意义，某传感器工作原理如图1所示。NiO电极上发生的是_______(填“氧化反应”或“还原反应”)，当外电路中转移4×10-4mol电子时，传感器内消耗NO的质量为_______mg。
(2)某水溶液锂离子电池的工作原理如图2所示。放电时，电池的负极是_______(填“a”或“b”，下同)电极，外电路中电子由_______电极经导线流向_______电极。
(3)氨氧燃料电池具有很大的发展潜力，其工作原理如图3所示。
a电极上的反应式为_______，该燃料电池工作一段时间后，电解质溶液中的c(OH-)将_______(填“增大”、“减小”或“不变”)。
10．氨气是一种重要的化学物质，可用于制取化肥和硝酸等。
(1)工业合成氨的热化学方程式为：N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=-92 kJ/mol
N-H
H-H
N≡N
断开1 mol化学键需要吸收的能量/kJ
a
436
946
表中a为___________。
(2)合成氨原料中的H2可用CO在高温下与水蒸气反应制得。已知在25℃、101 kPa 下：
I． 2C(石墨，s)+O2(g)=2CO(g) △H1=- 222 kJ/mol
II．2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H2=- 242 kJ/mol
III． C(石墨，s)+ O2(g)=CO2(g) △H3=- 394kJ/mol
①25℃、101 kPa 下CO与水蒸气反应转化为H2的热化学方程式为___________。
②根据反应I、II、III，下列说法正确的是___________ (填选项字母)。
a．由反应II可以推知：2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H4，则△H4小于△H2
b．反应III的反应热等于O2分子中化学键断裂时所吸收的总能量与CO2分子中化学键形成时所释放的总能量的差
c．下图可表示反应I的反应过程和能量的关系
。
11．化学反应与能量，是学习和研究化学原理的重要内容。
(1)氢气与氧气反应方程式为：。反应过程中的能量变化如下图所示。由此说明，该反应是________反应填“吸热”或“放热”，氧气、氢气的总能量________填“”、“”或“”水的总能量。
(2)将氢气与氧气的反应设计成燃料电池，其利用率更高，装置如图所示、b为多孔碳棒其中________填A或处电极入口通氢气，其电极反应式为_______________ 。当消耗标准状况下氢气时，假设能量转化率为，则导线中转移电子的物质的量为________mol。
(3)恒温恒容下，将2molA气体和2molB气体通入体积为2L的密闭容器中发生如下反应：⇌ ，时反应达到平衡状态，此时剩余，并测得C的浓度为1.2mol/L。
①从开始反应至达到平衡状态，生成C的平均反应速率为_________________________。
②x=________，A的转化率为_______________________。
12．已知化学反应①：Fe(s)＋CO2(g)FeO(s)＋CO(g)，其平衡常数为K1；化学反应②：Fe(s)＋H2O(g)FeO(s)＋H2(g)，其平衡常数为K2，在温度973 K和1 173 K情况下，K1、K2的值分别如下：
温度
K1
K2
973 K
1.47
2.38
1 173 K
2.15
1.67
请填空：
(1)通过表格中的数值可以推断：反应①是___________(填“吸热”或“放热”)反应。
(2)现有反应③：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)，写出该反应的平衡常数K3的表达式：K3=___________。
(3)根据反应①与②可推导出K1、K2与K3之间的关系式___________，据此关系式及上表数据，也能推断出反应③是___________(填“吸热”或“放热”)反应。
(4)图甲、图乙分别表示反应③在t1时刻达到平衡，在t2时刻因改变某个条件而发生变化的情况：
①图甲t2时刻改变的条件是___________。
②图乙t2时刻改变的条件是___________。
13．丙烷脱氢是工业生产丙烯的重要途径，其热化学方程式为：C3H8(g) C3H6(g)+H2(g)。请回答下列相关问题。
(1)一定温度下，向2 L的密闭容器中充入2 mol C3H8发生脱氢反应，经过10min达到平衡状态，测得平衡时气体压强是开始的1.4倍。
①0～10 min内氢气的生成速率υ(H2)= _________，C3H8的平衡转化率为_________。
②下列情况能说明该反应达到平衡状态的是___________。
A．混合气体的平均分子量保持不变
B．C3H6与H2的物质的量之比保持不变
C．混合气体的密度保持不变
D．C3H8的分解速率与C3H6的消耗速率相等
(2)脱氢反应分别在压强为p1和p2时发生，丙烷及丙烯的平衡物质的量分数随温度变化如图所示。
①压强：p1______p2(填“>”或“<”)。
②为了同时提高反应速率和反应物的平衡转化率，可采取的措施是_________。
③若p1=0.1 MPa，起始时充入丙烷发生反应，则Q点对应温度下，反应的平衡常数Kp=________(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。
④在恒温、恒压的密闭容器中充入丙烷和氩气发生脱氢反应，起始n(氩气)/n(丙烷)越大，丙烷的平衡转化率越大，其原因是_________。
14．金属氢氧化物在酸中的溶解度不同，因此可以利用这一性质，控制溶液的pH，达到分离金属离子的目的。难溶金属的氢氧化物在不同pH下饱和溶液的浓度(mol·L-1)如图所示。
(1)pH=3时溶液中铜元素的主要存在形式是____(填化学式)。
(2)若要除去CuCl2溶液中的少量Fe3+，应该控制溶液的pH为____(填字母)。
A．<1 B．4左右 C．>6
(3)在Ni(NO3)2溶液中含有少量的Co2+杂质，____(填“能”或“不能”)通过调节溶液pH的方法来除去，理由是____。
(4)已知一些难溶物的溶度积常数如表所示。
物质
FeS
MnS
CuS
PbS
HgS
ZnS
Ksp
6.3×10-18
2.5×10-13
1.3×10-36
3.4×10-28
6.4×10-53
1.6×10-24
某工业废水中含有Cu2+、Pb2+、Hg2+，最适宜向此工业废水中加入过量的____(填字母)除去它们。
A．NaOH B．FeS C．Na2S
参考答案
1．-11kJ/mol < CO+CO32-—2 e-=2CO2 HCOONa+NaOH+2SO2═Na2S2O4+H2O+CO2； 3Fe2O3+10CO+3H22Fe3C+ 3H2O+8CO2； 1.02t
【详解】
（1）①Fe2O3（s）+3CO（g）2Fe（s）+3CO2（g）△H=-25kJ/mol
②3Fe2O3（s）+CO（g）2Fe3O4（s）+CO2（g）△H=-47kJ/mol
③Fe3O4（s）+CO（g）3FeO（s）+CO2（g）△H=+19kJ/mol
依据盖斯定律①×3-（③×2+②）得到：6FeO（s）+6CO（g）6Fe（s）+6CO2（g）△H=-66kJ/mol；得到FeO（s）+CO（g）Fe（s）+CO2（g）△H=-11kJ/mol；反应FeO（s）+CO（g）Fe（s）+CO2（g）△H=-11kJ/mol为放热反应，升高温度平衡逆向移动，1200℃时该反应的平衡常数<0.357；在1L的密闭容器中，投入7.2gFeO即0.1mol，和0.1molCO2加热到1092℃并保持该温度，设CO2平衡转化率为x，则
FeO（s）+CO（g）Fe（s）+CO2（g）
开始时的量（mol） 0.1 0 0 0.1
