届高三上学期化学开学测试题分类之化学原理.docx

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届高三上学期化学开学测试题分类之化学原理

1．NOx是汽车尾气中的主要污染物之一。

（1）NOx能形成酸雨，写出NO2转化为HNO3的化学方程式：

。

（2）汽车发动机工作时会引发N2和O2反应，其能量变化示意图如下:

①写出该反应的热化学方程式：

。

②随温度升高，该反应化学平衡常数的变化趋势是_。

（3）在汽车尾气系统中装置催化转化器，可有效降低NOX的排放。

①当尾气中空气不足时，NOX在催化转化器中被还原成N2排出。

写出NO被CO还原的化学方程式：

。

②当尾气中空气过量时，催化转化器中的金属氧化物吸收NOX生成盐。

其吸收能力顺序如下：

12MgO<20CaO<38SrO<56BaO。

原因是，元素的金属性逐渐增强，金属氧化物对NOX的吸收能力逐渐增强。

（4）通过NOx传感器可监测NOx的含量，其工作原理示意图如下：

①Pt电极上发生的是反应（填“氧化”或“还原”）。

②写出NiO电极的电极反应式：

。

【答案】

（1）3NO2+2H2O=2HNO3+NO；（2分）

（2）①N2（g）+O2（g）=2NO（g）△H=+183kJ/mol；

（3分）；②增大；（2分）

（3）①2NO+2CO

N2+2CO2（2分）

②Mg、Ca、Sr、Ba均为第ⅡA族。

同一主族的元素，从上到下，原子半径逐渐增大；（2分）

（4）①还原；（2分）；②NO+O2--2e-＝NO2；（2分）。

【解析】

试题分析：

（1）NO2与水反应转化为HNO3，反应的化学方程式是：

3NO2+2H2O=2HNO3+NO；

（2）①反应热就是断裂反应物的化学键吸收的热量与生成生成物的化学键时放出的热量的差。

该反应的热化学方程式N2（g）+O2（g）=2NO（g）△H=（945+498-2×630）kJ/mol=+183kJ/mol；②由于该反应的正反应是吸热反应，所以根据平衡移动原理，温度升高，平衡向吸热的正反应方向移动，该反应化学平衡增大。

（3）①当尾气中空气不足时，NOX在催化转化器中被还原成N2排出。

NO被CO还原的化学方程式是2NO+2CO

N2+2CO2；②当尾气中空气过量时，催化转化器中的金属氧化物吸收NOX生成盐。

其吸收能力顺序如下：

12MgO<20CaO<38SrO<56BaO。

原因是Mg、Ca、Sr、Ba均为第ⅡA族。

同一主族的元素，从上到下，原子半径逐渐增大，元素的金属性逐渐增强，金属氧化物对NOX的吸收能力逐渐增强。

（4）①根据图示可知Pt电极上O2得到电子变为O2-，发生的是还原反应。

②在该电池中NiO为正极，在NiO电极上NO失去电子变为NO2，该电极反应式是NO+O2--2e-＝NO2。

2．随着大气污染的日趋严重，国家拟于“十二五”期间，将二氧化硫（SO2）排放量减少8%，氮氧化物（NOx）排放量减少10%.目前，消除大气污染有多种方法.

（1）处理NOx的一种方法是利用甲烷催化还原NOx.已知：

CH4（g）+4NO2（g）=4NO（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=－574kJ·mol－1

CH4（g）+4NO（g）=2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=－1160kJ·mol－1

则甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式为.

（2）降低汽车尾气的方法之一是在排气管上安装催化转化器，发生如下反应：

2NO（g）+2CO（g）

N2（g）+2CO2（g）；△H＜0.若在一定温度下，将2molNO、1molCO充入1L固定容积的容器中，反应过程中各物质的浓度变化如图所示，该反应的化学平衡常数为K=.

若保持温度不变，20min时再向容器中充入CO、N2各0.6mol，平衡将移动（填“向左”、“向右”或“不”）.

20min时，若改变反应条件，导致N2浓度发生如图所示的变化，则改变的条件可能是（填序号）.

