當(dāng)前位置： 2023年湖南省長(zhǎng)沙市長(zhǎng)郡中學(xué)高考化學(xué)二模試卷> 試題詳情

NO_x、SO₂是大氣的主要污染物。研究消除NO_x、SO₂的方法和機(jī)理一直是環(huán)境專家不斷追求的目標(biāo)。
Ⅰ.以V₂O₅為催化劑，將SO₂氧化為SO₃，進(jìn)一步生產(chǎn)硫酸，變廢為寶。該過程的機(jī)理如下：
SO₂（g）+V₂O₅（s）?SO₃（g）+V₂O₄（s），活化能為E_a1
2V₂O₄（s）+O₂（g）?2V₂O₅（s），活化能為E_a2。

（1）則2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）的ΔH=
E₁-E₂
E₁-E₂
kJ?mol^-1（用E₁～E₅中的合理數(shù)據(jù)組成的代數(shù)式表示）。
Ⅱ.已知：2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g） ΔH=-akJ?mol^-1，在保持其他初始條件不變的情況下，分別在相同時(shí)間內(nèi)，不同溫度、不同催化劑下，測(cè)得NO轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系如圖所示。

（2）在催化劑乙作用下，圖中M點(diǎn)
不是
不是
（填“是”或“不是”）平衡點(diǎn)，溫度高于400℃，NO轉(zhuǎn)化率降低的原因可能是
升高溫度，使得催化劑活性降低
升高溫度，使得催化劑活性降低
。
Ⅲ.中南大學(xué)某教授研究團(tuán)隊(duì)以CO同時(shí)還原NO_x和SO₂過程為研究對(duì)象，發(fā)現(xiàn)在一定溫度下，平衡體系中發(fā)生的反應(yīng)為：
①4CO（g）+2SO₂（g）?4CO₂（g）+S₂（g）
②4CO（g）+2NO₂（g）?N₂（g）+4CO₂（g）
在該溫度下，總壓為4MPa條件下，以n（CO）：n（SO₂）：n（NO₂）=2：1：1通入，t₁s后達(dá)到平衡，CO₂的分壓為aMPa,N₂的分壓為bMPa。
（3）當(dāng)t₁s達(dá)平衡時(shí)，以CO表示的反應(yīng)速率為
（
2
-
a
）
t
1
（
2
-
a
）
t
1
MPa/s。
（4）反應(yīng)①在該溫度下的K_p=
a
4
（
a
4
-
b
）
（
2
-
a
）
4
（
1
+
2
b
-
a
2
）
2
a
4
（
a
4
-
b
）
（
2
-
a
）
4
（
1
+
2
b
-
a
2
）
2
（MPa）^-1。（列出計(jì)算式即可以）
Ⅳ.湖大化工團(tuán)隊(duì)在酸性的條件下，以電化學(xué)原理消除NO_x、SO₂，同時(shí)又變廢為寶。