改变的量（mol） 0.1x 0.1x
平衡时的量（mol） 0.1x 0.1-0.1x
，解得x=0.737，气相中CO气体所占的体积分数为；（2）负极在熔融碳酸盐中CO失电子生成CO2，则电极反应为CO+CO32-—2 e-=2CO2；（4）甲酸钠和氢氧化钠混合溶液与SO2生成保险粉Na2S2O4同时生成二氧化碳，反应的化学方程式为：HCOONa+NaOH+2SO2═Na2S2O4+H2O+CO2；（4）在550—650℃时，尾气烟尘中的Fe2O3与CO及H2气体可用于合成炼钢原料Fe3C，同时生成二氧化碳和水，反应的化学方程式为3Fe2O3+10CO+3H22Fe3C+ 3H2O+8CO2；（5）将CO与水蒸气反应转换为H2，然后用H2与N2反应合成氨，若收集到标准状况下3360m3尾气，其中CO体积分数为60%，由于循环操作，假定各步转化率均为100%，CO+H2O═CO2+H2，N2+3H2═2NH3，得到定量关系为3CO--2NH3，依据物质的量计算得到氨气物质的量来计算质量，设生成氨气物质的量为x；
3CO------------------2NH3，
3 2
x
x=60000mol，
氨气质量=60000mol×17g/mol=1020000g=1.02t。
2．B 2 55 0.148 mol/(L·min) ＞
【解析】
（1）A错，该反应的正反应方向为放热反应，升高温度平衡将向逆反应方向移动；B正确，该反应的正反应方向为气体体积减少的方向，增大压强，平衡将向正反应方向移动；C错，催化剂不能影响平衡的移动，只能改变可逆反应到达平衡的时间；
（2）①由图1可得，第2个反应达平衡所需时间更长，其达到平衡时需55min分钟，各组分的浓度保持不变；
②反应进行到10 min时测得CO2的物质的量为0.26 mol，其物质的量的变化量为0.74 mol，则反应速率为：
③由图II，随温度的升高K增大，即随温度升高平衡向正反应方向移动，所以，正反应方向为吸热反应，△H2＞0；
3．-399.7 P1
【详解】
（1）利用盖斯定律将②×4-①可得CaO（s）+3CO（g）+SO2（g）⇌CaS（s）+3CO2（g）△H=4×（-47.3kJ•mol-1）-（210.5kJ•mol-1）=-399.7kJ•mol-1；平衡常数K的表达式为：
（2）H2S气体分解生产H2和S2（g）的反应为2H2S2H2+S2，反应前后气体体积增大，同温度下，压强越大，平衡逆向进行，H2S转化率减小，则P1＜P2＜P3，温度升高，H2S的转化率增大，说明正反应为吸热反应，升温平衡正向进行，平衡常数增大，K（T1）＜K（T2）；（3）①反应混合物各物质的物质的量不变化，说明反应处于平衡状态，由图可知在15-20min和25-30min出现平台，各组分的物质的量不变，反应处于平衡状态；②由图可知，反应进行至20min时，平衡向正反应移动，瞬间只有氧气的浓度增大，应是增大了氧气的浓度．由图可知，反应向正反应进行，10min到15min反应混合物单位时间内的变化量增大，说明反应速率增大，10min改变瞬间，各物质的物质的量不变．a．加了催化剂，增大反应速率，a正确；b．缩小容器体积，增大压强，增大反应速率，b正确；c．降低温度反应速率降低，c错误；d．10min改变瞬间，各物质的物质的量不变，不是增加SO2的物质的量，d错误；故答案为增大氧气的浓度；ab；
（4）烟气中的SO2可用某浓度NaOH溶液吸收得到Na2SO3和NaHSO3混合溶液，且所得溶液呈中性，依据溶液中电荷守恒分析，c（Na+）+c（H+）=2c（SO32-）+c（HSO3-）+c（OH-），c（H+）=c（OH-），得到（Na+）=2c（SO32-）+c（HSO3-）。
4．b 析氢 C 牺牲阳极的阴极 负 乙
【详解】
(1)①红墨水柱两边的液面变为左低右高，则a发生析氢腐蚀，a中盛有氯化铵溶液，b发生吸氧腐蚀，b中盛有食盐水，故答案为b。
②a试管中铁发生的是析氢腐蚀，生铁中碳为正极，正极上发生还原反应，故发生的电极反应式为。b试管中铁发生的是吸氧腐蚀，生铁中碳为正极，发生的电极反应式O2+2H2O+4e-=4OH-；铁为负极，电极反应式为：Fe-2e-=Fe2+，铁被腐蚀的总反应方程式为。
(2) ①为了降低某水库的铁闸门被腐蚀的速率，可以让金属铁做原电池的正极，其中焊接在铁闸门上的固体材料R可以是比金属铁的活泼性强的金属，钠能够与水反应，不能做电极材料，所以选锌，此方法叫做牺牲阳极的阴极保护法，故答案为C；牺牲阳极的阴极；
②电解池的阴极上的金属被保护，为降低铁闸门的腐蚀速率，其中铁闸门应该连接在直流电源的负极，故答案为负。
③因为电解池的保护比原电池保护更好，所以方法乙能使铁闸门保护得更好；故答案为乙。
5．ac ad KMnO4 强 4.48 D
【详解】
(1)KMnO4稀溶液是一种常用的消毒剂，是其强氧化性消毒，“84”消毒液(NaClO溶液)、双氧水两者都是强氧化性消毒，硫酸铜溶液、75%的酒精是使蛋白质变性而消毒，因此其消毒原理与KMnO4消毒剂相同的是ac；故答案为：ac。
(2)高锰酸钾保存在棕色试剂瓶中，见光会分解的都需要保存在棕色试剂瓶中，硝酸银、氯气见光都要分解，因此不需要保存在棕色试剂瓶中的是ad；故答案为：ad。
(3)①高锰酸钾中锰化合价降低，因此该反应的氧化剂是KMnO4，根据氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性，因此KMnO4氧化性比MnO2强；故答案为：强。
②反应方程式中16mol盐酸参与参与，但只有10mol盐酸被氧化生成5mol氯气，因此若有0.4mol还原剂被氧化，则产生氯气物质的量为0.2mol，在标准状况下产生Cl2的体积为0.2mol×22.4 L∙mol−1=4.48L；故答案为：4.48。
(4)①普通玻璃坩埚、石英坩埚、陶瓷坩埚都含有二氧化硅，熔融二氧化锰、氢氧化钾、氯酸钾时二氧化硅和KOH要反应，因此都不能使用，只能使用铁坩埚，故答案为：D。
②第一步熔融时生成K2MnO4，还生成了KCl和H2O，反应的化学方程式为；故答案为：。
③根据图中信息得到左边锰酸钾化合价升高变为高锰酸钾，是电解池阳极，右边为电解池阴极，水中氢离子得到电子生成氢气，因此该装置发生的总反应的化学方程式为；故答案为：。
6．0.0035mol/L 0.0016mol·L-1·s-1 b CDE ACD
【详解】
(1)据图可知2s后NO的物质的量不再改变，反应达到平衡，此时n(NO)=0.014mol，容器体积为4L，所以c(NO)==0.0035mol/L；
(2)0~2s内Δn(NO)=0.040mol-0.014mol=0.026mol，根据反应方程式可知相同时间内Δn(O2)=0.013mol，容器体积为4L，所以v(O2)==0.0016mol·L-1·s-1；
(3)NO的物质的量减小，则NO2的物质的量增加，平衡时Δn(NO)=0.026mol，根据反应方程式可知平衡时n(NO2)=0.026mol，容器体积为4L，所以c(NO2)==0.0065mol/L，所以b为表示NO2变化的曲线；
(4)A．选项中未指明是正反应速率还是逆反应速率，无法说明达到平衡，A不符合题意；
B．容器恒容，则气体体积不变，根据质量守恒定律可知气体质量也不变，所以无论是否平衡，混合气体的密度均不发生改变，B不符合题意；
C．NO2为红棕色气体，其他均为无色气体，当气体颜色不再改变时说明NO2的浓度不再改变，反应达到平衡，C符合题意；
D．反应前后气体系数之和不相等，容器恒容，所以未平衡时压强会发生改变，当压强不变时说明反应达到平衡，D符合题意；
E．消耗NO2为逆反应，消耗O2为正反应，二者系数之比为2:1，所以当消耗2mol NO2的同时消耗1molO2时，说明正逆反应速率相等，反应达到平衡，E符合题意；
综上所述答案为CDE；
(5)A．升高温度活化分子百分数增加，反应速率加快，A符合题意；