①加入催化剂②降低温度

③缩小容器体积④增加CO2的量

（3）肼（N2H4）用亚硝酸氧化可生成氮的另一种氢化物，该氢化物的相对分子质量为43.0，其中氮原子的质量分数为0.977.写出肼与亚硝酸反应的化学方程式.

（4）如图所示装置可用于制备N2O5，则生成N2O5的那一极电极反应式为.

【答案】

（1）CH4（g）+2NO2（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=－867kJ·mol－1（3分）

（2）k=5/144或0.0347（2分）；不（2分）；②（2分）

（3）N2H4+HNO2==HN3+2H2O（2分）

（4）N2O4–2e-+2HNO3==2N2O5+2H+（3分）

【解析】

试题分析：

（1）根据氧化还原反应原理，CH4与NO2反应生N2、CO2和H2O，写出化学方程式并注明状态：

CH4（g）+2NO2（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）；然后根据盖斯定律可求出该反应的∆H=1/2×∆H1+1/2×∆H2=－867kJ·mol－1，可写出热化学方程式。

（2）根据图像可得平衡时c（NO）=1.6mol•L‾1，c（CO）=0.6mol•L‾1，c（N2）=0.2mol•L‾1，根据化学方程式可得c（CO2）=0.4mol•L‾1，则该反应的化学平衡常数为K=c（N2）•c2（CO2）/=5/144或0.0347；若保持温度不变，20min时再向容器中充入CO、N2各0.6mol，浓度商Q=0.8mol•L‾1×（0.4mol•L‾1）2/=0.0347=K，则平衡不移动；①加入催化剂，平衡不移动，则N2浓度不变化，错误；②降低温度，平衡向右移动，N2浓度逐渐增大，正确；③缩小容器体积，压强增大，20min时各物质浓度突然增大，错误；④增加CO2的量，平衡向左移动，N2浓度减小，错误。

（3）根据氢化物的相对分子质量为43.0，其中氮原子的质量分数为0.977，则该氢化物分子中N原子数目为：

43.0×0.977÷14=3，H原子数目为：

43.0×（1—0.977）÷1=1，分子式为HN3；根据氧化还原反应原理可得化学方程式为：

N2H4+HNO2==HN3+2H2O。

（4）N2O4在阳极上失电子生成N2O5，根据化合价的变化和元素守恒可得电极方程式：

N2O4–2e-+2HNO3==2N2O5+2H+。

3．氨是重要的化工产品和化工原料。

（1）氨的电子式是。

（2）已知：

①合成氨的热化学方程式是。

②降低温度，该反应的化学平衡常数K（填“增大”、“减小’’或“不变”）。

（3）有人设想以N2和H2为反应物，以溶有A的稀盐酸为电解质溶液，可制造出既能提供电能，又能固氮的新型燃料电池，装置如图l所示。

电池正极的电极反应式是，A是。

（4）用氨合成尿素的反应为2NH3（g）+CO2（g）

CO（NH2）2（l）+H2O（g）。

工业生产时，原料气带有水蒸气。

图2表示CO2的转化率与氨碳比

、水碳比

的变化关系。

①曲线I、II、III对应的水碳比最大的是。

②测得B点氨的转化率为40%，则x1。

【答案】（13分）

（1）

（2分）

（2）①N2（g）+3H2（g）=2NH3（g）△H=-92kJ/mol

②增大

（3）N2+8H++6e-=2NH4+（2分）NH4Cl（2分）

（4）Ⅲ（1分）；3（2分）

【解析】

（1）氨的分子中氮与氢原子之间形成一对共用电子对，所以氨的电子式是

（2）①根据反应的△H=反应物的总键能-生成物的总键能，计算合成氨的△H=946kJ/mol+3×436kJ/mol-3×391×2kJ/mol=-92kJ/mol，所以合成氨的热化学方程式是N2（g）+3H2（g）=2NH3（g）△H=-92kJ/

mol；

②该反应放热，所以降温，平衡正向移动，生成物浓度增大，反应物浓度减小，化学平衡常数将增大；

（3）该电池的本质反应是合成氨反应，所以正极是氮气发生还原反应，电极反应式为N2+8H++6e-=2NH4+；生成的铵根离子与氯化氢结合生成氯化铵，所以A是NH4Cl；