（5）寫出NO_x轉(zhuǎn)化的電極反應(yīng)方程式：
NO_x-（5-2x）e^-+（3-x）H₂O=
NO
-
3
+（6-2x）H⁺
NO_x-（5-2x）e^-+（3-x）H₂O=
NO
-
3
+（6-2x）H⁺
。
（6）電解生成的硫酸，電離方程式可表示為：H₂SO₄═H⁺+
HSO
-
4
，
HSO
-
4
?H⁺+
SO
2
-
4
。
①25℃時(shí)，Na₂SO₄溶液的pH
＞
＞
（填“＞”“＜”或“=”）7。
②0.100mol?L^-1的稀硫酸中，c（H⁺）=0.109mol?L^-1，求硫酸第二步電離的電離常數(shù)：
在0.100mol?L^-1的稀硫酸中，第一步電離產(chǎn)生的H⁺濃度為0.100mol/L，因此第二步電離產(chǎn)生的H⁺和
SO
2
-
4
的濃度均為0.109mol/L-0.1000mol/L=0.009mol/L，于是c（
HSO
-
4
）=0.100mol/L-0.009mol/L=0.091mol/L，因此，K_a2=
c
（
H
+
）
c
（
S
O
2
-
4
）
c
（
HS
O
-
4
）
=
0
.
109
×
0
.
009
0
.
091
=1.08×10^-2
在0.100mol?L^-1的稀硫酸中，第一步電離產(chǎn)生的H⁺濃度為0.100mol/L，因此第二步電離產(chǎn)生的H⁺和
SO
2
-
4
的濃度均為0.109mol/L-0.1000mol/L=0.009mol/L，于是c（
HSO
-
4
）=0.100mol/L-0.009mol/L=0.091mol/L，因此，K_a2=
c
（
H
+
）
c
（
S
O
2
-
4
）
c
（
HS
O
-
4
）
=
0
.
109
×
0
.
009
0
.
091
=1.08×10^-2
（寫出計(jì)算過程，結(jié)果保留三位有效數(shù)字）。

【考點(diǎn)】化學(xué)平衡的計(jì)算；氮的氧化物的性質(zhì)及其對(duì)環(huán)境的影響；轉(zhuǎn)化率隨溫度、壓強(qiáng)的變化曲線．

【答案】E₁-E₂；不是；升高溫度，使得催化劑活性降低；

（

）

；

（

）

（

）

（

）

；NO_x-（5-2x）e^-+（3-x）H₂O=

+（6-2x）H⁺；＞；在0.100mol?L^-1的稀硫酸中，第一步電離產(chǎn)生的H⁺濃度為0.100mol/L，因此第二步電離產(chǎn)生的H⁺和

的濃度均為0.109mol/L-0.1000mol/L=0.009mol/L，于是c（

HSO

）=0.100mol/L-0.009mol/L=0.091mol/L，因此，K_a2=

（

）

（

）

（

）

109

009

091

=1.08×10^-2

【解答】

【點(diǎn)評(píng)】

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發(fā)布：2024/7/7 8:0:9組卷：107引用：1難度：0.3

相似題

1．含氮化合物對(duì)工業(yè)生產(chǎn)有多種影響，化學(xué)工作者設(shè)計(jì)了如下再利用的方案：
（1）以NH₃和CO₂為原料合成化肥-尿素[CO（NH₂）₂]，兩步反應(yīng)的能量變化如圖：
①該反應(yīng)在

（填“高溫”、“低溫”或“任何溫度”）下能自發(fā)進(jìn)行。
②已知第二步反應(yīng)決定了生產(chǎn)尿素的快慢，可推測(cè)E₁

E₃（填“＞”“＜”或“=”）。
③該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡后，下列措施能提高NH₃轉(zhuǎn)化率的是

。
A.選用更有效的催化劑
B.升高反應(yīng)體系的溫度
C.降低反應(yīng)體系的溫度
D.縮小容器的體積
（2）氨的催化氧化過程可發(fā)生以下兩種反應(yīng)，該過程易受催化劑選擇性影響。
Ⅰ：4NH₃（g）+5O₂（g）?4NO（g）+6H₂O（g） ΔH＜0；
Ⅱ：4NH₃（g）+3O₂（g）?2N₂（g）+6H₂O（g） ΔH＜0；
在容積固定的密閉容器中充入1.5molNH₃和1.55molO₂，一定時(shí)間段內(nèi)，在催化劑作用下發(fā)生上述反應(yīng)。生成物NO和N₂的物質(zhì)的量隨溫度的變化曲線如圖。

①當(dāng)溫度處于400℃～840℃時(shí)，N₂的物質(zhì)的量減少，NO的物質(zhì)的量增加，其原因是

。
②840℃時(shí)，反應(yīng)以反應(yīng)Ⅰ為主，則NH₃的轉(zhuǎn)化率為

。（保留小數(shù)點(diǎn)后2位，下同）；若520℃時(shí)起始?jí)簭?qiáng)為p₀，恒溫下反應(yīng)Ⅱ的平衡常數(shù)K_p=