B．及时分离出NO2气体会使各气体浓度减小，反应速率减慢，B不符合题意；
C．通入O2，反应物浓度增加，反应速率加快，C符合题意；
D．加入催化剂可以降低反应活化能，反应速率加快，D符合题意；
综上所述答案为ACD。
7．下降 放热 ade acf a极到b极 CH4-8e-+10OH-=+7H2O
【详解】
(1)铝片与盐酸反应属于放热反应，使锥形瓶中气体受热膨胀，U型管中A的液面下降；故答案为下降；放热；
(2)①a．使用催化剂，降低反应的活化能，增大单位体积内活化分子的个数，反应速率加快，故a符合题意；
b．降低温度，化学反应速率降低，故b不符合题意；
c．及时分离水，降低生成物的浓度，反应速率降低，故c不符合题意；
d．把容器的体积缩小一倍，组分浓度增大，化学反应速率增大，故d符合题意；
e．充入NO2，增大反应物的浓度，化学反应速率增大，故e符合题意；
f．恒容状态下，充入惰性气体，组分浓度没变，化学反应速率不变，故f不符合题意；
答案为ade；
②a．根据化学平衡状态的定义，当正反应速率等于逆反应速率相等，说明反应达到平衡，故a符合题意；
b．正反应速率最大，逆反应速率为0，反应还没有进行，故b符合题意；
c．该反应为气体物质的量增大的反应，即当压强不再改变，说明反应达到平衡，故c符合题意；
d．组分都是气体，遵循质量守恒，因此气体总质量不变，不能说明反应达到平衡，故d不符合题意；
e．没有指明反应的方向，因此c(NO2)=2c(N2)，不能说明反应达到平衡，故e不符合题意；
f．单位时间内生成1molCO2同时生成2molNO2，前者反应向正反应方向进行，后者向逆反应方向进行，且变化的物质的量之比等于化学计量数之比，即单位时间内生成1molCO2同时生成2molNO2，说明反应达到平衡，故f符合题意；
故答案为acf；
(3)①通入甲烷的一极为负极，通氧气一极为正极，根据原电池工作原理，电子从a极经负载流向b极，故答案为a极到b极；
②a极为负极，发生氧化反应，电解质为碱，因此电极反应式为CH4-8e-+10OH-=+7H2O；故答案为CH4-8e-+10OH-=+7H2O。
8．
【详解】
(1)①已知：
，
根据据盖斯定律，a×2-b得：CH4（g）+2H2O（g）=CO2（g）+4H2（g）△H=+165.0kmol-1，故答案为：CH4（g）+2H2O（g）═CO2（g）+4H2（g）△H=+165.0kmol-1；
(2)△H=生成物的总能量-反应物的总能量，由图可知：的△H=（63kJ/mol+2×0kJ/mol）-3×60kJ/mol=-117kJ/mol，故答案为：-117；
(3)根据图Ⅰ、图Ⅱ、图Ⅲ写出热化学方程式分别为：①CO（g）+O2（g）═CO2（g）△H=-akJ•mol-1②H2（g）+O2（g）═H2O（g）△H=-bkJ•mol-1③CH4（g）+2O2（g）═CO2（g）+2H2O（g）△H=-ckJ•mol-1，根据盖斯定律，由③-（①+②×3）得：CH4（g）+H2O（g）═CO（g）+3H2（g）△H=（a+3b-c）kJ•mol-1，故答案为：（a+3b-c）kJ•mol-1。
9．氧化反应 6 b b a 2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O 减小
【分析】
原电池中，还原剂在负极失去电子发生氧化反应，电子从负极流出，电子沿着导线流向正极，正极上氧化剂得到电子发生还原反应，内电路中阴离子移向负极、阳离子移向正极，燃料电池中，通入燃料的一极为负极，通入助燃物的一极为正极，据此分析回答；
【详解】
(1) NiO电极上NO失去电子转变为NO2，发生的是氧化反应，由可知，当外电路中转移4×10-4mol电子时，传感器内消耗NO为2×10-4mol，质量为2×10-4mol ×30g/mol ×1000mg/g=6mg。
(2)放电时，Li失去电子转变为Li+，结合分析知，电池的负极是b电极，外电路中电子由b电极经导线流向a电极。
(3)氨氧燃料电池中，由图知，a电极上氨气失去电子转变为氮气，被氧化，则a电极上的反应式为2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O，该燃料电池工作一段时间后，氢氧根离子不断消耗、水不断生成，则电解质溶液中的c(OH-)将减小。
10．391 CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) △H=-162 kJ/mol a
【详解】
(1)由键能与反应热关系得：△H=946 kJ/mol+3×436 kJ/mol-2×3×a kJ/mol=-92 kJ/mol，解得a=391 kJ/mol，即断开1 mol N—H键需要吸收391 kJ能量，故此处填391；
(2)①由已知热化学方程式，结合盖斯定律得：CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) △H=，故此处填：CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) △H=-162 kJ/mol；
②a．由于H2O(g)能量高于H2O(l)，故2 mol H2完全燃烧生成液态水放热更多，但由于放热反应△H为负值，故△H4小于△H2，a正确；
b．反应热等于所有反应物总键能与所有生成物总键能差值，故反应Ⅲ的反应热等于石墨中化学键与O2中化学键断裂所吸收的总能量与CO2中化学键形成释放出总能量的差，b错误；
c．该图只能表示反应Ⅰ的反应物与生成物能量的关系，并不能表示具体的反应过程和能量的关系，因为反应过程还要考虑反应所需的活化能，c错误；
故答案选a。
11．放热 > 0.6mol/(L∙min) 3 80%
【详解】
(1) 反应物总能量大于生成物总能量是放热反应。由反应过程中的能量变化图知，该反应是放热反应，氧气、氢气的总能量水的总能量。
(2) 燃料电池中，通入燃料的一极为负极，还原剂失去电子发生氧化反应，电子沿着导线流向正极，通入助燃物的一极为正极，正极上发生还原反应，内电路中阴离子移向负极、阳离子移向正极，酸性条件下生成水，正极电极反应式为：O2＋4H＋＋4e－=2H2O；燃料电池中化学能转化为电能，能量转化效率高 。则装置如图所示A处电极入口通氢气，其电极反应式为。当消耗标准状况下即1.5mol氢气时，假设能量转化率为，则导线中转移电子的物质的量为1.5×2×90%=2.7mol。
(3)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消耗B=2mol-1.2mol=0.8mol、生成C1.2mol/L ×2L=2.4mol，二者改变值之比为1:3，则化学计量数之比为1:3，x=3，耗B0.8mol、B和A改变值之比为2:1，消耗A0.8mol/L ×2=1.6mol，A的转化率。
12．吸热 K3= 吸热 增大压强(或使用催化剂) 降低温度(或设法分离出H2)
【详解】
(1)由表中数据可知，温度升高，①的平衡常数增大，说明平衡向正反应方向移动，则正反应吸热；
(2)根据平衡常数的定义可知该反应的平衡常数表达式为K3=；
(3)反应①-反应②=反应③，所以K3=；由图表可知，温度升高K1增大，K2减小，所以K3增大，即温度升高，平衡向正反应方向移动，升高温度平衡吸热方向移动，所以反应③为吸热反应；
(4)①t2时刻改变条件后正逆反应速率均增大，但依然相等，即平衡不移动，所以可能是使用了催化剂，由于该反应前后气体系数之和相等，所以压强不会影响平衡，则也可能是增大压强；
②t2时刻改变条件后CO2的浓度增大，CO的浓度减小，平衡逆向移动，且不是移走CO2或增加CO使平衡逆向移动，该反应为吸热反应，降低温度可以使平衡逆向移动，出现图中变化，或者设法分离出H2，也可以使平衡逆向移动，CO2的浓度增大，CO的浓度减小。
