内容发布更新时间 : 2024/11/13 6:26:44星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

(三)化学原理综合应用

1．次磷酸(H3PO2)是一种精细化工产品，具有较强还原性。回答下列问题： (1)H3PO2是一元中强酸，写出其电离方程式：____________________。

＋

(2)H3PO2及NaH2PO2均可将溶液中的Ag还原为银单质，从而可用于化学镀银。 ①H3PO2中，磷元素的化合价为__________。

②利用(H3PO2)进行化学镀银反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为4∶1，则氧化产物为________________________(填化学式)。

③NaH2PO2是________(填“正盐”或“酸式盐”)，其溶液显________(填“弱酸性”、“中性”或“弱碱性”)。

(3)H3PO2的工业制法是将白磷(P4)与Ba(OH)2溶液反应生成PH3气体和Ba(H2PO2)2，后者再与硫酸反应。写出白磷与Ba(OH)2溶液反应的化学方程式：________________________。

＋－

解析：(1)由于H3PO2是一元中强酸，所以其电离方程式为H3PO2H＋H2PO2。(2)①根据化合物中正负化合价的代数和为0，H是＋1价，O是－2价，所以在H3PO2中P元素的化合价为＋1价；②根据题意结合电子守恒，原子守恒可知，氧化产物为H3PO4，还原产物是

Ag；③根据元素的化合价及电离情况可知H3PO2的结构是，所以NaH2PO2是正盐；由于该盐是强碱弱酸盐，所以该溶液显弱碱性。(3)根据题意可得白磷与氢氧化钡溶液反应的化学方程式是2P4＋3Ba(OH)2＋6H2O===3Ba(H2PO2)2＋2PH3↑。

＋－

答案：(1)H3PO2H＋H2PO2

(2)①＋1 ②H3PO4 ③正盐 弱碱性

(3)2P4＋3Ba(OH)2＋6H2O===3Ba(H2PO2)2＋2PH3↑ 2．研究发现，NOx和SO2是雾霾的主要成分。 (一)NOx主要来源于汽车尾气。

－1

已知：N2(g)＋O2(g) 2NO(g) ΔH＝＋180.50 kJ·mol

－1

2CO(g)＋O2(g) 2CO2(g) ΔH＝－566.00 kJ·mol

(1)为了减轻大气污染，人们提出在汽车尾气排气管口采用催化剂将NO和CO转化成无污染气体参与大气循环。写出该反应的热化学方程式______________________。

(2)T℃时，将等物质的量的NO和CO充入容积为2 L的密闭容器中，保持温度和体积不变，反应过程(0～15 min)中NO的物质的量随时间变化如图所示。

①T℃时该化学反应的平衡常数K＝________；平衡时若保持温度不变，再向容器中充入CO、N2各0.8 mol，平衡将________(填“向左”、“向右”或“不”)移动。

②图中a、b分别表示在一定温度下，使用质量相同但表面积不同的催化剂时，达到平衡过程中n(NO)的变化曲线，其中表示催化剂表面积较大的曲线是________。(填“a”或“b”)

③15 min时，若改变外界反应条件，导致n(NO)发生如图所示的变化，则改变的条件可能是______________________。

(二)SO2主要来源于煤的燃烧。燃烧烟气的脱硫减排是减少大气中含硫化合物污染的关键。

1

(3)用纯碱溶液吸收SO2可将其转化为HSO。该反应的离子方程式是____________________。

＋2－

(4)如图电解装置可将雾霾中的NO、SO2分别转化为NH4和SO4。

①写出物质A的化学式__________________，阳极的电极反应式是______________________。

②该电解反应的化学方程式为______________。 解析：本题考查盖斯定律、化学平衡移动原理和化学平衡常数的计算、电解原理等。(1)将题给热化学方程式依次编号为①、②，根据盖斯定律，由②－①可得2NO(g)＋

催化剂－1

2CO(g)=====2CO2(g)＋N2(g) ΔH＝－746.50 kJ·mol。(2)①根据“三段式”法进行计算：

催化剂

2NO(g)＋2CO(g)=====2CO2(g)＋N2(g)