（K_p為以分壓表示的平衡常數(shù)）。
（3）肼（N₂H₄）-空氣燃料電池是一種新型環(huán)保型堿性燃料電池，電解質(zhì)溶液是20%～30%的KOH溶液。肼-空氣燃料電池放電時(shí)，負(fù)極的電極反應(yīng)式：

。假設(shè)使用肼-空氣燃料電池電解精煉銅（已知銅的摩爾質(zhì)量為64g/mol），陰極質(zhì)量變化為128g,則肼-空氣燃料電池理論上消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下的空氣

L（假設(shè)空氣中氧氣體積分?jǐn)?shù)為20%）。
發(fā)布：2024/10/25 17:0:1組卷：4引用：1難度：0.5
解析

2．某溫度下，降冰片烯在鈦雜環(huán)丁烷催化發(fā)生聚合反應(yīng)：n
催化劑
。在不同時(shí)刻測(cè)得反應(yīng)物濃度與時(shí)間關(guān)系如下表：

t/min 0 25 75 105 125 150 250

c（降冰片烯）/（mol?L^-1） 3.00 2.70 a 1.74 1.50 1.20 0

下列說(shuō)法正確的是（　　）

A．推測(cè)上表中的a＞2.10

B．若將鈦雜環(huán)丁烷催化劑制成蜂窩形狀可提高該反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率

C．105～155min,生成聚降冰片烯的平均速率為0.012mol?L^-1?min^-1

D．其他條件相同時(shí)，若將降冰片烯起始濃度減少為1.5mol/L，則該反應(yīng)速率不變

發(fā)布：2024/10/25 17:0:1組卷：10引用：1難度：0.5

解析

3．（1）發(fā)射衛(wèi)星可用肼為燃料，二氧化氮作氧化劑，兩者反應(yīng)生成氮?dú)夂退魵狻Ｒ阎?br />N₂（g）+2O₂（g）═2NO₂（g）△H=+67.7kJ?mol^-1①
N₂H₄（g）+O₂（g）═N₂（g）+2H₂O（g）△H=-534kJ?mol^-1②
則肼和二氧化氮反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為

。
（2）將等物質(zhì)的量的CH₄和H₂O（g）各amol充入1升恒容密閉反應(yīng)器發(fā)生如下反應(yīng)：CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g）。某溫度下反應(yīng)達(dá)平衡，平衡常數(shù)K=27，此時(shí)測(cè)得CO的物質(zhì)的量為0.10mol,則a=

，CH₄的平衡轉(zhuǎn)化率為

（計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。
（3）已知K_sp（BaSO₄）=1.0×10^-10，K_sp（BaCO₃）=2.5×10^-9，某同學(xué)設(shè)想用下列流程得到BaCl₂，BaSO₄
飽和
N
a
2
C
O
3
溶液
①
BaCO₃
鹽酸
②
BaCl₂則①的離子方程式為

，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=

。
（4）堿性鋅錳干電池是一種一次性電池，電極為Zn、碳棒，MnO₂和KOH等組成的糊狀填充物為電解質(zhì)。該電池放電過程會(huì)產(chǎn)生MnOOH，則該電池放電時(shí)正極電極反應(yīng)為

。
（5）以Fe、石墨作電極，NaOH作電解質(zhì)溶液，可制取有廣泛用途的Na₂FeO₄。在制備時(shí)，

作陽(yáng)極，陽(yáng)極電極反應(yīng)為

。
發(fā)布：2024/10/25 17:0:1組卷：7引用：1難度：0.5
解析

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t/min	0	25	75	105	125	150	250
c（降冰片烯）/（mol?L^-1）	3.00	2.70	a	1.74	1.50	1.20	0