13． 40% AD ＞ 升高温度 0.0125MPa 该反应为气体分子数增加的反应，恒压条件下增大氩气的比例，相当于减压，平衡正向移动，丙烷的平衡转化率增大
【详解】
(1)①根据题意建立三段式，根据压强之比等于物质的量之比，因此，a＝0.8，则0～10 min内氢气的生成速率，C3H8的平衡转化率为；故答案为：；40%。
②A．平均摩尔质量等于气体质量除以气体物质的量，气体质量不变，气体物质的量减小，气体摩尔质增大，因此当混合气体的平均分子量保持不变，则可以作为判断平衡标志，故A符合题意；B．C3H6与H2的物质的量之比始终按照1:1增加，因此两者比值始终保持不变，因此不能作为判断平衡的标志，故B不符合题意；C．气体密度等于气体质量除以容器体积，气体质量不变，容器体积不变，密度始终不变，因此当混合气体的密度保持不变，不能作为判断平衡的标志，故C不符合题意；D．C3H8的分解，正向进行，C3H6的消耗，逆向进行，两者速率比等于计量系数比，因此能作为判断平衡标志，故D符合题意；综上所述，答案为AD。
(2)①以Q点纵看，从下到上看，丙烯物质的量增加，说明平衡正向移动，正向是体积增大的反应，即减小压强，因此压强：p1＞p2；故答案为：＞。
②根据图像，升高温度，平衡正向移动，即正向是吸热反应；提高反应速率，可以是加压、升温、加催化剂、增加浓度，但要提高反应物的平衡转化率，只能是升高温度；故答案为：升高温度。
③若p1=0.1 MPa，起始时充入丙烷发生反应，假设丙烷加入了1mol，则Q点对应温度下建立三段式，，则，反应的平衡常数；故答案为：0.0125MPa。
④在恒温、恒压的密闭容器中充入丙烷和氩气发生脱氢反应，起始n(氩气)/n(丙烷)越大，丙烷的平衡转化率越大，其原因是该反应为气体分子数增加的反应，恒压条件下增大氩气的比例，相当于减压，平衡正向移动，丙烷的平衡转化率增大；故答案为：该反应为气体分子数增加的反应，恒压条件下增大氩气的比例，相当于减压，平衡正向移动，丙烷的平衡转化率增大。
14．Cu2＋ B 不能 Co2＋和Ni2＋沉淀的pH范围相差太小 B
【详解】
（1）由图可看出，当pH=3时，Cu(OH)2的溶解度非常大，铜主要以Cu2＋的形式存在；
（2）若要除去CuCl2溶液中的少量Fe3＋，应该调控溶液的pH，使Fe(OH)3的溶解度非常小，同时Cu(OH)2的溶解度非常大或者说Cu2＋可以稳定存在，即2.5＜pH＜4.5范围，故选择B；
（3）由于Co2＋和Ni2＋沉淀的pH范围相差太小，故不能通过调节溶液pH的方法来分离两种离子；
（4）由溶度积常数可看出，重金属离子Cu2＋、Pb2＋、Hg2＋的硫化物的溶度积常数远小于FeS的溶度积常数，故可工业废水中加入过量的FeS，发生沉淀的转化，特别重要的时同时析出Fe2＋，避免了重金属的污染。
化学反应原理基础题
非选择题（共15题）
1．（14分）钢铁生产中的尾气易造成环境污染，清洁生产工艺可消减污染源并充分利用资源。已知：
①3Fe2O2(s)+CO(g) 2Fe3O2(s)+CO2(g) △H=—47kJ/mol
②Fe3O3(s)+3CO(g) 2Fe(s)+3CO2(g) △H=—25kJ/mol
③Fe3O\4(s)+CO(g) 3FeO(s)+CO2(g) △H=+19kJ/mol
（1）试计算反应：FeO（s）+CO（g）Fe（s）+CO2（g）的△H=______。已知1092℃该反应的平衡常数为0.357，则1200℃时该反应的平衡常数_____________0.357（填“>”“=”或“<”），在1L的密闭容器中，投入7.2gFeO和0.1molCO2加热到1092℃并保持该温度，反应达平衡后，气相中CO气体所占的体积分数为_______。
（2）炼钢尾气净化后，可直接作熔融碳酸盐燃料电池（工作原理如右图）的燃料，则负极的电极反应为________________。
（3）转炉炼钢，尾气中CO体积分数达58%—70%，某钢厂先用NaOH吸收CO生成甲酸钠，再吸收SO2生成保险粉（Na2S2O3），试写出甲酸钠和氢氧化钠混合溶液与SO2生成保险粉同时生成二氧化碳的化学方程式______________________。
（4）在550—650℃时，尾气烟尘中的Fe2O3与CO及H2气体可用于合成炼钢原料Fe3C，该反应的化学方程式为___________。
（5）目前我国大多数企业是将CO转换为H2，然后用H2与N2反应合成氮，若收集到3360m2尾气，其中CO体积分数为60%，由于循环操作，假定各步转化率均为100%，理论上可获得NH3________L。
2．尿素(H2NCONH2)是一种非常重要的高氮化肥，工业上合成尿素的反应如下：2NH3(l)＋CO2(g)⇌H2O(l)＋H2NCONH2 (l) △H=-103.7 kJ·mol-1。试回答下列问题：
(1)下列措施中有利于提高尿素的产率的是______。
A．采用高温
B．采用高压
C．寻找更高效的催化剂
(2)合成尿素的反应在进行时分为如下两步：
第一步：2NH3(l)＋CO2(g)⇌H2NCOONH4(氨基甲酸铵) (l) △H1
第二步：H2NCOONH4(l)⇌H2O(l)＋H2NCONH2(l) △H2
某实验小组模拟工业上合成尿素的条件，在一体积为0.5 L密闭容器中投入4 mol氨和1mol二氧化碳，实验测得反应中各组分随时间的变化如下图Ⅰ所示：
①已知总反应的快慢由慢的一步决定，则合成尿素总反应的快慢由第______步反应决定，总反应进行到______min时到达平衡。
②反应进行到10 min时测得CO2的物质的量如图所示，则用CO2表示的第一步反应的速率v(CO2)=______。
③第二步反应的平衡常数K随温度的变化如图Ⅱ所示，则△H2______0(填“>”“＜”或“=”)
3．硫单质及其化合物在工农业生产中有着重要的应用。请回答下列问题：
（1）一种煤炭脱硫技术可以把硫元素以CaSO4的形成固定下来，但产生的CO又会与CaSO4发生化学反应，相关的热化学方程式如下：
①CaSO4（s）+CO（g）CaO（s）+SO2（g）+CO2（g）△H = +210.5kJ•mol-1
②1/4CaSO4（s）+CO（g）1/4CaS（s）+CO2（g） △H=" -" 47.3kJ•mol-1
反应CaO(s)+3CO(g)+SO2(g)CaS(s)+3CO2(g) △H=__________kJ•mol-1；
平衡常数K的表达式为_____________。
（2）图1为在密闭容器中H2S气体分解生成H2和S2(g)的平衡转化率与温度、压强的关系。
图1中压强p1、p2、p3的大小顺序为_________________，理由是____________；该反应平衡常数的大小关系为K(T1)______K(T2) (填“>”、“<”或“=”)，理由是__________________。
（3）在一定条件下，二氧化硫和氧气发生如下反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) △H＜0
①600℃时，在一密闭容器中，将二氧化硫和氧气混合，反应过程中SO2、O2、SO3物质的量变化如图2，反应处于平衡状态的时间段是______________。
②据图2判断，反应进行至20min时，曲线发生变化的原因是__________（用文字表达）；10min到15min的曲线变化的原因可能是_______（填写编号）。
a．加了催化剂
b．缩小容器体积
c．降低温度
d．增加SO3的物质的量
（4）烟气中的SO2可用某浓度NaOH溶液吸收得到Na2SO3和NaHSO3混合溶液，且所得溶液呈中性，该溶液中c(Na＋)=___________（用含硫微粒浓度的代数式表示）。
4．钢铁很容易生锈而被腐蚀，每年因腐蚀而损失的钢材占世界钢铁年产量的四分之一。
(1)如图1装置中，U形管内为红墨水，a、b试管内分别盛有氯化铵溶液(显酸性)和食盐水，各加入生铁块，放置一段时间均被腐蚀。