－1

开始(mol·L)：0.2 0.2 0 0

－1

转化(mol·L)：0.1 0.1 0.1 0.05

－1

平衡(mol·L)：0.1 0.1 0.1 0.05

2

－3

平衡常数K＝22

L·mol＝5 L·mol。平衡时再向容器中充入CO和

－1

－1

－1－1

N2各0.8 mol，则此时c(CO)＝0.5 mol·L，c(N2)＝0.45 mol·L，浓度商Qc＝

2

×0.45

②催化剂表面积越大，催化效果越好，反22＝1.8

量逐渐减小，则平衡正向移动，故此时改变的条件可能为增大CO的物质的量浓度、降低温

－2－＋

度或增大压强。(4)SO2在阳极失电子，发生氧化反应：SO2＋2H2O－2e===SO4＋4H；NO在

＋－＋

阴极得电子，发生还原反应：6H＋NO＋5e===NH4＋H2O，根据得失电子守恒，将阴、阳电

＋2－＋

极反应式相叠加即可得到反应的总的离子方程式：5SO2＋2NO＋8H2O===2NH4＋5SO4＋8H，因此物质A为硫酸。

催化剂－1

答案：(1)2NO(g)＋2CO(g)=====2CO2(g)＋N2(g) ΔH＝－746.50 kJ·mol

－1

(2)①5 L·mol 向右 ②b ③增大CO的物质的量浓度或增大压强或降低温度

2－－

(3)H2O＋2SO2＋CO3===2HSO3＋CO2↑

－2－＋

(4)①H2SO4 SO2＋2H2O－2e===SO4＋4H

通电

②5SO2＋2NO＋8H2O=====(NH4)2SO4＋4H2SO4

3．氮的固定意义重大，氮肥的使用大幅度提高了粮食产量。

(1)目前人工固氮最有效的方法是____________________(用一个化学方程式表示)。

放电

(2)自然界发生的一个固氮反应是N2(g)＋O2(g)=====2NO(g)，已知N2、O2、NO三种分子

－1－1－1

中化学键断裂所吸收的能量依次为946 kJ·mol、498 kJ·mol、632 kJ·mol，则该

－1

反应的ΔH＝________kJ·mol。该反应在放电或极高温度下才能发生，原因是________________________________________________________________。

(3)100 kPa时，反应2NO(g)＋O2(g) 2NO2(g)中NO的平衡转化率与温度的关系曲线如图1，反应2NO2(g) N2O4(g)中NO2的平衡转化率与温度的关系曲线如图2。

2

①图1中A、B、C三点表示不同温度、压强下2NO(g)＋O2(g)

的转化率，则________点对应的压强最大。

②100 kPa、25℃时，2NO2(g) N2O4(g)平衡体系中N2O4的物质的量分数为________，N2O4的分压p(N2O4)＝________kPa，列式计算平衡常数Kp＝________。(Kp用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数)

③100 kPa、25℃时，V mL NO与0.5V mL O2混合后最终气体的体积为________mL。

2NO2(g)达到平衡时NO

(4)室温下，用注射器吸入一定量NO2气体，将针头插入胶塞密封(如图3)，然后迅速将气体体积压缩为原来的一半并使活塞固定，此时手握针筒有热感，继续放置一段时间。从活塞固定时开始观察，气体颜色逐渐________(填“变深”或“变浅”)，原因是______________________________。[已知：2NO2(g) N2O4(g)在几微秒内即可达到化学平衡]

－1

解析：(2)根据ΔH＝反应物总键能－生成物总键能，知该反应的ΔH＝946 kJ·mol

－1－1－1

＋498 kJ·mol－632 kJ·mol×2＝＋180 kJ·mol。(3)①图1中曲线为等压线，A、C在等压线下方，B在等压线上方，A、C点相对等压线，NO的平衡转化率减小，则平衡逆向移动，为减小压强所致，B点相对等压线，NO的平衡转化率增大，则平衡正向移动，为增大压强所致，故压强最大的点为B点。②100 kPa、25℃时，NO2的平衡转化率为80%，设起始时NO2的浓度为a，则平衡时NO2的浓度为0.2a，N2O4的浓度为0.4a，故N2O4的物质的量分

0.4a数为×100%＝66.7%。N2O4的分压p(N2O4)＝100 kPa×66.7%＝66.7 kPa。Kp＝

0.2a＋0.4ap2O4100 kPa×66.7%－1

＝③V mL NO与0.5V mL O2生成V mL NO2，22＝0.06(kPa)。

p－2

根据100 kPa、25℃时，2NO2(g) N2O4(g)平衡体系中NO2的转化率为80%，知平衡时气体

1

的体积为V mL×(1－80%)＋V mL×80%×＝0.6V mL。(4)根据题图2，知2NO2(g) N2O4(g)

2

为放热反应，将气体体积压缩为原来的一半并使活塞固定，相当于增大压强，会使平衡正向移动，反应放出热量，直至达到平衡，继续放置时气体温度降低，促使平衡向正反应方向移动，NO2浓度降低，气体颜色逐渐变浅。

答案：(1)N2＋3H22NH3

(2)＋180 N2分子中化学键很稳定，反应需要很高的活化能

p2O4100 kPa×66.7%－1

(3)①B ②66.7% 66.7 2＝2＝0.06(kPa)

p－2

③0.6V

(4)变浅 活塞固定时2NO2(g) N2O4(g)已达平衡状态，因反应是放热反应，放置时气体温度下降，平衡向正反应方向移动，NO2浓度降低

4．以高纯H2为燃料的质子交换膜燃料电池具有能量效率高、无污染等优点，但燃料中若混有CO将显著缩短电池寿命。以甲醇为原料制取高纯H2是重要研究方向。

3