（4）氨碳比一定时，水碳比越大，说明原料气中含二氧化碳越少，二氧化碳的转化率越低，所以二氧化碳转化率最低的即为水碳比最大的，是Ⅲ曲线；B点二氧化碳的转化率是60%，氨气的转化率是40%，设NH3、CO2的起始物质的量分别为n1、n2，则n1×40%/2=n2×60%,解得n1/n2=x1=3。

4．碳和碳的化合物在生产、生活中的应用非常广泛，在提倡健康生活已成潮流的今天，“低碳生活”不再只是一种理想，更是一种值得期待的新的生活方式。

（1）甲烷燃烧放出大量的热，可作为能源用于人类的生产和生活。

已知：

①2CH4（g）+3O2（g）=2CO（g）+4H2O（l）△H=—1214kJ/mol

②2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）△H=—566kJ/mol

则表示甲烷燃烧热的热化学方程式。

（2）将两个石墨电极插入KOH溶液中，向两极分别通入CH4和O2，构成甲烷燃料电池。

其负极电极反应式是：

。

（3）某同学利用甲烷燃料电池设计了一种电解法制取Fe（OH）2的实验装置（如下图所示），通电后，溶液中产生大量的白色沉淀，且较长时间不变色。

下列说法中正确的是（填序号）

A．电源中的a一定为正极，b一定为负极

B．可以用NaCl溶液作为电解液

C．A、B两端都必须用铁作电极

D．阴极发生的反应是：

2H++2e－=H2↑

（4）将不同量的CO（g）和H2O（g）分别通入体积为2L的恒容密闭容器中，进行反应：

CO（g）+H2O（g）

CO2（g）+H2（g）

得到如下三组数据：

实验组

温度/℃

起始量/mol

平衡量/mol

达到平衡所需时间/min

H2O

CO

CO2

1

650

2

4

1．6

5

2

900

1

2

0．4

3

3

900

1

2

0．4

1

①实验1中，以v（H2）表示

的平均反应速率为。

②实验3跟实验2相比，改变的条件可能是（答一种情况即可）

【答案】

（1）CH4（g）+2O2（g）

CO2（g）+2H2O（l）△H1=—890KJ．mol-1

（2）CH4-8e-+10OH-

CO32-+7H2O；

（3）B、D；

（4）①0．16mol/（L·min）②使用了催化剂；加大了压强（任答一种）

【解析】

（1）甲烷完全燃烧生成二氧化碳气体和液态水，所以甲烷燃烧热的热化学方程式中甲烷的物质的量是1mol，将①②相加除以2可得，答案是CH4（g）+2O2（g）

CO2（g）+2H2O（l）△H1=—890KJ．mol-1

（2）负极发生氧化反应，所以甲烷在负极发生氧化反应，结合电解质溶液，负极的电极反应式为CH4-8e-+10OH-

CO32-+7H2O；

（3）A、电解过程中两极分别是H+和Fe放电生成氢气和亚铁离子，所以两极哪端都可以生成氢气，a不一定为正极，b不一定为负极，但a为正极，b为负极，效果较好，错误；B、在装置中铁一定作阳极，所以氯化钠溶液是电解质溶液，不影响阳极Fe放电生成亚铁离子，阴极H+放电生成氢气，正确；C、装置中铁一定作阳极，阴极可以是铁，也可以是其他惰性电极，错误；D、阴极H+放电生成氢气，正确，答案选BD。

（4）①实验1中，CO2的浓度增加0．8mol/L，所以氢气浓度也增加0．8mol/L，v（H2）=0．8mol/L/5min=0．16mol/（L·min）;

②实验3跟实验2相比，到达平衡时间缩短，说明反应速率加快，反应温度、各物质的物质的量均未变，所以可能是使用了催化剂或增大压强。

净水。

5．利