①红墨水柱两边的液面变为左低右高，则___(填“a”或“b”)试管内盛有食盐水。
②a试管中铁发生的是___(填“析氢”或“吸氧”)腐蚀，生铁中碳上发生的电极反应式为____。b试管中铁被腐蚀的总反应方程式为____。
(2)如图2两个图都是金属防护的例子。
①为了降低某水库的铁闸门被腐蚀的速率，可以采用图2甲所示的方案，其中焊接在铁闸门上的固体材料R可以采用___(填字母)，此方法叫做____保护法。
A．铜B．钠C．锌D．石墨
②图2乙方案也可以降低铁闸门腐蚀的速率，其中铁闸门应该连接在直流电源的___(填“正”或“负”)极。
③以上两种方法中，___(填“甲”或“乙”)方法能使铁闸门保护得更好。
5．在实验室，高锰酸钾因其强氧化性和溶液颜色鲜艳而用于物质的鉴定，酸性高锰酸钾溶液是氧化还原滴定的重要试剂。
(1)KMnO4稀溶液是一种常用的消毒剂，其消毒原理与下列物质相同的是___________ (填标号)。
a.“84”消毒液(NaClO溶液)
b.硫酸铜溶液
c.双氧水
d.75%的酒精
(2)高锰酸钾保存在棕色试剂瓶中，下列试剂不需要保存在棕色试剂瓶中的是___________ (填标号)。
a.浓盐酸 b.硝酸银
c.氯水 d.烧碱
(3)实验室用高锰酸钾和浓盐酸制氧气，反应的化学方程式是。
①该反应的氧化剂是___________(填化学式)，其氧化性比MnO2___________(填“强”或“弱”)。
②若有0.4mol还原剂被氧化，则标准状况下产生Cl2的体积为___________ L。
(4)高锰酸钾的制备可分两步进行：第一步，二氧化锰与氢氧化钾共熔并加入氯酸钾，得到锰酸钾；第二步，电解锰酸钾溶液。
①实验室熔融二氧化锰、氢氧化钾、氯酸钾时应选择___________ (填标号)。
A．普通玻璃坩埚 B．石英坩埚
C．陶瓷坩埚 D．铁坩埚
②第一步熔融时生成K2MnO4反应的化学方程式为___________。
③电解法制备KMnO4的装置如图所示，该装置发生的总反应的化学方程式为___________。
6．温度为700℃的4L恒容密闭容器中，2NO(g)+O2(g)2NO2(g)反应体系内，n(NO)随时间的变化见下表：
时间(s)
0
1
2
3
4
n(NO)/(mol)
0.040
0.020
0.014
0.014
0.014
(1)700℃，反应达到平衡时，NO的物质的量浓度是___________。
(2)用O2表示从0~2s内该反应的平均速率v=___________(保留两位有效数字)。
(3)下图中表示NO2变化的曲线是___________。
(4)能说明该反应已达到平衡状态的是___________。
A．v(NO)=2v(O2)
B．混合气体的密度不再改变
C．气体的颜色不再改变
D．容器内压强保持不变
E．消耗2mol NO2的同时消耗1molO2
(5)下列能使化学反应速率增大的措施是___________。
A．适当升高温度 B．及时分离出NO2气体
C．通入O2 D．加入催化剂
7．天然气既是高效洁净的能源，又是重要的化工原料，在生产、生活中用途广泛。
(1)下图是一个简易测量物质反应是吸热还是放热的实验装置，利用此装置可以很方便地测得某反应是放热反应还是吸热反应。将铝片加入小试管内，然后注入足量的盐酸，U形导管中液面A_______(填“上升”或“下降”)，说明此反应是_______(填“放热”或“吸热”)反应。
(2)甲烷可以消除氮氧化物污染。如：CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)。
①下列措施能够使该反应速率加快的是_______。
a.使用催化剂 b.降低温度 c.及时分离水
d.把容器的体积缩小一倍 e.充入NO2 f.恒容下，充入Ar惰性气体
②若上述反应在恒容密闭容器中进行，下列叙述能说明该反应已达平衡状态的是_______。
a.正反应速率和逆反应速率相等 b.正反应速率最大，逆反应速率为0
c.容器内气体的压强不再变化 d.混合气体的质量不再变化
e.c(NO2)=2c(N2) f.单位时间内生成1molCO2同时生成2molNO2
(3)甲烷可直接应用于燃料电池，该电池采用KOH溶液为电解质，其工作原理如下图所示：
①外电路电子移动方向：_______(填“a极到b极”或“b极到a极”)。
②a电极的电极方程式为_______。
8．(1)①已知：
则与反应生成和的热化学方程式为_______。
(2)一定条件下，在水溶液中所含离子、、、、各，其相对能量的大小如下图所示(各离子在图中用氯元素的相应化合价表示)，则反应的_______。
氯元素的化合价
(3)工业上可通过天然气跟水蒸气反应制取：，有关反应的能量变化如下图所示，则该反应的_______(用含、、c的式子表示)。
9．人们利用原电池原理制作了多种电池，以满足不同需求。
(1)监测NO的含量对环境保护有重要意义，某传感器工作原理如图1所示。NiO电极上发生的是_______(填“氧化反应”或“还原反应”)，当外电路中转移4×10-4mol电子时，传感器内消耗NO的质量为_______mg。
(2)某水溶液锂离子电池的工作原理如图2所示。放电时，电池的负极是_______(填“a”或“b”，下同)电极，外电路中电子由_______电极经导线流向_______电极。
(3)氨氧燃料电池具有很大的发展潜力，其工作原理如图3所示。
a电极上的反应式为_______，该燃料电池工作一段时间后，电解质溶液中的c(OH-)将_______(填“增大”、“减小”或“不变”)。
10．氨气是一种重要的化学物质，可用于制取化肥和硝酸等。
(1)工业合成氨的热化学方程式为：N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=-92 kJ/mol
N-H
H-H
N≡N
断开1 mol化学键需要吸收的能量/kJ
a
436
946
表中a为___________。
(2)合成氨原料中的H2可用CO在高温下与水蒸气反应制得。已知在25℃、101 kPa 下：
I． 2C(石墨，s)+O2(g)=2CO(g) △H1=- 222 kJ/mol
II．2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H2=- 242 kJ/mol
III． C(石墨，s)+ O2(g)=CO2(g) △H3=- 394kJ/mol
①25℃、101 kPa 下CO与水蒸气反应转化为H2的热化学方程式为___________。
②根据反应I、II、III，下列说法正确的是___________ (填选项字母)。
a．由反应II可以推知：2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H4，则△H4小于△H2
b．反应III的反应热等于O2分子中化学键断裂时所吸收的总能量与CO2分子中化学键形成时所释放的总能量的差
c．下图可表示反应I的反应过程和能量的关系
。
11．化学反应与能量，是学习和研究化学原理的重要内容。
(1)氢气与氧气反应方程式为：。反应过程中的能量变化如下图所示。由此说明，该反应是________反应填“吸热”或“放热”，氧气、氢气的总能量________填“”、“”或“”水的总能量。
(2)将氢气与氧气的反应设计成燃料电池，其利用率更高，装置如图所示、b为多孔碳棒其中________填A或处电极入口通氢气，其电极反应式为_______________ 。当消耗标准状况下氢气时，假设能量转化率为，则导线中转移电子的物质的量为________mol。
(3)恒温恒容下，将2molA气体和2molB气体通入体积为2L的密闭容器中发生如下反应：⇌ ，时反应达到平衡状态，此时剩余，并测得C的浓度为1.2mol/L。
①从开始反应至达到平衡状态，生成C的平均反应速率为_________________________。
②x=________，A的转化率为_______________________。
12．已知化学反应①：Fe(s)＋CO2(g)FeO(s)＋CO(g)，其平衡常数为K1；化学反应②：Fe(s)＋H2O(g)FeO(s)＋H2(g)，其平衡常数为K2，在温度973 K和1 173 K情况下，K1、K2的值分别如下：
温度
K1
K2
973 K
1.47
2.38
1 173 K
2.15
1.67
请填空：
(1)通过表格中的数值可以推断：反应①是___________(填“吸热”或“放热”)反应。
(2)现有反应③：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)，写出该反应的平衡常数K3的表达式：K3=___________。
(3)根据反应①与②可推导出K1、K2与K3之间的关系式___________，据此关系式及上表数据，也能推断出反应③是___________(填“吸热”或“放热”)反应。
(4)图甲、图乙分别表示反应③在t1时刻达到平衡，在t2时刻因改变某个条件而发生变化的情况：
①图甲t2时刻改变的条件是___________。
②图乙t2时刻改变的条件是___________。
13．丙烷脱氢是工业生产丙烯的重要途径，其热化学方程式为：C3H8(g) C3H6(g)+H2(g)。请回答下列相关问题。
(1)一定温度下，向2 L的密闭容器中充入2 mol C3H8发生脱氢反应，经过10min达到平衡状态，测得平衡时气体压强是开始的1.4倍。
①0～10 min内氢气的生成速率υ(H2)= _________，C3H8的平衡转化率为_________。
②下列情况能说明该反应达到平衡状态的是___________。
A．混合气体的平均分子量保持不变
B．C3H6与H2的物质的量之比保持不变
C．混合气体的密度保持不变
D．C3H8的分解速率与C3H6的消耗速率相等
(2)脱氢反应分别在压强为p1和p2时发生，丙烷及丙烯的平衡物质的量分数随温度变化如图所示。
①压强：p1______p2(填“>”或“<”)。
②为了同时提高反应速率和反应物的平衡转化率，可采取的措施是_________。
③若p1=0.1 MPa，起始时充入丙烷发生反应，则Q点对应温度下，反应的平衡常数Kp=________(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。
④在恒温、恒压的密闭容器中充入丙烷和氩气发生脱氢反应，起始n(氩气)/n(丙烷)越大，丙烷的平衡转化率越大，其原因是_________。
14．金属氢氧化物在酸中的溶解度不同，因此可以利用这一性质，控制溶液的pH，达到分离金属离子的目的。难溶金属的氢氧化物在不同pH下饱和溶液的浓度(mol·L-1)如图所示。
(1)pH=3时溶液中铜元素的主要存在形式是____(填化学式)。
(2)若要除去CuCl2溶液中的少量Fe3+，应该控制溶液的pH为____(填字母)。
A．<1 B．4左右 C．>6
(3)在Ni(NO3)2溶液中含有少量的Co2+杂质，____(填“能”或“不能”)通过调节溶液pH的方法来除去，理由是____。
(4)已知一些难溶物的溶度积常数如表所示。
物质
FeS
MnS
CuS
PbS
HgS
ZnS
Ksp
6.3×10-18
2.5×10-13
1.3×10-36
3.4×10-28
6.4×10-53
1.6×10-24
某工业废水中含有Cu2+、Pb2+、Hg2+，最适宜向此工业废水中加入过量的____(填字母)除去它们。
A．NaOH B．FeS C．Na2S
参考答案
1．-11kJ/mol < CO+CO32-—2 e-=2CO2 HCOONa+NaOH+2SO2═Na2S2O4+H2O+CO2； 3Fe2O3+10CO+3H22Fe3C+ 3H2O+8CO2； 1.02t
【详解】
（1）①Fe2O3（s）+3CO（g）2Fe（s）+3CO2（g）△H=-25kJ/mol
②3Fe2O3（s）+CO（g）2Fe3O4（s）+CO2（g）△H=-47kJ/mol
③Fe3O4（s）+CO（g）3FeO（s）+CO2（g）△H=+19kJ/mol
依据盖斯定律①×3-（③×2+②）得到：6FeO（s）+6CO（g）6Fe（s）+6CO2（g）△H=-66kJ/mol；得到FeO（s）+CO（g）Fe（s）+CO2（g）△H=-11kJ/mol；反应FeO（s）+CO（g）Fe（s）+CO2（g）△H=-11kJ/mol为放热反应，升高温度平衡逆向移动，1200℃时该反应的平衡常数<0.357；在1L的密闭容器中，投入7.2gFeO即0.1mol，和0.1molCO2加热到1092℃并保持该温度，设CO2平衡转化率为x，则
FeO（s）+CO（g）Fe（s）+CO2（g）
开始时的量（mol） 0.1 0 0 0.1
改变的量（mol） 0.1x 0.1x
平衡时的量（mol） 0.1x 0.1-0.1x
，解得x=0.737，气相中CO气体所占的体积分数为；（2）负极在熔融碳酸盐中CO失电子生成CO2，则电极反应为CO+CO32-—2 e-=2CO2；（4）甲酸钠和氢氧化钠混合溶液与SO2生成保险粉Na2S2O4同时生成二氧化碳，反应的化学方程式为：HCOONa+NaOH+2SO2═Na2S2O4+H2O+CO2；（4）在550—650℃时，尾气烟尘中的Fe2O3与CO及H2气体可用于合成炼钢原料Fe3C，同时生成二氧化碳和水，反应的化学方程式为3Fe2O3+10CO+3H22Fe3C+ 3H2O+8CO2；（5）将CO与水蒸气反应转换为H2，然后用H2与N2反应合成氨，若收集到标准状况下3360m3尾气，其中CO体积分数为60%，由于循环操作，假定各步转化率均为100%，CO+H2O═CO2+H2，N2+3H2═2NH3，得到定量关系为3CO--2NH3，依据物质的量计算得到氨气物质的量来计算质量，设生成氨气物质的量为x；
3CO------------------2NH3，
3 2
x
x=60000mol，
氨气质量=60000mol×17g/mol=1020000g=1.02t。
2．B 2 55 0.148 mol/(L·min) ＞
【解析】
（1）A错，该反应的正反应方向为放热反应，升高温度平衡将向逆反应方向移动；B正确，该反应的正反应方向为气体体积减少的方向，增大压强，平衡将向正反应方向移动；C错，催化剂不能影响平衡的移动，只能改变可逆反应到达平衡的时间；
（2）①由图1可得，第2个反应达平衡所需时间更长，其达到平衡时需55min分钟，各组分的浓度保持不变；
②反应进行到10 min时测得CO2的物质的量为0.26 mol，其物质的量的变化量为0.74 mol，则反应速率为：
③由图II，随温度的升高K增大，即随温度升高平衡向正反应方向移动，所以，正反应方向为吸热反应，△H2＞0；
3．-399.7 P1
【详解】
（1）利用盖斯定律将②×4-①可得CaO（s）+3CO（g）+SO2（g）⇌CaS（s）+3CO2（g）△H=4×（-47.3kJ•mol-1）-（210.5kJ•mol-1）=-399.7kJ•mol-1；平衡常数K的表达式为：
（2）H2S气体分解生产H2和S2（g）的反应为2H2S2H2+S2，反应前后气体体积增大，同温度下，压强越大，平衡逆向进行，H2S转化率减小，则P1＜P2＜P3，温度升高，H2S的转化率增大，说明正反应为吸热反应，升温平衡正向进行，平衡常数增大，K（T1）＜K（T2）；（3）①反应混合物各物质的物质的量不变化，说明反应处于平衡状态，由图可知在15-20min和25-30min出现平台，各组分的物质的量不变，反应处于平衡状态；②由图可知，反应进行至20min时，平衡向正反应移动，瞬间只有氧气的浓度增大，应是增大了氧气的浓度．由图可知，反应向正反应进行，10min到15min反应混合物单位时间内的变化量增大，说明反应速率增大，10min改变瞬间，各物质的物质的量不变．a．加了催化剂，增大反应速率，a正确；b．缩小容器体积，增大压强，增大反应速率，b正确；c．降低温度反应速率降低，c错误；d．10min改变瞬间，各物质的物质的量不变，不是增加SO2的物质的量，d错误；故答案为增大氧气的浓度；ab；
（4）烟气中的SO2可用某浓度NaOH溶液吸收得到Na2SO3和NaHSO3混合溶液，且所得溶液呈中性，依据溶液中电荷守恒分析，c（Na+）+c（H+）=2c（SO32-）+c（HSO3-）+c（OH-），c（H+）=c（OH-），得到（Na+）=2c（SO32-）+c（HSO3-）。
4．b 析氢 C 牺牲阳极的阴极 负 乙
【详解】
(1)①红墨水柱两边的液面变为左低右高，则a发生析氢腐蚀，a中盛有氯化铵溶液，b发生吸氧腐蚀，b中盛有食盐水，故答案为b。
②a试管中铁发生的是析氢腐蚀，生铁中碳为正极，正极上发生还原反应，故发生的电极反应式为。b试管中铁发生的是吸氧腐蚀，生铁中碳为正极，发生的电极反应式O2+2H2O+4e-=4OH-；铁为负极，电极反应式为：Fe-2e-=Fe2+，铁被腐蚀的总反应方程式为。
(2) ①为了降低某水库的铁闸门被腐蚀的速率，可以让金属铁做原电池的正极，其中焊接在铁闸门上的固体材料R可以是比金属铁的活泼性强的金属，钠能够与水反应，不能做电极材料，所以选锌，此方法叫做牺牲阳极的阴极保护法，故答案为C；牺牲阳极的阴极；
②电解池的阴极上的金属被保护，为降低铁闸门的腐蚀速率，其中铁闸门应该连接在直流电源的负极，故答案为负。
③因为电解池的保护比原电池保护更好，所以方法乙能使铁闸门保护得更好；故答案为乙。
5．ac ad KMnO4 强 4.48 D
【详解】
(1)KMnO4稀溶液是一种常用的消毒剂，是其强氧化性消毒，“84”消毒液(NaClO溶液)、双氧水两者都是强氧化性消毒，硫酸铜溶液、75%的酒精是使蛋白质变性而消毒，因此其消毒原理与KMnO4消毒剂相同的是ac；故答案为：ac。
(2)高锰酸钾保存在棕色试剂瓶中，见光会分解的都需要保存在棕色试剂瓶中，硝酸银、氯气见光都要分解，因此不需要保存在棕色试剂瓶中的是ad；故答案为：ad。
(3)①高锰酸钾中锰化合价降低，因此该反应的氧化剂是KMnO4，根据氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性，因此KMnO4氧化性比MnO2强；故答案为：强。
②反应方程式中16mol盐酸参与参与，但只有10mol盐酸被氧化生成5mol氯气，因此若有0.4mol还原剂被氧化，则产生氯气物质的量为0.2mol，在标准状况下产生Cl2的体积为0.2mol×22.4 L∙mol−1=4.48L；故答案为：4.48。
(4)①普通玻璃坩埚、石英坩埚、陶瓷坩埚都含有二氧化硅，熔融二氧化锰、氢氧化钾、氯酸钾时二氧化硅和KOH要反应，因此都不能使用，只能使用铁坩埚，故答案为：D。
②第一步熔融时生成K2MnO4，还生成了KCl和H2O，反应的化学方程式为；故答案为：。
③根据图中信息得到左边锰酸钾化合价升高变为高锰酸钾，是电解池阳极，右边为电解池阴极，水中氢离子得到电子生成氢气，因此该装置发生的总反应的化学方程式为；故答案为：。
6．0.0035mol/L 0.0016mol·L-1·s-1 b CDE ACD
【详解】
(1)据图可知2s后NO的物质的量不再改变，反应达到平衡，此时n(NO)=0.014mol，容器体积为4L，所以c(NO)==0.0035mol/L；
(2)0~2s内Δn(NO)=0.040mol-0.014mol=0.026mol，根据反应方程式可知相同时间内Δn(O2)=0.013mol，容器体积为4L，所以v(O2)==0.0016mol·L-1·s-1；
(3)NO的物质的量减小，则NO2的物质的量增加，平衡时Δn(NO)=0.026mol，根据反应方程式可知平衡时n(NO2)=0.026mol，容器体积为4L，所以c(NO2)==0.0065mol/L，所以b为表示NO2变化的曲线；
(4)A．选项中未指明是正反应速率还是逆反应速率，无法说明达到平衡，A不符合题意；
B．容器恒容，则气体体积不变，根据质量守恒定律可知气体质量也不变，所以无论是否平衡，混合气体的密度均不发生改变，B不符合题意；
C．NO2为红棕色气体，其他均为无色气体，当气体颜色不再改变时说明NO2的浓度不再改变，反应达到平衡，C符合题意；
D．反应前后气体系数之和不相等，容器恒容，所以未平衡时压强会发生改变，当压强不变时说明反应达到平衡，D符合题意；
E．消耗NO2为逆反应，消耗O2为正反应，二者系数之比为2:1，所以当消耗2mol NO2的同时消耗1molO2时，说明正逆反应速率相等，反应达到平衡，E符合题意；
综上所述答案为CDE；
(5)A．升高温度活化分子百分数增加，反应速率加快，A符合题意；
B．及时分离出NO2气体会使各气体浓度减小，反应速率减慢，B不符合题意；
C．通入O2，反应物浓度增加，反应速率加快，C符合题意；
D．加入催化剂可以降低反应活化能，反应速率加快，D符合题意；
综上所述答案为ACD。
7．下降 放热 ade acf a极到b极 CH4-8e-+10OH-=+7H2O
【详解】
(1)铝片与盐酸反应属于放热反应，使锥形瓶中气体受热膨胀，U型管中A的液面下降；故答案为下降；放热；
(2)①a．使用催化剂，降低反应的活化能，增大单位体积内活化分子的个数，反应速率加快，故a符合题意；
b．降低温度，化学反应速率降低，故b不符合题意；
c．及时分离水，降低生成物的浓度，反应速率降低，故c不符合题意；
d．把容器的体积缩小一倍，组分浓度增大，化学反应速率增大，故d符合题意；
e．充入NO2，增大反应物的浓度，化学反应速率增大，故e符合题意；
f．恒容状态下，充入惰性气体，组分浓度没变，化学反应速率不变，故f不符合题意；
答案为ade；
②a．根据化学平衡状态的定义，当正反应速率等于逆反应速率相等，说明反应达到平衡，故a符合题意；
b．正反应速率最大，逆反应速率为0，反应还没有进行，故b符合题意；
c．该反应为气体物质的量增大的反应，即当压强不再改变，说明反应达到平衡，故c符合题意；
d．组分都是气体，遵循质量守恒，因此气体总质量不变，不能说明反应达到平衡，故d不符合题意；
e．没有指明反应的方向，因此c(NO2)=2c(N2)，不能说明反应达到平衡，故e不符合题意；
f．单位时间内生成1molCO2同时生成2molNO2，前者反应向正反应方向进行，后者向逆反应方向进行，且变化的物质的量之比等于化学计量数之比，即单位时间内生成1molCO2同时生成2molNO2，说明反应达到平衡，故f符合题意；
故答案为acf；
(3)①通入甲烷的一极为负极，通氧气一极为正极，根据原电池工作原理，电子从a极经负载流向b极，故答案为a极到b极；
②a极为负极，发生氧化反应，电解质为碱，因此电极反应式为CH4-8e-+10OH-=+7H2O；故答案为CH4-8e-+10OH-=+7H2O。
8．
【详解】
(1)①已知：
，
根据据盖斯定律，a×2-b得：CH4（g）+2H2O（g）=CO2（g）+4H2（g）△H=+165.0kmol-1，故答案为：CH4（g）+2H2O（g）═CO2（g）+4H2（g）△H=+165.0kmol-1；
(2)△H=生成物的总能量-反应物的总能量，由图可知：的△H=（63kJ/mol+2×0kJ/mol）-3×60kJ/mol=-117kJ/mol，故答案为：-117；
(3)根据图Ⅰ、图Ⅱ、图Ⅲ写出热化学方程式分别为：①CO（g）+O2（g）═CO2（g）△H=-akJ•mol-1②H2（g）+O2（g）═H2O（g）△H=-bkJ•mol-1③CH4（g）+2O2（g）═CO2（g）+2H2O（g）△H=-ckJ•mol-1，根据盖斯定律，由③-（①+②×3）得：CH4（g）+H2O（g）═CO（g）+3H2（g）△H=（a+3b-c）kJ•mol-1，故答案为：（a+3b-c）kJ•mol-1。
9．氧化反应 6 b b a 2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O 减小
【分析】
原电池中，还原剂在负极失去电子发生氧化反应，电子从负极流出，电子沿着导线流向正极，正极上氧化剂得到电子发生还原反应，内电路中阴离子移向负极、阳离子移向正极，燃料电池中，通入燃料的一极为负极，通入助燃物的一极为正极，据此分析回答；
【详解】
(1) NiO电极上NO失去电子转变为NO2，发生的是氧化反应，由可知，当外电路中转移4×10-4mol电子时，传感器内消耗NO为2×10-4mol，质量为2×10-4mol ×30g/mol ×1000mg/g=6mg。
(2)放电时，Li失去电子转变为Li+，结合分析知，电池的负极是b电极，外电路中电子由b电极经导线流向a电极。
(3)氨氧燃料电池中，由图知，a电极上氨气失去电子转变为氮气，被氧化，则a电极上的反应式为2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O，该燃料电池工作一段时间后，氢氧根离子不断消耗、水不断生成，则电解质溶液中的c(OH-)将减小。
10．391 CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) △H=-162 kJ/mol a
【详解】
(1)由键能与反应热关系得：△H=946 kJ/mol+3×436 kJ/mol-2×3×a kJ/mol=-92 kJ/mol，解得a=391 kJ/mol，即断开1 mol N—H键需要吸收391 kJ能量，故此处填391；
(2)①由已知热化学方程式，结合盖斯定律得：CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) △H=，故此处填：CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) △H=-162 kJ/mol；
②a．由于H2O(g)能量高于H2O(l)，故2 mol H2完全燃烧生成液态水放热更多，但由于放热反应△H为负值，故△H4小于△H2，a正确；
b．反应热等于所有反应物总键能与所有生成物总键能差值，故反应Ⅲ的反应热等于石墨中化学键与O2中化学键断裂所吸收的总能量与CO2中化学键形成释放出总能量的差，b错误；
c．该图只能表示反应Ⅰ的反应物与生成物能量的关系，并不能表示具体的反应过程和能量的关系，因为反应过程还要考虑反应所需的活化能，c错误；
故答案选a。
11．放热 > 0.6mol/(L∙min) 3 80%
【详解】
(1) 反应物总能量大于生成物总能量是放热反应。由反应过程中的能量变化图知，该反应是放热反应，氧气、氢气的总能量水的总能量。
(2) 燃料电池中，通入燃料的一极为负极，还原剂失去电子发生氧化反应，电子沿着导线流向正极，通入助燃物的一极为正极，正极上发生还原反应，内电路中阴离子移向负极、阳离子移向正极，酸性条件下生成水，正极电极反应式为：O2＋4H＋＋4e－=2H2O；燃料电池中化学能转化为电能，能量转化效率高 。则装置如图所示A处电极入口通氢气，其电极反应式为。当消耗标准状况下即1.5mol氢气时，假设能量转化率为，则导线中转移电子的物质的量为1.5×2×90%=2.7mol。
(3)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消耗B=2mol-1.2mol=0.8mol、生成C1.2mol/L ×2L=2.4mol，二者改变值之比为1:3，则化学计量数之比为1:3，x=3，耗B0.8mol、B和A改变值之比为2:1，消耗A0.8mol/L ×2=1.6mol，A的转化率。
12．吸热 K3= 吸热 增大压强(或使用催化剂) 降低温度(或设法分离出H2)
【详解】
(1)由表中数据可知，温度升高，①的平衡常数增大，说明平衡向正反应方向移动，则正反应吸热；
(2)根据平衡常数的定义可知该反应的平衡常数表达式为K3=；
(3)反应①-反应②=反应③，所以K3=；由图表可知，温度升高K1增大，K2减小，所以K3增大，即温度升高，平衡向正反应方向移动，升高温度平衡吸热方向移动，所以反应③为吸热反应；
(4)①t2时刻改变条件后正逆反应速率均增大，但依然相等，即平衡不移动，所以可能是使用了催化剂，由于该反应前后气体系数之和相等，所以压强不会影响平衡，则也可能是增大压强；
②t2时刻改变条件后CO2的浓度增大，CO的浓度减小，平衡逆向移动，且不是移走CO2或增加CO使平衡逆向移动，该反应为吸热反应，降低温度可以使平衡逆向移动，出现图中变化，或者设法分离出H2，也可以使平衡逆向移动，CO2的浓度增大，CO的浓度减小。
13． 40% AD ＞ 升高温度 0.0125MPa 该反应为气体分子数增加的反应，恒压条件下增大氩气的比例，相当于减压，平衡正向移动，丙烷的平衡转化率增大
【详解】
(1)①根据题意建立三段式，根据压强之比等于物质的量之比，因此，a＝0.8，则0～10 min内氢气的生成速率，C3H8的平衡转化率为；故答案为：；40%。
②A．平均摩尔质量等于气体质量除以气体物质的量，气体质量不变，气体物质的量减小，气体摩尔质增大，因此当混合气体的平均分子量保持不变，则可以作为判断平衡标志，故A符合题意；B．C3H6与H2的物质的量之比始终按照1:1增加，因此两者比值始终保持不变，因此不能作为判断平衡的标志，故B不符合题意；C．气体密度等于气体质量除以容器体积，气体质量不变，容器体积不变，密度始终不变，因此当混合气体的密度保持不变，不能作为判断平衡的标志，故C不符合题意；D．C3H8的分解，正向进行，C3H6的消耗，逆向进行，两者速率比等于计量系数比，因此能作为判断平衡标志，故D符合题意；综上所述，答案为AD。
(2)①以Q点纵看，从下到上看，丙烯物质的量增加，说明平衡正向移动，正向是体积增大的反应，即减小压强，因此压强：p1＞p2；故答案为：＞。
②根据图像，升高温度，平衡正向移动，即正向是吸热反应；提高反应速率，可以是加压、升温、加催化剂、增加浓度，但要提高反应物的平衡转化率，只能是升高温度；故答案为：升高温度。
③若p1=0.1 MPa，起始时充入丙烷发生反应，假设丙烷加入了1mol，则Q点对应温度下建立三段式，，则，反应的平衡常数；故答案为：0.0125MPa。
④在恒温、恒压的密闭容器中充入丙烷和氩气发生脱氢反应，起始n(氩气)/n(丙烷)越大，丙烷的平衡转化率越大，其原因是该反应为气体分子数增加的反应，恒压条件下增大氩气的比例，相当于减压，平衡正向移动，丙烷的平衡转化率增大；故答案为：该反应为气体分子数增加的反应，恒压条件下增大氩气的比例，相当于减压，平衡正向移动，丙烷的平衡转化率增大。
14．Cu2＋ B 不能 Co2＋和Ni2＋沉淀的pH范围相差太小 B
【详解】
（1）由图可看出，当pH=3时，Cu(OH)2的溶解度非常大，铜主要以Cu2＋的形式存在；
（2）若要除去CuCl2溶液中的少量Fe3＋，应该调控溶液的pH，使Fe(OH)3的溶解度非常小，同时Cu(OH)2的溶解度非常大或者说Cu2＋可以稳定存在，即2.5＜pH＜4.5范围，故选择B；
（3）由于Co2＋和Ni2＋沉淀的pH范围相差太小，故不能通过调节溶液pH的方法来分离两种离子；
（4）由溶度积常数可看出，重金属离子Cu2＋、Pb2＋、Hg2＋的硫化物的溶度积常数远小于FeS的溶度积常数，故可工业废水中加入过量的FeS，发生沉淀的转化，特别重要的时同时析出Fe2＋，避免了重金属的污染。
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